第五章-遥感图象目视解译与制图课件

第五章第五章 遥感图像目视解译与制图遥感图像目视解译与制图遥遥感感图图像像解解译译（Imagery Interpretation）；从从遥遥感感图图像像上上获获取取目标地物信息的过程。目标地物信息的过程。1、目目视视解解译译又又叫叫目目视视判判读读，指指专专业业人人员员通通过过直直接接观观察察或或借借助助辅辅助助判判读读仪仪器器在在遥遥感感图图像像上上获获取取特特定定目目标标地地物物信信息息的的过过程。程。12、计算机解译、计算机解译以计算机系统作为支撑以计算机系统作为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征（颜色、形状、纹理等），各种影像特征（颜色、形状、纹理等），结合专家知识库中目标地物的解译经验结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，完和成像规律等知识进行分析和推理，完成对遥感图像的理解。成对遥感图像的理解。2计计算算机机的的解解译译结结果果需需要要运运用用目目视视解解译译的的方方法法进进行行抽抽样样核核查查来来检检验验其其判判读读精精度度，而而且且计计算算机机解解译译也也要要运运用用目目视视解解译译的的经经验验和知识来进行指导。和知识来进行指导。目目视视解解译译是是遥遥感感应应用用的的一一项项基基本本技技能能，不不同同的的研研究究领领域域和和专专业业从从遥遥感感信信息息中中获获取取不同的地学信息。不同的地学信息。3第一节第一节 遥感图像目视解译原理遥感图像目视解译原理不不论论哪哪种种专专业业领领域域，目目视视解解译译需需要要解解决决的的问题都分为以下三个方面。问题都分为以下三个方面。1、图像中有哪些地物、图像中有哪些地物2、地物的分布情况、地物的分布情况3、地物的数量情况、地物的数量情况4遥遥感感图图像像中中目目标标地地物物特特征征是是地地物物电电磁磁辐辐射射差差异异在在遥遥感感影影像像上上的的典典型型反反映映，按按其其表表现形式的不同可概括为现形式的不同可概括为色色色调、颜色、阴影色调、颜色、阴影形形形状、大小、纹理、图型形状、大小、纹理、图型位位分布的空间位置、相关布局分布的空间位置、相关布局5一、目标地物的识别特征一、目标地物的识别特征1、色色调调（tone）：也也叫叫灰灰度度，指指黑黑白白影影像，像，0-255色调的深浅反映了地物反射和发射太阳光色调的深浅反映了地物反射和发射太阳光能量的大小，色调差异要达到一定程度，能量的大小，色调差异要达到一定程度，人眼才能区别为不同的地物人眼才能区别为不同的地物。6色调的决定因素色调的决定因素1）地物反射率）地物反射率2）地物表面粗糙程度）地物表面粗糙程度3）湿度）湿度4）摄影季节）摄影季节7色调82、颜色（、颜色（colour）：彩色图像）：彩色图像 9颜色103、阴阴影影（shadow）：光光被被地地物物遮遮挡挡而而产产生生的的地地物物的的影影子子（航航片片上上分分为为本本影影和和落落影）影）本本影影地地物物本本身身未未被被阳阳光光直直接接照照射射到到的的阴暗部分的影像阴暗部分的影像落落影影在在地地物物背背光光方方向向上上地地物物投投射射到到地地面的阴影在像片上的构像。面的阴影在像片上的构像。11在在影影像像判判读读中中，本本影影有有助助于于获获得得地地物物的的立立体体感感，落落影影的的大大小小和和形形状状可可判判读读物物体体的的性性质质和和高高度度。地地物物阴阴影影也也会会给给像像片片判判读读带带来来不不利利，如如高高山山的的阴阴影影会会遮遮盖盖大大片片其其它地物而影响判读（航片）。它地物而影响判读（航片）。12阴影134、形形状状（shape）：遥遥感感图图像像的的形形状状是是地地物的顶视平面图。物的顶视平面图。形形状状是是判判读读的的主主要要标标志志，任任何何地地物物都都有有一一定定的的几几何何图图形形，反反映映在在像像片片上上也也必必然然有有其其相相应应的的形形状状，如如房房屋屋表表现现为为规规则则的的方方块块状状图图形形，运运动动场场的的椭椭圆圆形形跑跑道道，笔笔直直的的道道路路，弯曲的河流，方格状的农田等。弯曲的河流，方格状的农田等。14没没有有高高度度的的地地物物在在像像片片的的中中心心和和四四周周其其形形状状相相同同，但但是是有有高高差差的的地地物物如如楼楼房房、树树木木、塔塔等等在在像像片片中中心心是是地地物物顶顶部部形形状状，而在四周是地物的斜侧面。而在四周是地物的斜侧面。15形状165、纹纹理理（Texture）：指指遥遥感感图图像像中中目目标标地地物物内内部部色色调调有有规规则则变变化化造造成成的的影影像像结结构。构。航航片片上上农农田田的的条条带带状状纹纹理理，表表现现为为有有的的平平滑滑，有有的的粗粗糙糙。纹纹理理特特征征与与航航片片比比例例尺尺有关。有关。17纹理186、大大小小（size）：地地物物的的大大小小也也是是像像片片判判读读的的重重要要标标志志，根根据据影影像像的的大大小小和和航航片片比例尺可求得地物的数量特征。比例尺可求得地物的数量特征。根根据据物物体体的的大大小小还还可可以以推推断断物物体体的的属属性性，比比如如湖湖泊泊和和池池塘塘就就可可根根据据他他们们的的大大小小来来区别。区别。19大小207、位置（、位置（site）：指目标地物分布的地点。）：指目标地物分布的地点。位位置置有有绝绝对对位位置置和和相相对对位位置置，绝绝对对位位置置为为所所在在的的经经纬纬度度，依依据据地地物物相相对对位位置置可可以以为为地地物物判判读读提提供供依依据据，根根据据农农田田与与水水渠渠的的相相对对位位置置可可以判读农田为水浇地或旱地。以判读农田为水浇地或旱地。218、图型（、图型（pattern）：地物有规律排列而）：地物有规律排列而成的图形结构，也叫组合图案。如住宅成的图形结构，也叫组合图案。如住宅区建筑群在图像上的街区图型，农田与区建筑群在图像上的街区图型，农田与周边防护林构成的图型，它由形状、大周边防护林构成的图型，它由形状、大小、色调、纹理等影像特征组合而成。小、色调、纹理等影像特征组合而成。22图型图型23图型图型249、相相关关布布局局（Association）：多多个个地地物物之之间间的的空空间间配配置置关关系系。地地面面物物体体的的分分布布存存在在一一定定的的相相关关性性，依依据据空空间间布布局局可可以以推断地物的属性。如学校和操场。推断地物的属性。如学校和操场。25相关布局26相关布局27判判读读时时要要灵灵活活运运用用这这些些判判读读标标志志，根根据据地地物物色、形、位的差异进行分析解译。色、形、位的差异进行分析解译。在这些解译标志中，色调、大小、形状、阴在这些解译标志中，色调、大小、形状、阴影、颜色、纹理、图型是直接判读标志，影、颜色、纹理、图型是直接判读标志，位置和相关布局是间解判读标志。位置和相关布局是间解判读标志。28第二节第二节 遥感图像的判读方法遥感图像的判读方法一、遥感摄影像片的判读一、遥感摄影像片的判读（一）遥感摄影像片的种类（一）遥感摄影像片的种类可见光黑白全色像片、黑白红外像片、可见光黑白全色像片、黑白红外像片、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片、热红外像片热红外像片29黑白全色像片黑白全色像片30彩色像片彩色像片31彩色红外像片彩色红外像片32热红外像片热红外像片33（二）遥感摄影像片的判读方法（二）遥感摄影像片的判读方法1、比比较较可可见见光光黑黑白白像像片片与与黑黑白白红红外外像像片片的的差异。差异。2、比比较较天天然然彩彩色色像像片片与与彩彩色色红红外外像像片片的的差差异。异。3、热热红红外外像像片片的的解解译译标标志志与与可可见见光光和和近近红红外像片的解译标志有什么不同。外像片的解译标志有什么不同。341、比比较较可可见见光光黑黑白白像像片片与与黑黑白白红红外外像像片片的的差差异。异。1）波段）波段2）色调（比较植被与水体）色调（比较植被与水体）3）清晰程度）清晰程度352、比较天然彩色像片与彩色红外像片的差异。、比较天然彩色像片与彩色红外像片的差异。1）波段）波段2）颜色（比较植被与水体）颜色（比较植被与水体）3）清晰程度）清晰程度36彩色红外片373、热热红红外外像像片片的的解解译译标标志志与与可可见见光光和和近近红红外外像像片片的的解解译译标标志志有什么不同。有什么不同。1）色调）色调 地物波谱特征在像片上的构象地物波谱特征在像片上的构象 地物温度表现地物温度表现2）形状）形状 地物顶视平面图，基本没有变形地物顶视平面图，基本没有变形 物体物体“热分布热分布”形状形状3）大小）大小 地物的实际大小地物的实际大小 比实际尺寸要大比实际尺寸要大4）阴影）阴影 本影和落影本影和落影光被地物遮挡产生光被地物遮挡产生 冷阴影和暖阴影冷阴影和暖阴影目标地物与背景的辐射差异目标地物与背景的辐射差异38二、遥感扫描影像的判读二、遥感扫描影像的判读（一）常见的遥感扫描影像类型（一）常见的遥感扫描影像类型MSS影像影像TM影像影像SPOT影像影像CBERS影像影像39（二）遥感扫描影像特征（二）遥感扫描影像特征1、宏观综合概括性强、宏观综合概括性强2、信息量丰富、信息量丰富3、动态观测、动态观测40（三）扫描影像解译原则、方法、步骤（三）扫描影像解译原则、方法、步骤原则原则n先图外，后图内；先图外，后图内；n先整体，后局部；先整体，后局部；n勤对比，多分析勤对比，多分析41方法方法n直接判读法直接判读法n对比分析法对比分析法n信息复合法信息复合法n综合推理法综合推理法n地理相关分析法地理相关分析法42直接判读法水体建筑物43直接判读法水体44对比分析法河流45对比分析法变化区域46对比分析法森林居民点47信息复合法48信息复合法49基本步骤基本步骤1、目视解译准备工作阶段、目视解译准备工作阶段2、初步解译与判读区的野外考察、初步解译与判读区的野外考察3、室内详细判读、室内详细判读4、野外验证与补判、野外验证与补判5、成图、成图判读成果一般为专题图或遥感影像图两种判读成果一般为专题图或遥感影像图两种形式形式50专题图51 影像 专题图52 影像 专题图53 1991年影像年影像 2006年影像年影像5455遥感影像图56（四）扫描影像与航空像片解译判读的差异。（四）扫描影像与航空像片解译判读的差异。相同点：相同点：1）解译原则相同）解译原则相同2）综合应用各种解译标志）综合应用各种解译标志不同点不同点1）卫星图像比航空像片的比例尺小，难度大。）卫星图像比航空像片的比例尺小，难度大。2）色调和颜色在卫星图像判读中起主要作用。）色调和颜色在卫星图像判读中起主要作用。57n第三节第三节 遥感制图遥感制图 一、遥感影像地图一、遥感影像地图n（一）定义（一）定义以遥感影像和一定的地图以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图境状况的地图。图面内容为影像图面内容为影像具有一定地图符号（行政界线、文字注具有一定地图符号（行政界线、文字注记、比例尺、等高线等）记、比例尺、等高线等）58596061因此遥感影像地图具有影像与地图的双重优势。因此遥感影像地图具有影像与地图的双重优势。如航空像片经投影改造成的正射影像地图，可用如航空像片经投影改造成的正射影像地图，可用于城市发展和工程建设的需要；用卫星图像制作于城市发展和工程建设的需要；用卫星图像制作的卫星遥感影像地图（的卫星遥感影像地图（1：100万或万或1：400万）万），反映国家或区域的地理环境。，反映国家或区域的地理环境。62（二）特点（二）特点1、丰富的信息量、丰富的信息量以以影影像像为为内内容容，没没有有信信息息空空白白区区域域，信信息息量超过普通地图。量超过普通地图。2、直观形象性、直观形象性能够直观形象地反映地势的起伏、河流蜿能够直观形象地反映地势的起伏、河流蜿蜒曲折的形态，增加可读性蜒曲折的形态，增加可读性。633、具有一定的数学基础、具有一定的数学基础经经过过几几何何校校正正与与投投影影纠纠正正，比比例例尺尺保保持持一一致致，且且每个像元都有自己的坐标，可进行量测。每个像元都有自己的坐标，可进行量测。4、现势性强、现势性强获获取取地地面面信信息息快快，成成图图周周期期短短，能能迅迅速速反反映映制制图图区区域域的的当当前前状状况况，尤尤其其对对于于沼沼泽泽地地、沙沙漠漠、崇崇山山峻峻岭岭等等人人迹迹罕罕至至地地区区利利用用遥遥感感影影像像制制作作影影像像地图，更能显示其优越性。地图，更能显示其优越性。64（三）新型影像地图（三）新型影像地图1、电子影像地图、电子影像地图2、多媒体影像地图、多媒体影像地图3、立体全息影像地图、立体全息影像地图65二、计算机辅助遥感制图二、计算机辅助遥感制图（一一）定定义义：在在计计算算机机系系统统支支持持下下，根根据据地地图图制制图图原原理理，应应用用数数字字图图像像处处理理技技术术和和数数字字地地图图编编辑辑加加工工技技术术，实实现现遥遥感感影影像地图制作和成果表现的技术方法。像地图制作和成果表现的技术方法。20世纪世纪70年代发展起来的新方法年代发展起来的新方法66硬硬件件：计计算算机机、扫扫描描仪仪、数数字字化化仪仪、喷喷墨打印机、绘图仪墨打印机、绘图仪软软件件：影影像像地地图图制制作作过过程程复复杂杂，软软件件的的类类型型和和功功能能也也多多种种多多样样，从从遥遥感感影影像像和和底底图图输输入入、图图像像处处理理、数数字字地地图图编编辑辑、地地图图整整饰饰、印印刷刷打打印印等等各各个个环环节节都都有有相相应的软件支持。应的软件支持。67（二）基本过程（二）基本过程1、遥感影像信息选取与数字化、遥感影像信息选取与数字化 根根据据制制图图要要求求，选选择择适适合合时时相相、适适合合波波段段的的指指定定地地区区的的遥遥感感影影像像，若若需需要要多多景景数数据据，则则最最好好选选取取同同一一颗颗卫卫星星的的产产品品，制制图图区区域域不不应应有有云云或或云量小于云量小于10%。若是航片，则需要数字化，一般若是航片，则需要数字化，一般300DPI。682、地理基础底图的选取与数字化、地理基础底图的选取与数字化一般选取地形图一般选取地形图采用地形图对遥感影像进行几何纠正采用地形图对遥感影像进行几何纠正抽抽取取地地形形图图上上的的一一些些要要素素添添加加到到影影像像图图上。上。693、遥感影像几何纠正与图像处理、遥感影像几何纠正与图像处理 根据控制点进行纠正，控制点尽量选取根据控制点进行纠正，控制点尽量选取永久性地物，如大路交叉点、大桥、水永久性地物，如大路交叉点、大桥、水坝等，同名地物控制点编号要一致。坝等，同名地物控制点编号要一致。704、遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接、遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接 影影像像镶镶嵌嵌利利用用相相邻邻影影像像中中同同名名地地物物点点作作为为配配准准点点，要要求求影影像像投投影影相相同同，比比例例尺尺一一致，时相一致，有足够的重叠区域。致，时相一致，有足够的重叠区域。地地形形图图拼拼接接可可利利用用GIS的的地地图图拼拼接接功功能能，利用地形图四角的地理坐标进行拼接。利用地形图四角的地理坐标进行拼接。5、地理基础底图与遥感影像复合、地理基础底图与遥感影像复合716、生成符号注记层、生成符号注记层符号：行政区划界线、城市、县城、乡村符号：行政区划界线、城市、县城、乡村 注记：是对地物属性的补充说明注记：是对地物属性的补充说明符号注记生成新的图层，与影像图叠加后符号注记生成新的图层，与影像图叠加后提高影像地图的可读性。提高影像地图的可读性。727、影像地图图面配置、影像地图图面配置影像地图放置的位置影像地图放置的位置添加影像标题添加影像标题配置图例配置图例放置比例尺放置比例尺配置指北箭头配置指北箭头边框生成边框生成8、遥感影像地图制作与印刷、遥感影像地图制作与印刷73第四节第四节 遥感数字图像分类遥感数字图像分类 一、定义：图像分类就是对图像上每个像一、定义：图像分类就是对图像上每个像素按照亮度接近程度给出对应类别，以素按照亮度接近程度给出对应类别，以达到大致区分遥感图像中多种地物的目达到大致区分遥感图像中多种地物的目的。的。74二、统计变量二、统计变量 进进行行分分类类的的统统计计特特征征变变量量可可以以直直接接是是原原始始图图像像的的光光谱谱特特征征值值，或或者者是是经经过过主主成成分分分析后获得的特征值分析后获得的特征值。75n三、相似度：两类模式的相似程度，遥三、相似度：两类模式的相似程度，遥感图像计算机分类的依据是遥感图像像感图像计算机分类的依据是遥感图像像素的相似度，在遥感图像分类过程中，素的相似度，在遥感图像分类过程中，常使用常使用距离距离和和相关系数相关系数来衡量相似度。来衡量相似度。76（一）距离（一）距离度度量量特特征征空空间间中中的的距距离离经经常常采采用用以以下下几几种种算法：算法：1、绝对值距离、绝对值距离 像元像元k到类别到类别I的距离；的距离；n总波段数；总波段数；Mij均值；均值；Xkj k像元在像元在j波段的亮度值；波段的亮度值；i类别号；类别号；j波段序号；波段序号；772、欧欧几几里里德德距距离离（欧欧氏氏距距离离）：两两点点之之间间的直线距离。的直线距离。3、马氏距离、马氏距离采采用用距距离离衡衡量量相相似似度度时时，距距离离越越小小相相似似度度越大。越大。78（二）相关系数（二）相关系数 相相关关系系数数是是指指像像素素间间的的关关联联程程度度，采采用用相相关关系系数数衡衡量量相相似似度度时时，相相关关系系数数越越大大，相相似度越大；相关系数越小，相似度越小。似度越大；相关系数越小，相似度越小。79n四、分类方法四、分类方法遥感图像的计算机分类方法包括遥感图像的计算机分类方法包括监督分监督分类和非监督分类类和非监督分类。80（一一）非非 监监 督督 分分 类类（Unsupervised Classification）在没有先验类别作为样本的条件下，即事在没有先验类别作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根先不知道类别特征，主要根 据像元间据像元间相似度的大小进行归类合并相似度的大小进行归类合并,将相似度大将相似度大的像元归为一类的方法。的像元归为一类的方法。81