第二章-遥感图像解译

第二章遥感图像解译与信息提取一、遥感图像解译遥感图象是地物电磁波谱特征的实时记录。人们可以根据记录在图象上的影象特征来识别和区分不同地物

——它包含着：地物的光谱特征、空间特征、时间特征等，为了解译这些信息，我们必须具备图象解译方面的背景知识，即：专业知识、地理区域知识、遥感系统知识。

遥感图象解译与我们日常的观察习惯有3点不同：一是遥感图象通常为顶视，而不同于平日里的透视；二是遥感图象常用可见光以外的电磁波谱段，而大多数我们所熟悉的特征在可见光内外谱段，可以表现得十分不同；三是遥感图象常以一种不熟悉或变化的比例和分辨率描述地球表面。

因此，对于初学者需要多对照地形图、实地、或熟悉地物的观测，增强立体感和景深印象，以纠正视觉误差，积累经验。可见，遥感图象的解译过程是个经验积累的过程．

1.遥感图象解译标志图象识别就是指根据人的经验和知识，通过图象解译的基本要素和具体的解泽标志来识别目标或现象。1)色调或颜色(toneorcolor)，指图象的相对明暗程度，在彩色图象上色调表现为颜色。2)阴影(shadow)，指因倾斜照射地物自身遮挡能源而造成影象上的暗色调。它反映了地物的空间结构特征。它既增强立体感，又显示地物的高度和侧面形状，有助于地物的识别。阴影可以分为本影和落影，本影——地物未被太阳光直接照射到的部分形成的阴影；落影——在太阳光照射下，地物投落到地面上的阴影。前者反映地物顶面形态；后者反映地物侧面形态，可根据侧影推算出地物的高度。1.1图象识别的基本要素3)大小(size)，指地物尺寸、面积、体积在图象上的记录。它是地物识别的重要标志。它直观地反映目标相对于其它目标的大小。若提供图象的比例尺或空间分辨率，则可直接测得目标的长度、面积等定量信息。

4)形状(shape)，指地物目标的外形、轮廓。图象记录的多为地物的平面、顶面形状；侧视成象雷达则得侧视的斜象。地物的形状是识别它们的重要而明显的标志。不少地物往往可以直接根据它特殊的形状加以判定。

5)纹理(texture)即图象的细部结构以一定频率重复出现，指图象上色调变化的频率。它是一种单一细小特征的组合。这种单一特征可以很小，以至于不能在图象上单独识别如叶片、叶部阴影、河滩的沙砾等。目视解译中，纹理指图象上地物表面的质感(平滑、粗糙、细腻等印象)。纹理不仅依赖于表面特征，且与光照角度、图象对比度有关，是一个变化值。对光谱特征相似的物体常通过纹理差异加以识别，如在中比例尺航空象片上的林、灌、草，针叶林粗糙、灌丛较粗糙、幼林有绒感(绒状影纹)、草地细腻、平滑感等

6)图案(pattern)，即图型结构，指个体目标重复排列的空间形式。它反映地物的空间分布特征。许多目标都具有一定的重复关系，构成特殊的组合形式。它可以是自然的，也可以是人为的。这些特征有助于图象的识别，如住宅区的建筑群、水田的垄块、果园、排列整齐的树冠等。7)位置(site)，指地理位置，它反映地物所处的地点与环境。地物与周边的空间关系，如菜地多分布于居民点周围及河流两侧；机场多在大城市郊区平坦地等。它对植物识别尤为重要，如有的植被生长于高地、有的植被只能长于湿地等

8)组合(association)，指某些目标的特殊表现和空间组合关系。即物体间一定的位置关系和排列方式——空间配置和布局。如砖场由砖窑的高烟夕、取土坑、堆砖场等组合而成，军事目标可能有雷达站、军车、军营等

解译标志是指在遥感图象上能具体反映和判别地物或现象的影象特征。根据上述的8个解译要素的综合，结合摄影时间、季节、图象的种类、比例尺、地理区域和研究对象等，可以整理出不同目标在该图象上所特有的表现形式。即建立识别目标所依据的影象特征——解译标志。1.2遥感图像解译标志解译标志可分为直接解译标志和间接解译标志。直接解译标志指图象上可以直接反映出来的影象标志；直接解译标志有：色调、色彩、形状、大小、纹理、结构、排列组合等间接解译标志指运用某些直接解译标志，根据地物的相关属性等地学知识，间接推断出的影象标志。如根据道路与河流相交处的特殊影象特征，可以判断渡口；根据水系的分布格局与地貌构造、岩性的关系，来判断构造、岩性(如树枝状水系多发育在黄土区或构造单一、坡度平缓的花岗岩低山丘陵区，放射状、环状水系多与环状构造有关，格状水系多受断裂构造、节理裂隙的控制等)等等

“解译标志”是随着不同地区、不同时段、不同片种等多种因素而变化的，因而解译标志的建立，必须有明确的针对性，通过典型样片，对典型标志进行实地对照、详细观察与描述。

1.3地物的遥感光谱信息分类自然界地物多种多样，其光谱信息也复杂多变，但从遥感特征和人的认识规律分析，地物有分层分类的特征。对大多数遥感图像来说，有几种地物占主导地位，从光谱研究角度，决定图像的基本类型的光谱信息称为一级光谱信息

地表特征一级水体陆地二级非植被覆盖混合体植被覆盖三级四级。。。。。。裸地耕地居民地稀疏草地居民地森林草地农作物2.遥感图像目视解译遥感图象的目视解译是把解译者的专业知识、区域知识、遥感知识及经验介入到图象分析中去，根据遥感图象上目标及周围的影象特征一色调、形状、大小、纹理、图型等以及影象上目标的空间组合规律等，并通过地物间的相互关系，经综合推理、分析来识别目标。从这个意义上讲，由于它充分利用了判读者的知识、经验，这要比计算机的内存和判断更为高明，因而目视解译是遥感图象解译最基本的方法，是遥感应用分析必不可少的研究手段。

2.1遥感目视解译的方法1）直接判识2）对比解译与已知遥感图象比较与相邻遥感影像比较3）逻辑推理法4）历史对比法2.2

遥感目视解译一般程序1）明确目的2）选择、制备图像3）收集地形图、地图及其它有关资料4）综合分析、野外踏勘，建立解译标志5）目视解译（由整体到局部、由易到难、由此及彼、由由表及里、去伪存真）6）野外验证7）校对、检查、成图，综合分析，编写成果报告为了提高图象解译的水平，不仅要求解译者掌握、分析研究对象的波谱特征、空间特征、时间特征等，了解遥感图象的成象机理和影象特征，而且离不开对地物地学规律的认识以及对地面实况的了解，只有这样才能从影象提供的大量信息中，去伪存真，提取出所需要的专题特征信息。事实上，从遥感图象上所获得信息的类型和数量，除了与研究对象的性质、图象质量密切相关以外，还与解译者的专业知识、经验、使用方法、及对干扰因素的了解程度等直接相关。2.3人机对话屏幕目视解译优越性充分发挥人工智能数字图像无级放大借助GIS提高解译精度直接成图，形成矢量文件不足费人工人为因素大2.4影响地物特征及判读的因素遥感解译过程是复杂的，它是由许多因素所决定的。首先，遥感图象所显示的是某一区域特定地理环境的综合体。遥感提供的是一种综合信息。这种“综合”表现在两个方面：一是地理要素的综合。它反映的是地质、地貌、水文、土壤、植被、社会生态等多种自然、人为要素的综合。这些因于是密切相关、交织在一起，往往难以区分；二是遥感信息本身的综合。它可以是不同空间分辨率、不同波谱分辨率、不同时间分辨率、不同辐射分辨率遥感信息的综合。其次，遥感数据所对应的地理环境又是一个复杂的、多要素的、多层次的、具动态结构和明显地域差异的开放巨系统。它在时间和空间上是不断变化的，因而遥感信息中

的各要素是相互关连、复杂变化的。

可以认为遥感图象解译过程是对遥感这一“综合信息”进行层层分解的过程。这个过程是相当复杂的，它的难度可以从以下几方面加以说明

一是，地物波谱特征是复杂的，它是受多种因素控制的，本身也是因时因地在变化

着。

二是，自然界存在着大量“同物异谱”与“异物同谱”现象。同物异谱——同一种地物由于地理区位不同、环境影响因素不同等，在影象上可以表现形式不一。异物同谱——影象上表现形式相同的未必是同一地物或现象。三是，地物的时空属性和地学规律是错综复杂的，各要素、各类别之间的关系是多种类型的。有的具明显的规律性，如地带性规律、植物季节变化规律等；有的具随机性、不确定性，如自然灾害的随机性、突发性等；有的具有模糊性，存在过渡渐变关系，如自然地带、草场类型的变化均呈过渡渐变关系，且过渡带随季节变动而移动．为了提高解译结果的正确性、可靠性，必须介入辅助数据、地学知识，进行遥感与地学综合分析．两者结合不但可扩大地学本身的视野，促进地学的数量化发展，而且可改善遥感解译、分析精度，因而被广泛应用。3.图象量测(Measurement)

图象量测指在已知图象比例尺的基础上，应用图象的几何关系，借助简单工具或设备(如立体镜、求积仪、解析测图仪等)。测量和计算目标物的大小、长度、相对高度等以获得精确的距离、高度、面积、体积、形状、位置等信息。这方面的发展已派生出一门独立的学科——摄影测量学。它的基本原理不仅己从摄影像片延伸到对各类遥感图象的相应量测，而且量测工作从二维延伸到三维立体及仿真模型的量测。二、图象分析与信息提取(Analysis＆Extraction)

图象分析是指在图象识别、图象量测的基础上，通过综合、分析、归纳，从目标物的相互联系中解译图象或提取专题特征信息，即定性、定量地提取和分析各种信息。

1）特定地物及状态的提取。如通过线性、环形构造及构造统计图，分析区域的构造格局、构造应力场；通过矿化蚀变带的提取，指导找矿；通过考古遗迹、古岸线痕迹的提取，研究古地理环境及其变化；通过火点、火线、林火范围，洪水淹没区等灾害状态的识别，了解灾情及研究对策等。2）物理量的提取。如通过立体象对测得的高程数据，派生出坡度、坡向、相对高差、地表粗糙度等