《遥感原理与应用》课件-第7章

1、第七章 遥感图像判读 1内容提纲景物特征和判读标志 目视判读的一般过程和方法 遥感图像目视判读举例2遥感图像判读“判读”是对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取出你所感兴趣的信息。目视判读：借助一些光学仪器或在计算机显示屏幕上，凭借丰富的判读经验、扎实的专业知识和手头的相关资料，通过人脑的分析、推理和判断，提取有用的信息。模式识别/自动判读：运用人工智能方法和一些准则，将专家的知识和经验，在计算机中建立知识库，将遥感数据和其它资料建立数据库，模拟人工判读。3景物特征主要有光谱特征、空间特征和时间特征。此外，在微波区还有偏振特性。景物的这些特征在图像上以灰度变化的形式表现

2、出来，因此图像的灰度是以上三者的函数：各种地物的各种特征都以各自的形式（或称样子、模式）表现在图像上。各种地物在图像上的各种特有的表现形式称为判读标志。 7.1 景物特征和判读标志 47.1 景物特征和判读标志 光谱特征及判读标志空间特征及判读标志时间特征及判读标志影响景物特征及判读的因素57.1.1光谱特征及判读标志地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势是一致的。地物在多波段图像上特有的这种波谱响应就是地物的光谱特征的判读标志。 6波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应 光谱特性曲线 波谱响应曲线7.1.2空间特征及判读标志景物的各种几何形态为其空间特征，它与物体的空间坐标

3、X、Y、Z密切相关，这种空间特征在像片上也是由不同的色调表现出来。 色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以区分目标。目标地物和背景之间必需存在能被人的视觉所分辨的色调差异，目标才能被区分。787.1.2空间特征及判读标志形状大小图形阴影位置纹理类型9形状指各种地物的外形、轮廓。从高空观测地面物体形状是在X-Y平面内的投影不同物体显然其形状不同，其形状与物体本身的性质和形成有密切关系10大小地物的尺寸、面积、体积在图像上按比例缩小后的相似性记录。11图形自然、人造地物所构成的图形。12阴影由于地物高度的变化，阻挡太阳光照射而产生的阴影。它既表示了地物隆起的高度，又显示了地物侧面形状

4、。13位置地物存在的地点和所处的环境。图像上除了地物所在的位置还与它所处的背景有很大的关系。例如处在阳坡、阴坡的树，可能长势不同或品种不同。14北方村落南方村落纹理图像上细部结构以一定频率重复出现，是单一特征的集合。实地为同类地物聚集分布。15类型16土地利用类型 水系类型耕地、林地、草地农业用地 建设用地非农业用地 1718197.1.3时间特征及判读标志对于同一地区景物的时间特征表现在不同时间地面覆盖类型不同，地面景观发生很大变化。景物的时间特征在图像上以光谱特征及空间特征的变化表现出来。20图7-36 冬小麦各生长阶段的波谱特性212006年利用 ENVISAT/ASAR 监测鄱阳湖水域

5、面积变化（7月228月2310月1911月3日）7.1.4 影响景物特征及判读的因素地物本身的复杂性传感器特性的影响目视能力的影响221. 地物本身的复杂性231. 地物本身的复杂性24色素的区别细胞结构的区别叶子的稠密度含水量1. 地物本身的复杂性土壤类别含水量有机质水泥沙叶绿素工业污染251. 地物本身的复杂性26图7-11 土壤质地分类三角形图7-12 三种低含水量土壤的反射特性曲线1. 地物本身的复杂性27图7-13 不同叶绿素含量的海水的反射特性曲线 红：0.620.76橙：0.59 0.62黄：0.56 0.59绿：0.50 0.56青：0.47 0.50 蓝：0.43 0.47紫

6、：0.38 0.43 1. 地物本身的复杂性282. 传感器特性的影响几何分辨率辐射分辨率光谱分辨率时间分辨率29几何分辨率空间分辨率：传感器瞬时视场内所观察到地面场元的宽度。几何分辨率：人眼从图像上能分辨出的最小地物的大小。 30假定像元宽度为a，图像的几何分辨率为空间分辨率卫星 / 传感器地面分辨率 (pan / ms) (m)图像宽幅 (kmkm) IKONOS1 / 413x13 SPOT/HRV2.5 / 560 x60 Landsat/ETM15 / 30180 x180 Landsat/TM30180 x180 Terra/MODIS250 - 1000NOAA/AVHRR 11

7、0031同一地区不同地面分辨率影像32北京故宫_SPOT_2.5m北京故宫_QuickBird_0.6m33不同分辨率的IKONOS影像34成图比例尺影像地面分辨率（m）1：50000.40.81：10 000 0.81.6 1：2 50001.02.41：50 0001.43.2卫星 QuickBird-2IKONOS-2SPOT-5SPOT-4Landsat-7最高分辩率(m) 0.61 1 2.5 10 15 成图比例尺 卫星影像（分辨率）1：50001：10 000 QuickBird(0.61m)；IKONOS-2 (1m)1：25 000 QuickBird-2(0.61m)；IK

8、ONOS-2 (1m)；SPOT-5(2.5m)1：50 000 SPOT-5(2.5m) 35辐射分辨率传感器区分两种辐射强度最小差别的能力传感器的输出包括信号和噪声两大部分。如果信号小于噪声，则输出的是噪声。如果两个信号之差小于噪声，则在输出的记录上无法分辨这两个信号。 辐射分辨率用等效噪声功率衡量。36辐射分辨率等效噪声功率： P输入功率；S 输出电压；N 噪声电压；R 探测率。对于热红外图像，应换算成等效噪声温度：实际输入信号功率要大于或等于26倍等效功率时，才能分辨出信号；当地面温度大于或等于26倍 时，热红外图像上能分辨出信号来。37表7-1 TM七个波段的等效噪声功率（辐射灵敏度

9、）光谱分辨率光谱探测能力，包括：传感器总的探测波段的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。波段太多，输出数据量太大，加大处理工作量和判读难度。 最佳探测波段，是指这些波段中探测各种目标之间和目标与背景之间，有最好的反差或波谱响应特性的差别。 38光谱分辨率卫星/传感器波段范围 （ um ）卫星/传感器波段范围（ um ）卫星/传感器波段范围（um ）Landsat TM0.450.52（蓝） 0.070.520.60（绿） 0.080.630.69（红） 0.060.760.90（近红外） 0.141.550.75（中红外） 0.20 2.082.35（中红外） 0.2710.412.6（热红

10、外） 2.2MODIS0.6200.670 0.050.8410.876 0.0350.4590.479 0.020.5450.565 0.021.2301.250 0.021.6281.652 0.0242.1052.155 0.040.4050.420 0.0150.4380.448 0.010.4830.493 0.010.5260.536 0.010.5460.556 0.010.6620.672 0.010.6730.683 0.01 0.7430.753 0.01 0.8620.877 0.015 0.8900.920 0.030.9310.941 0.030.9150.965 0

11、.05MODIS3.6003.840 0.243.9293.989 0.063.9293.989 0.064.0204.080 0.06 4.4334.498 0.0654.4824.549 0.0671.3601.390 0.066.5356.895 0.367.1757.475 0.38.4008.700 0.39.3809.800 0.4210.78011.280 0.511.77012.270 0.5 13.18513.485 0.3 13.48513.785 0.313.78514.085 0.314.08514.385 0.3NOAA-AHRR0.580.68（红） 0.10.72

12、1.10（近红外） 0.383.553.93（热红外） 0.410.311.3（热红外） 1.011.312.5（热红外） 1.2SPOT-HRV0.500.59（绿） 0.090.610.68（红） 0.070.790.89（近红外） 0.10.510.73（可见光） 0.2239时间分辨率定义：传感器对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为遥感图像的时间分辨率。应用：土地利用变化、洪水、绿地消长、城市热岛等。40不同时相影像41athens_olympic_july5_2004athens_olympic_may7_20043. 目视能力的影响空间分辨能力正常人眼的分辨角为1,

13、在明视距离250mm处,能分辨相距75m的两个点,大约6-7线对/mm。灰阶分辨能力大约十几级灰度,通过反差拉伸、密度分割、伪彩色编码。色别与色阶分辨能力大约50种左右,借助仪器可以分辨13000多种颜色。427.2目标判读的一般过程和方法 判读前的准备判读的一般过程437.2.1 判读前的准备判读员的训练：判读知识、专业知识、实践训练 搜集充足的资料 了解图像的来源、性质和质量传感器、日期和地点、波段、比例尺、航高、投影性质 几何分辨率、辐射分辨率、光谱波段的个数和波长区间、时间重复性、像片的反差、最小灰度和最大灰度等 判读仪器和设备像片观察、像片量测、像片转绘 447.2.2 判读的一般过

14、程发现目标先大后小、由易入难、由已知到未知先反差大的目标后反差小的目标先宏观观察后微观分析 描述目标 光谱特征、空间特征、时间特征 识别和鉴定目标 资料、特征、经验、推理 清绘和评价目标 （专题图 ）45地物特征467.3 遥感图像的目视判读举例单波段像片的判读多光谱像片的判读热红外像片的判读侧视雷达像片的判读多时域图像的判读47单波段像片的判读色调特征和空间特征图像增强密度分割48单波段像片的判读苏州市MSS-7卫星图像 经密度分割增强后的伪彩色图像49多光谱像片的判读光谱反射特性比较判读假彩色合成空间特征50多光谱像片的判读51全色片红外片图7-19四种地物的波谱响应曲线图7-20草、水泥、土壤、沥青的光谱反射特性曲线52红外波段红波段绿波段红色绿色蓝色假彩色影像图7-22 三种地物的波谱特性 假彩色合成多光谱像片的判读53 QuickBird影像 IKONOS影像热红外像片的判读温度、发射率物体的热特性：热容量、热传导率、热惯量热传导率大，发射率小；热惯量大的物体在白天和黑夜的整个期间有更均匀一致的表面温度。5455图7-25 1982年9月获取的塔里木热红外影像 图7-26 土壤和水一天辐射温度的变化 56 图7-27 黄海和东海的气象卫星（NOAA）热图像及其密度分割后的伪彩色图像山东半岛黄海冷水舌台湾海峡