遥感图像处理_第5讲(目视解译制图).ppt

目视解译与制图目视解译与制图l遥感图像目视解译原理l遥感图像目视判读l遥感影像制图简介2002-11-132遥感图像解译 遥感图像解译（Imagery Interpretation）是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。遥感图像解译分为两种：l目视解译：指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。l遥感图像计算机解译：又称遥感图像理解（Remote Sensing Imagery Understanding），它以计算机系统为支撑环境，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各种影像特征（颜色、形状、纹理与空间位置），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，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。2002-11-133目视解译的重要性l目视解译是信息社会中地学研究和遥感应用的一项基本技能。遥感技术可以实时地、准确地获取资源与环境信息，如重大自然灾害信息等，可以全方位、全天候地监测全球资源与环境的动态变化，为社会经济发展提供定性、定量与定位的信息服务。通过目视判读遥感图像地理学家可以了解山川分布，研究地理环境等地质学家可以了解地质地貌或深大断裂考古学家可以在荒漠中寻找古遗址和古城堡 由于目视判读需要的设备少，简单方便，可以随时从遥感图像中获取许多专题信息，因此是地学工作者研究工作中必不可少的一项基本功。2002-11-134目视解译的重要性l遥感图像处理和计算机解译的结果，需要运用目视解译的方法进行抽样核实或检验。通过目视解译，可以核查遥感图像处理的效果或计算机解译的精度，查看它们是否符合地域分异规律，这是遥感图像计算机解译的一项基础工作。忽视目视解译在遥感图像处理和计算机解译中的重要作用，不了解计算机处理过程中的有关图像的地学意义或物理意义，单纯强调计算机解译或遥感图像理解，有可能成为一种高水平的计算机游戏。计算机技术的日益发展，会更加迫切要求运用目视解译的经验和知识指导遥感图像计算机解译，从这点来看，目视解译是遥感图像计算机解译发展的基础和起始点。2002-11-135遥感图像目视解译原理 l遥感图像目标地物的识别特征l目视解译的认知过程2002-11-136遥感图像目标地物的识别特征图像是人的视觉所能感受到的一种形象化的信息。日常生活中，人们经常能够接触到各种不同的图像，如黑白照片和彩色图像等。人从外界获取的信息中，80以上是通过视觉获得的。对于地表空间分布的各种物体与现象，遥感图像包含的信息量远比文字描述更为丰富、直观和完整。因此，在地学研究中人们非常注意利用遥感图像来获取地球表层资源与环境的信息。遥感图像目视解译的目的是从遥感图像中获取需要的地学专题信息，它需要解决的问题是判读出遥感图像中有哪些地物，它们分布在哪里，并对其数量特征给予粗略的估计。2002-11-137遥感图像目标地物的识别特征l目标地物特征 遥感图像中目标地物特征是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映。按其表现形式的不同，目标地物特征可以概括分为3类：色：指目标地物在遥感影像上的颜色，这里包括目标地物的色调、颜色和阴影等；形：指目标地物在遥感影像上的形状，这里包括目标地物的形状、纹理、大小、图形等；位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，这里包括目标地物分布的空间位置、相关布局等；2002-11-138遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 色调（tone）：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。如海滩的砂砾，因含水量不同，在遥感黑白像片中其色调是不同的，干燥的砂砾色调发白，而潮湿的砂砾发黑。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以区分出目标地物。在一些情况下，还可以识别出目标地物的属性。例如，黑白航空像片上柏树为主的针叶林，其色调为浅黑灰色，山毛榉为主的阔叶林，其色调为灰白色。目标地物与背景之间必须存在能被人的视觉所分辨出的色调差异，目标地物才能够被区分。2002-11-139遥感图像目标地物的识别特征 北京故宫博物院与护城河之间的色调差异。2002-11-1310遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 颜色（colour）：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志。日常生活中目标地物的颜色是地物在可见光波段对入射光选择性吸收与反射在人眼中的主观感受。遥感图像中目标地物的颜色是地物在不同波段中反射或发射电磁辐射能量差异的综合反映。彩色遥感图像上的颜色可以根据需要在图像合成中任意选定，例如多光谱扫描图像可以使用几个波段合成彩色图像，每个波段赋予的颜色可以根据需要来设置。按照遥感图像与地物真实色彩的吻合程度，可以把遥感图像分为假彩色图像和真彩色图像。2002-11-1311遥感图像目标地物的识别特征 假彩色图像上地物颜色与实际地物颜色不同，它有选择地采用不同的颜色组合，目的是突出特定的目标物。TM4（红）、3（绿）、2（蓝）假彩色合成图像2002-11-1312遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 真彩色图像上地物颜色能够真实反映实际地物颜色特征，这符合人的认知习惯。同一景多光谱扫描图像的相同地物，不同波段组合可以有不同的颜色，目视判读前需要了解图像采用哪些波段合成，每个波段分别被赋予何种颜色。人眼具有很高的区分色彩能力，将遥感图像赋予颜色，能够充分显示地物的差异，如森林及农作物看上去同为绿色，由于存在微小色差，有经验的目视解译人员仍然能判别出树种及作物的种类。2002-11-1313遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 阴影（shadow）：是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影形状、大小可判读物体的性质或高度，如航空像片判读时利用阴影可以了解铁塔及高层建筑物等的高度及结构。阴影的长度、方向和形状受到光照射角度、方向和地形起伏等影响，山脉等阴影笼罩下的树木及建筑物往往会使目标模糊不清，甚至丢失。不同遥感影像中阴影的解译是不同的，例如：侧视雷达影像中目标地物阴影由目标阻挡雷达波束穿透而产生，热红外图像中目标地物阴影是由于温度差异所形成，例如夏季中午飞机飞离机场不久进行热红外成像，地表仍会留下飞机的阴影。2002-11-1314遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 形状（shape）：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。如飞机场、港湾设施在遥感图像中均具有特殊形状。用于判读的图像通常多是垂直拍摄的，遥感图像上表现的目标地物形状是顶视平面图，它不同于我们日常生活中经常看到的物体形状。由于成像方式的不同，飞行姿态的改变或者地形起伏的变化，都会造成同一目标物在图像上呈现出不同的形状。解译时必须考虑遥感图像的成像方式。2002-11-1315遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 纹理（texture）：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。如航空像片上农田呈现的条带状纹理。纹理在高分辨率像片上可以形成目标物表面的质感，在视觉上看上去显得平滑或粗糙，幼年林看上去像天鹅绒样平滑，成年的针叶树林看上去很粗糙。纹理可以作为区别地物属性的重要依据。2002-11-1316遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 大小（size）：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。根据物体的大小可以推断物体的属性，有些地物如湖泊和池塘，主要依据它们的大小来区别。判读地物大小时必须考虑图像的比例尺。根据比例尺的大小可以计算或估算出图像上物体所对应的实际大小。影响图像上物体大小的因素有地面分辨率、物体本身亮度与周围亮度的对比关系等。2002-11-1317遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 位置（site）：指目标地物分布的地点。目标地物与其周围地理环境总是存在着一定的空间联系，并受周围地理环境的一定制约。位置是识别目标地物的基本特征之一，例如水田临近沟渠。位置分为地理位置、相对位置。依据遥感图像周框注记的地理经纬度位置，可以推断出区域所处的温度带，依据相对位置，可以为具体目标地物解译提供重要判据，例如位于沼泽地的土壤多数为沼泽土。2002-11-1318遥感图像目标地物的识别特征l目标地物识别特征 图型（pattern）：目标地物有规律的排列而成的图形结构。例如住宅区建筑群在图像上呈现的图型，农田与周边的防护林构成的图型，以这种图型为线索可以容易地判别出目标物。相关布局（association）：多个目标地物之间的空间配置关系。地面物体之间存在着密切的物质与能量上的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。例如，学校教室与运动操场，货运码头与货物存储堆放区等都是地物相关布局的实例。2002-11-1319遥感图像目标地物的识别特征 地面各种目标地物在遥感图像中存在着不同的色、形、位的差异，构成了可供识别的目标地物特征。目视解译人员依据目标地物的特征，作为分析、解译、理解和识别遥感图像的基础。2002-11-1320目视解译的认知过程l遥感图像知觉形成的客观条件l遥感图像的认知过程2002-11-1321遥感图像知觉形成的客观条件 色调完全均一或颜色完全相同的图像是不能产生图像知觉的，目视判读遥感图像时，只有在遥感图像上存在着颜色差异或者色调差异时，并且这种差异能为判读者视觉所感受，才有可能将目标地物与背景区别开。这是图像知觉形成的客观条件。2002-11-1322遥感图像知觉形成的客观条件 遥感图像上颜色差异或者色调差异达到一定程度时，目标地物就容易与背景产生对比，形成形状和纹理。遥感图像中，不同目标地物往往表现出不同的颜色或不同的色调，呈现出形状与纹理的差异。目视判读过程中，图形知觉的持续性取决于目标地物与背景的对比度。对比度高，地物目标的边界清晰，视网膜细胞感受的光刺激强，视神经活动处于兴奋状态，构成图像知觉稳定。反之，图形知觉易于消失。为了提高目视判读效果，人们经常使用图像增强技术来扩大地物之间的对比差异，以便于判读。2002-11-1323遥感图像的认知过程 遥感图像解译是一个复杂的认知过程，对一个目标的识别，往往需要经历几次反复判读才能得到正确结果。概括来说，遥感图像的认知过程包括了自下向上的信息获取、特征提取与识别证据积累过程和自上向下的特征匹配、提出假设与目标辨识过程。l自下向上过程图像信息获取：图像判读过程中，人眼感受到遥感图像中颜色、色调、形状和纹理等信息，视网膜的视锥细胞及视杆细胞接受这些信息并转换为神经冲动，由视神经传导到各视觉中枢。在信息传输过程中，图像的颜色、形状和空间位置信息沿着三条独立通道在神经系统中传输，经过大脑皮层的整合功能，实现图像信息的空间与时间精确的配位，构成图像的知觉。2002-11-1324遥感图像的认知过程l自下向上过程特征提取：大脑皮层特定的功能区负责选择性知觉的加工，进行图像特征提取，遥感图像各种目标地物特征信息会转换成各种模式的神经冲动而被记录下来，从而完成各种信息的抽取。试验证明，判读者熟悉的遥感图像，无论从什么方向去辨识目标地物，都可以将它识别，这是因为判读者掌握了图像上不同地物特征的缘故。2002-11-1325遥感图像的认知过程l自下向上过程识别证据选取：从多种特征中选取识别证据是一个复杂的认知过程，其中的认知机制有待心理学家阐明。但试验表明，经常阅读汉字的人，熟悉并掌握汉字的全局特征，就会把它作为一个单元来区别，而不再注意它的局部细节特征。碰到潦草手写体汉字，即使少掉一个笔画，一般不会影响到人们的正确阅读。这说明，人类认知过程中存在着一个选取识别证据的过程。当碰到复杂的目标地物时，人类知觉会对多个特征进行选择，区分全局特征和局部特征，并把全局特征作为识别证据来指导图像中目标地物的识别。在识别证据不足时，人类也会利 用各种背景知识与专业知识作为证据，指导目标地物的识别。2002-11-1326遥感图像的认知过程自下向上过程识别证据选取特征提取图像信息获取2002-11-1327遥感图像的认知过程l自上向下过程特征匹配：指人脑利用记忆存储中的地物类型模式与地物特征匹配的过程。地物类型模式（由地物波谱特性、纹理、形状、大小、空间分布位置等特征构成的地物“样本”）是判读者根据长期解译实践和判读知识学习而获得的。在特征匹配过程中，地物类型模式与目标地物全局特征进行相似性测量，判别其相容性或不相容性。2002-11-1328遥感图像的认知过程l自上向下过程提出假设：根据特征匹配的结果，大脑会根据以往解译实践经验和学习中得到的解译知识，从记忆的模式库中给出相似性最大的一种或几种地物“样本”作为假设，作为目标地物可能归属的类型。应当指出，特征匹配、提出假设时，应注意视觉表象空间的影响，这因为遥感图像中地物的认知是在目视解译者内部的视觉表象空间进行定位的，并按照视觉表象空间的坐标来辨认图像。因此，视觉表象空间参照体系对特征匹配具有重要影响。2002-11-1329遥感图像的认知过程l自上向下过程 例如，一幅山地TM假彩色图像，一般都是西北坡是阴坡（暗色调），东南坡是阳玻（明亮色调），从不同方向观察，地表起伏状况是不同的，因此，没有经验的解译者会把山脊线作为河谷。在目视解译过程中，观察者必须了解影像中太阳光源的照射方向，并把它同视觉表象空间坐标基轴配准，逆着太阳光源的照射方向观察，才能把一幅山地TM假彩色图像上的地貌类型准确辨识。2002-11-1330遥感图像的认知过程l自上向下过程图像辨识：图像辨识是一个分析、选择、决策的过程。在这个过程中，目视解译者往往受到主观期望心理作用的影响，利用大脑记忆中存储的图像模式来积极地认识大脑给出的不同“假设”，主动地把待识别目标地物具有的颜色、形状和空间位置等特征与“假设”的地物类型比较、匹配，选择一种最相似的图像模式作为一个参考系，当记忆中的地物“样本”模式与知觉中的目标地物特征完全匹配时，大脑会释放出联接的信息，指明目标地物归属的地物“样本”类型。2002-11-1331遥感图像的认知过程l自上向下过程 当记忆的模式库中“样本”无法与目标地物特征匹配时，大脑会要求视觉器官提供更多的信息，以便提取更多特征作为证据，进行识别，这是新一轮目标地物识别的过程。遥感图像解译，往往经历多次自下向上和自上向下的认知过程，每次循环，都会加深对遥感图像的理解与认识。对于有经验的判读者来说，在遥感图像上直接证据不足的情况下，他能够灵活的运用不同层次的背景知识与专业知识作为证据信息，对提出的假设进行推理分析，验证其真伪。对初学判读的人来说，识别“图像上无法识别的地物”最好的办法是到实地进行调查，在此基础上建立这类地物的解译特征，并完成对这类地物的识别。2002-11-1332遥感图像的认知过程 实践证明：解译专家判读经验越丰富，对判读区域越熟悉，他识别图像上各种地物的能力越强。因此，遥感图像目视判读必需重视图像解译实践和判读知识的积累，这是提高遥感图像目视判读质量的必经之路。对遥感图像目视判读认知过程的分析，有助于指导遥感图像目视解译，也为计算机解译中使用专家系统方法提供了认知基础。2002-11-1333遥感图像目视判读l遥感摄影像片的判读l遥感扫描影像的判读l微波影像的判读l目视解译方法与基本步骤2002-11-1334遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的种类l遥感摄影像片的特点与解译标志l遥感摄影像片的判读方法2002-11-1335遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的种类 遥感探测中采用了多种遥感摄影像片，常见的包括可见光黑白像片、黑白红外像片、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片和热红外摄影像片。可见光黑白像片采用的胶片乳剂感光范围在0.360.72 m之间，它与人眼对光的敏感范围0.40.7m接近，像片上的明暗色调与人们日常熟悉的真实景物明暗色调近似，与真实景物相比，像片上反差稍低，加上黑白像片多为航空像片，具有高分辨率，像片上的各种目标地物与现象很容易为人们判读。2002-11-1336遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的种类黑白红外像片采用的胶片乳剂对蓝色、紫色、红色和近红外光敏感。由于植被类型在近红外波段具有较高的光谱反射率，采用红色滤光片对红外像片胶片曝光后，可以增强目标地物与背景的反差，大大增加不同植被之间的反差。我们在黑白红外像片上看到的地物色调，与人们日常熟悉的真实景物不同，它的明暗色调是由地物在近红外波段反射率强弱所决定的。2002-11-1337遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的种类彩色像片采用的胶片乳剂分别对蓝色、绿色和红色敏感，彩色胶片上记录的影像信息，经过显影洗印后获得的像片能够达到或接近天然彩色。它与人们日常熟悉的真实景物色彩非常相似，因此利用彩色像片解译要比黑白全色像片更加容易。采用航空彩色像片解译，可以提高判读精度，缩短解译时间，但是一些目标地物在可见光波段反差对比不明显，在彩色图像上则不易于判读。2002-11-1338遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的种类彩红外像片的胶片乳剂分别对绿色、红色和近红外光敏感，经过显影洗印后获得的彩红外像片上各种地物颜色与人们日常熟悉的真实景物不同。原来的绿色地物被赋予蓝色，原来的红色地物被赋予绿色，反射红外线的地物被赋予红色。2002-11-1339遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的种类多波段摄影像片，包括航空和航天两种类型。这种像片的优点是可以利用地物在不同波段具有不同的电磁波反射率和吸收率的特点，通过多波段黑白像片的比较来识别地物目标。它也可以选取同一地区三个波段像片进行组合，合成彩色图像来增强目标地物与背景之间的对比度。2002-11-1340遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的特点与解译标志摄影像片的特点l遥感摄影像片绝大部分为大中比例尺像片，在像片中各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨，这为解译者提供了更多的依据。l遥感摄影像片绝大部分采用中心投影方式成像，对于没有经过正射纠正的遥感摄影像片，其边缘分布的高耸楼房或起伏形状的物体，其形状会有明显的变形。利用摄影像片仅能定性了解不同地物类型的分布，如利用摄影像片了解城市轮廓，不同建筑物分布状况，主要道路，河流和湖泊，绿化用地和工厂分布位置，商业中心的位置等，但依据摄影像片制作城市土地利用现状图时，需要对摄影像片进行正射纠正。2002-11-1341遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的特点与解译标志摄影像片的特点l从航空像片上看到的是地物的顶部轮廓，这与我们日常生活中观察目标地物的视角不同。我们熟悉地物侧面形状，但不一定熟悉地物的顶部形状，因此，航空像片解译，需要利用熟悉的区域和熟悉的地物类型进行练习，掌握“鸟瞰”目标地物的经验和解译技巧。2002-11-1342遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的特点与解译标志摄影像片的解译标志 为提高摄影像片解译精度与解译速度，需要掌握摄影像片的解译标志。解译标志（又称判读标志）是指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征，这些特征能帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。解译标志分为直接判读标志和间接解译标志。2002-11-1343遥感摄影像片的判读摄影像片的解译标志l直接判读标志 直接判读标志是指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，它包括遥感摄影像片上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图型等，解译者利用直接解译标志可以直观识别遥感像片上的目标地物。航空摄影像片直接解译标志主要包括以下几种：2002-11-1344遥感摄影像片的判读直接解译标志l形状：形状描述了一个目标地物的外形与结构。地表分布的目标物体都具有一定的几何形状，根据像片上物体特有的形态特征可以判断和识别目标地物。在大比例尺航空像片上，人造地物一般具有规则的几何外形和清晰的边界，例如楼房、道路等，自然地物往往具有不规则的外形和不规则的边界，例如湖泊、沙丘、山地等。2002-11-1345遥感摄影像片的判读直接解译标志l大小：是在二维空间上对目标物体尺寸或面积的测量。在不知道像片比例尺时，比较两个物体的相对大小有助于我们识别它们的性质，例如单车道和多车道的街道宽度不同。如果知道了像片的比例尺，可以根据目标地物影像的尺寸直接算出它的实际大小和分布规模，也可以利用已知目标地物在像片上的尺寸来比较其他待识别的目标。当像片上线状地物与背景反差较大时，其影像大小往往超出其按比例计算的尺寸。2002-11-1346遥感摄影像片的判读直接解译标志l色调与颜色：是地物波谱在像片上的表现。采用不同波段和使用不同感光胶片，其色调反映的意义是不同的。如在黑白红外像片上，茂密植被表现为浅白色调。在可见光黑白像片中，同样茂密的植被表现为灰暗色调。自然界各种颜色的物体在全色像片上表现为不同的色调。影像色调一般划分为710级灰阶。10个级别灰阶分别为白、灰白、淡灰、浅灰、灰、暗灰、深灰、淡黑、浅黑。黑。由于黑白航空像片上影响地物色调变化的因素很多，如太阳入射角和像片洗印情况等，判读时往往不是根据地物色调的分级来识别地物，而是根据各地物间色调的相对差异来区别地物的。2002-11-1347遥感摄影像片的判读直接解译标志l在目视解译中，人对颜色的分辨率远高于对色调的分辨率。试验表明，人眼只能分辨十几种灰度，但能够辨别出120多种颜色。因此，对于人眼来说，彩色像片的信息量高于黑白像片。在彩色像片上，不同地物可以表现为不同颜色的差异，也可以表现为色彩深浅（纯度）的差异。例如，彩色航空像片上，正常的针叶林呈深绿色，枯萎的植被则呈现为黄绿色。但由于人眼与传感器的光谱响应的差别以及其他因素的影响，真彩色图像也存在彩色失真现象。此外不同种类的彩色图像上，同一种目标地物的颜色也会不同。例如，针叶林在真彩色像片上表现为绿色，但在彩红外像片上则表现为红到品红的颜色。2002-11-1348遥感摄影像片的判读直接解译标志l阴影：是像片上阳光被地物遮挡产生的影子。阴影在像片上表现为地物背光面形成的深色或黑色的色调。在航空像片上阴影分为两种：本影和落影。本影是地物未被阳光直接照射到的部分在像片上的构像，本影有助于地物获得立体感，如汽车的背光部分或低太阳角下的建筑物。落影是阳光直接照射物体时，物体投在地面上的影子在像片上的构像，如高架桥投在地面上的阴影。落影可以显示出物体的侧面形状，但在阴影内的地物，会因阴影的存在而影响到人们对它的识别。地物的阴影，随着太阳的方位角和高度角变化而变化，因此地物阴影因时因地而异。2002-11-1349这张分辨率为1米的纽约曼哈顿的卫星照片，是 2000年6月30日由空间图像公司的 IKONOS 卫星拍摄的。这张图像是从南方拍摄的，中间是 110 层高的世界贸易中心的双塔。2002-11-13502001年9月12日2001年9月15日2002-11-1351遥感摄影像片的判读直接解译标志l纹理：是通过色调或颜色变化表现的细纹或细小的图案，这种细纹或细小的图案在某一确定的图像区域中以一定的规律重复出现。像片上的纹理可以揭示出目标地物的细部结构或内部细小的物体。目标地物的纹理特征与航空像片的比例尺有关。在大比例尺像片上，可显示出一个个树冠的纹理，据此可区分不同的树。而在比例尺较小的像片上，则表现为由一系列树冠的顶部构成的整个森林的纹理。同一个目标地物在不同太阳高度角下，也会具有不同的纹理特征。如黄土高原丘陵沟壑区，在太阳高度角很大时，地表纹理比较平滑，在太阳高度角很小时，地表纹理比较粗糙。2002-11-13522002-11-1353遥感摄影像片的判读直接解译标志l图型：是目标地物以一定规律排列而成的图形结构。图型是一个综合性解译标志，它由形状、大小、色调、纹理等影像特征组合而成。人工地物往往具有某种特殊的图型。例如多个建筑物有序排列构成的街区，由教室、操场和跑道构成的学校，它们都具有一定的整体图型。自然界中，一些地物也具有特定的图型，如水系有树枝状、羽毛状和格网状等多种图型，它们综合反映了流域内地质构造和水文特征。地物的图型揭示了不同地物之间的内在联系，也为解译者识别这些地物提供了依据。2002-11-13542002-11-1355遥感摄影像片的判读直接解译标志l位置：指目标地物在空间分布的地点。目标地物的位置与它的环境密切相关，据此可以识别一些目标地物或现象。如农田与水渠之间的位置，根据农田与水渠的相对位置可以判断该农田为水浇地、水田或旱地。位置与相关地物的联系可以作为判断推理的依据之一，如一条道路在河一侧中断，又在河另一侧出现并延伸到远方，据此可以推测此处为徒涉场或渡口。2002-11-1356遥感摄影像片的判读间接解译标志 间接解译标志是指能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可以推断与某地物属性相关的其他现象。遥感摄影像片上经常用到的间接解译标志有：l目标地物与其相关指示特征：例如，像片上河流边滩、沙嘴和心滩的形态特征是确定河流流向的间接解译标志。像片上呈线状延伸的陡立三角面地形，是推断地质断层存在的间接标志。l地物与环境的关系：“植物是自然界的一面镜子”，可以根据有代表性的植物类型推断当地的生态环境，例如寒温带针叶林的存在说明该地区属于寒温带气候。2002-11-1357遥感摄影像片的判读间接解译标志l目标地物与成像时间的关系：了解成像时间，有助于对目标地物的识别。例如，东部季风区夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，土壤含水量因此具有季节变化，河流与水库的水位也有季节变化。间接判读标志因地域和专业而异。建立和运用各种间接判读标志，一般需要有一定的专业知识和判读经验。熟悉和掌握遥感摄影像片特点与解译标志，对遥感摄影像片的判读大有帮助。2002-11-1358遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法可见光黑白像片和黑白红外像片解译 可见光黑白像片和黑白红外像片上，目标地物的形状和色调是识别地物的主要标志。由于人类习惯在可见光条件下观察地物，因此，可见光黑白像片上各种地物比较容易识别。黑白像片识别与解译的规律是：可见光范围内反射率高的地物，在航空像片（正片）上呈现淡白色调，反射率低的地物，在像片上呈现暗灰色调，如水泥路面呈现灰白色，而湖泊中的水体呈现深暗色。加上可见光黑白像片多数为大比例尺像片，地物形状特征明显，形状特征与色调特征等多种解译标志综合使用，可以提高目标地物的正确识别率。2002-11-1359遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法可见光黑白像片和黑白红外像片解译 黑白红外像片上地物色调深浅的解释不同于可见光黑白像片。在可见光黑白像片上，茂密植被的颜色为暗灰色，但在黑白红外像片上为浅灰色，这是因为植物的叶子在近红外具有强烈反射的特点。各种植被类型或植物处在不同的生长阶段或受不同环境的影响，其近红外线反射强度不同，在黑白红外像片上表现的明暗程度也不同，根据像片色调差异可以区分出不同的植被类型。2002-11-1360遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法可见光黑白像片和黑白红外像片解译物体在近红外波段的反射率高低决定了在黑白红外像片上影像色调的深浅，例如水体在近红外波段具有高的吸收率，很低的反射率，因此在黑白红外像片上呈现深灰色或灰黑色。同样是道路，水泥路面反射率高，影像色调浅，柏油路面反射率低，影像色调深。农田土壤含水量的多寡，可以通过影像色调的深浅反映出来，含水量多，影像色调呈现暗灰色，含水量少，影像色调呈现灰白色。由于大气散射、吸收对红外波段摄影影响小，雾、烟尘对红外波段影响也小，利用红外摄影进行土地资源调查、洪水灾害评估，军事侦察是十分有效的。2002-11-1361遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法彩色像片与彩色红外像片解译 遥感彩色像片基本反映了地物的天然色彩，地物类型间的细微差异可以通过色彩的变化表现出来，如清澈的水体呈现蓝绿色，而含有淤泥的水体为浅绿色。彩色像片上的丰富色彩提供了比可见光黑白像片更多的信息，其形状特征的识别类似于可见光黑白像片。利用彩色像片判读比可见光黑白像片更加容易，也可以获得更多的信息。2002-11-1362遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法彩色像片与彩色红外像片解译 由于受到大气散射与吸收的影响，在航空摄影高度相同的条件下，彩色摄影信息损失量远大于彩红外摄影，并且随着航摄高度增加，其损失的信息量也在加大，因此航空遥感中广泛使用彩色红外摄影，彩红外像片可以应用在许多领域。例如，正常生长的植物在0.68 微米处附近反射率曲线有一段陡峭的上升，高反射率曲线落在近红外波段。在同一个生长季节中，正常生长的绿色植物在彩色红外像片上呈红色，受到虫害的植物，在植被的光谱特征上会有不同的反映。在虫害初期，人眼还看不出植被异常现象时，在彩色红外像片上却已显示出病变的色彩。彩红外像片上遭受病虫害的植物显现为暗红色，严重的甚至达到浅青色。2002-11-1363遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法彩色像片与彩色红外像片解译 彩色红外像片在识别伪装方面也有突出的功用。地球表面的各种地物，诸如土地、森林、农作物、房屋、道路、河流，它们在可见光与近红外波段都以自身的特性反射电磁波，因此它们具有不同的光谱特征。例如，采用绿色植物进行伪装的物体，其光谱特征与植被不同，在近红外像片上则呈紫红色，披盖绿色伪装物的目标地物在像片中呈蓝色，而正常的植被则呈现红色。因此，根据地物的光谱特征，容易区分出正常生长的植物和用植物伪装的目标地物。2002-11-1364遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法彩色像片与彩色红外像片解译 彩色红外像片判读时，应遵循的步骤：了解彩色红外摄影感光材料的特性和成像原理；熟悉各种地物在可见光和近红外光波段的反射光谱特性；建立地物的反射光谱特性与像片假彩色的对应关系；建立彩红外像片其他判读标志；遵循遥感解译步骤与方法对彩红外像片进行解译。2002-11-1365遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法彩色像片与彩色红外像片解译 应注意：l在彩色红外像片上，植物的叶子因反射红外线而呈现为红色。各种植被类型或植物处在不同的生长阶段或受不同环境的影响，其光谱特性不同，因而在彩色红外像片上红色的深浅程度不同。如生长正常的针叶林颜色为红色到品红色，枯萎的植被呈现暗红色，即将枯死的植被呈现青色。l水体污染、泥沙和水深等因素都对像片上水体的颜色产生影响，例如富营养化的水体呈现棕褐色至暗红色，含有泥沙或淤泥的水体呈现青色至浅蓝色，清洁的浅水呈青蓝色，水体很深并且洁净时呈现深蓝到暗黑色。因此，必须根据地面实际调查建立各种地物的判读标志，在判读中要考虑环境等多种因素的影响。2002-11-1366遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法热红外像片解译 地物具有反射、透射和发射电磁波的能力。在3.55.5微米和814微米热红外区间上，有两个重要的大气窗口，遥感器透过大气窗口可以探测地物表面发射的电磁波辐射，因此，热红外图像的成像原理不同于可见光和近红外像片。热红外像片记录了地物发射热红外线的强度。地物本身具有热辐射特性，各种地物热辐射强度不同，在像片上具有不同的色调和形状构像，这是识别热红外像片地物类型的重要标志。2002-11-1367遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法热红外像片的直接解译标志l色调：是地物亮度温度的构像。判读热红外像片时，关键是要细致区分影像色调的差异。影像的不同灰度表征了地物不同的辐射特征。影像正片上深色调代表地物热辐射能力弱，浅色调代表地物热辐射能力强。各种地物热辐射状况的不同，在影像上形成了深浅不同的色调，这是判别地物的基础。2002-11-1368遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法热红外像片的直接解译标志l形状与大小：热红外探测器检测到物体温度与背景温度存在差异时，就能在影像上构成物体的“热分布”形状。山区河流在白天拍摄的热红外像片上，呈现暗灰色调，这因为水体热容量大，增温慢，周围丘陵和山地增温快，成为一个热辐射区域。但对于夜间拍摄的山区河流，由于河水热容量大、散热慢，河流成为一个热辐射带，在热红外像片上为灰白色的飘带。由于河水表面热辐射特性基本相同，这个灰白色的飘带的形状基本反映了河流的形状特征。一般说来，物体的“热分布”形状不是它的真正形状（例如，高温目标的热扩散可导致物体形状扩大变形），除非物体表面热辐射能力处处相同。2002-11-1369遥感摄影像片的判读白天夜间2002-11-1370遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法热红外像片的直接解译标志l地物大小：地物的形状和热辐射特性影响物体在热红外像片上的尺寸。当高温物体与背景具有明显热辐射差异时，即使很小的物体，如正在运转的发动机、高温喷气管、较小的火源，都可以在热红外像片上表现出来。由于高温物体向外辐射热源，因此其在影像中的大小往往比实际尺寸要大。但地物与背景之间温差很小时，地物的大小不易辨识。2002-11-1371遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法热红外像片的直接解译标志l阴影：热红外影像上的阴影是目标地物与背景之间辐射差异造成的，可分为冷阴影和暖阴影两种。例如，在烈日下飞机停放在飞机场，飞机遮挡了阳光直射，飞机下面被遮挡的地面与阳光直射的停机场接收的太阳辐射不同，它们发射的热辐射强度也不同。当飞机发动机发动时，高温热气流冲出，在地面留下很强的热辐射。飞机起飞后对机场进行热红外摄影，可以在像片上看到飞机喷气尾流在地面形成的喷雾状白色调阴影（热阴影），以及飞机在地面上留下的黯黑色轮廓（冷阴影）。热红外像片上的军事目标阴影在军事侦察上是十分有价值的。2002-11-1372遥感摄影像片的判读2002-11-1373遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法根据热红外影像解译标志，可以识别不同的地物。l水体与道路：在白天热红外像片上，由于水体具有良好的传热性，一般呈暗色调。相比之下，道路在影像上呈浅灰色至白色，这因为构成道路的水泥、沥青等建筑材料，白天接受了大量太阳热能，又很快转换为热辐射的缘故。午夜以后获取的热红外像片，河流、湖泊等水体在影像上呈浅灰色至灰白色，而道路呈现暗黑色调，这因为水体热容量大，散热慢，而道路在夜间散热快。在无法知道热红外像片是在白天或夜间拍摄时，可以凭借水体与道路的色调和形状来判断。白天热红外像片中，道路呈现亮色调，并可以看到道路两侧比较平直，有时还可以看到道路上的车辆。夜晚热红外像片中，河流呈现亮色调，并可以看到水体具有不规则的弯曲边界。2002-11-1374遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法l树林与草地：白天的热红外影像上，树林呈暗灰至灰黑色。这是因为在白天，树叶表面存在水汽蒸腾，降低了树叶表面温度，使树叶的温度比裸露地面的温度低。夜晚，树木在热红外影像上多呈浅灰色调，有时呈灰白色，这是因为树林覆盖下的地面热辐射使树冠增温。草地在夜晚热红外像片上呈黑色调或暗灰色调，这是因为夜间草类很快地散发热量而冷却的缘故。2002-11-1375遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法l土壤：热红外影像上土壤含水量不同，其色调也不同。在午夜后拍摄的热红外影像中，土壤含水量高，呈现灰色或灰白色调，土壤含水量低呈现暗灰色或深灰色，这因为水体的热容量大，在夜间热红外辐射也强。2002-11-1376遥感摄影像片的判读l遥感摄影像片的判读方法据有关研究，夜间的热红外航空像片比白天的解译效果要好，黎明前的热红外像片效果最佳，这因为夜间不受太阳辐射的干扰，热红外像片上色调差异主要取决于地物的温度和辐射热红外线的能力。应当指出，天气状况对自然地物色调特征会造成一定影响。例如，连续的阴天，使得地物之间温差大大减小，不同地物的差异难以在热红外影像上反映出来。大风会使物体表面热量散失，温度下降，地物色调特征不明显，或产生地物热影像位移等现象。相比之下，具有人工热源的人造地物，例如海洋上行驶的客轮，受气象条件的影响较小，其热成像比较稳定。目前，一些地球卫星也提供热红外遥感影像，其判读方法类似热红外航空像片，但影像分辨率低于热红外航空像片。2002-11-1377遥感扫描影像的判读l常见遥感扫描影像的主要特点l遥感扫描影像特征与解译方法2002-11-1378常见遥感扫描影像的主要特点lMSS影像 为多光谱扫描仪（MultiSpectral Scanner）获取的影像。第一颗至第三颗地球卫星（Landsat）上，反束光导管（RBV）摄像机获