《遥感图像的目视判读及其在地图中的应用》精讲.ppt

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1、遥感图像的目视判读及其在地图编制中的应用信息提取的原理和方法信息提取的原理和方法遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异在遥感影像上的反映。在遥感影像上的反映。依据遥感图像上的地物特征，识别地物类型、性质、依据遥感图像上的地物特征，识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性的过程叫信息提取。空间位置、形状、大小等属性的过程叫信息提取。信息提取的方法有：信息提取的方法有：v目视判读法：目前常用的方法。目视判读法：目前常用的方法。v计算机分类法：有监督分类、非监督分类、模式识计算机分类法：有监督分类、非监督分类、模式识别、神经网络分类、分形分

2、类、模糊分类、人工智别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、人工智能等数据挖掘技术方法。能等数据挖掘技术方法。目视判读的标志目视判读的标志 色调色调/色彩：色彩：判读前通过反差调整和彩色增强后，成为判读前通过反差调整和彩色增强后，成为目视判读的重要标志。目视判读的重要标志。形状：形状：是目视判读最直观的标志。是目视判读最直观的标志。大小：大小：根据地物间的相对大小，区分地物。根据地物间的相对大小，区分地物。阴影：阴影：可判读地物的高度，但也遮挡部分地物信息。可判读地物的高度，但也遮挡部分地物信息。组合图案：组合图案：当地物较小时，在影像上表现为纹理，即某当地物较小时，在影像上表现为纹理，即某种地

3、物类型有规律的重复出现。如农田、森林。种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测 一、立体观察的原理一、立体观察的原理用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行观察，获用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察，得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察，它的原理是根据人对物体的双眼观察。它的原理是根据人对物体的双眼观察。1 1、人眼的构造、人眼的构造人眼好像一只完善的、人眼好像一只完善的、能自动调节焦距能自动调节焦距、光圈的摄影机。、光圈的摄影机。从光学角度看，分从光学角度看，分水晶体水晶体和和

4、网膜网膜两大部分。两大部分。正常视力的正常视力的明视距离明视距离（能看清物体的细节，而眼又不感到疲（能看清物体的细节，而眼又不感到疲劳，此时水晶体的焦距为劳，此时水晶体的焦距为22.79mm，相应的物距为，相应的物距为250mm）。）。眼的眼的分辨率分辨率：能够辨认最小物体的能力，通常用人眼清楚观：能够辨认最小物体的能力，通常用人眼清楚观察到区分最小物体之间的距离对眼睛张开的角度来表示。察到区分最小物体之间的距离对眼睛张开的角度来表示。眼的视力受许多条件影响（眼的视力受许多条件影响（光照光照、形状形状）水晶体四周有韧带起伸缩作用，改变其曲率，调焦瞳孔好似光圈，能自动调节光量网膜相当于底片，能感

5、光产生视觉黄斑中有直径为0.4mm的网膜窝，是网膜中感光最强的部分视轴，当人们注视某物体时，它能自动转向该点1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测2、单眼观察、单眼观察缺点：只有一个眼睛的视轴指向所观察的物体，不易缺点：只有一个眼睛的视轴指向所观察的物体，不易分辨物体的远近（分辨物体的远近（景深景深）。）。单眼观察1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测3、双眼观察、双眼观察优点：可以容易地判定物体的远近，这种现象也叫天优点：可以容易地判定物体的远近，这种现象也叫天然立体观察。然立体观察。（1）视差角（交会角）：地物点越远，）视差角（交会角）：地物点越远，交互角越小。交互角越

6、小。（2）视差角计算公式：）视差角计算公式：b眼基线眼基线 D地物点至眼睛的距离地物点至眼睛的距离 明视距离的交会角为明视距离的交会角为15度。度。（3）生理视差：地物点的空间位置不）生理视差：地物点的空间位置不同，在两眼视网膜上的像点分布状况同，在两眼视网膜上的像点分布状况就不同，这是产生立体感觉的根本原就不同，这是产生立体感觉的根本原因。因。双眼观察双眼观察1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测3、双眼观察、双眼观察（4 4）双影的产生：当视轴向旁）双影的产生：当视轴向旁侧斜视时，被观测的物点至两侧斜视时，被观测的物点至两眼的距离不等，因而在视网膜眼的距离不等，因而在视网膜上产生

7、的物像比例尺就有差别。上产生的物像比例尺就有差别。当视轴偏斜当视轴偏斜4545，所观测的物体，所观测的物体在明视距离处，比例尺之差约在明视距离处，比例尺之差约为为13.5%13.5%。（5 5）所观察的物点，在两眼物）所观察的物点，在两眼物像不位于一个视平面上，也会像不位于一个视平面上，也会产生双影。产生双影。（6 6）正常人眼在天然立体观察）正常人眼在天然立体观察中，一般不会产生双影。但像中，一般不会产生双影。但像片立体观察中，条件不满足时片立体观察中，条件不满足时则会。则会。视轴向旁边倾斜时，两眼网视轴向旁边倾斜时，两眼网膜上成像比例尺不一致膜上成像比例尺不一致1 1 像片的立体观察和量测

8、像片的立体观察和量测二、像对的立体观察条件二、像对的立体观察条件像对立体观察：指用双眼对相邻两摄影站对同一地区摄取的像对立体观察：指用双眼对相邻两摄影站对同一地区摄取的两张像片进行观察，而生成的空间光学立体模型的观察过程。两张像片进行观察，而生成的空间光学立体模型的观察过程。原理过程：原理过程：（1 1）安置两个焦距相等的摄影）安置两个焦距相等的摄影机，两镜头中心的距离约为眼机，两镜头中心的距离约为眼基线，两摄影机光轴平行；基线，两摄影机光轴平行；（2 2）摄取两张像片；）摄取两张像片；（3 3）两眼分别在）两眼分别在S S1 1S S2 2位置观看位置观看像片，就构成了立体模型。像片，就构成

9、了立体模型。像对立体观察1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测二、像对的立体观察条件二、像对的立体观察条件观察条件：观察条件：（1）必须是不同的摄影站对同一地区所摄取的两张像片：）必须是不同的摄影站对同一地区所摄取的两张像片：（2）两张像片的比例尺相差不得超过）两张像片的比例尺相差不得超过16%；（3）两眼必须分别各看两张像片上的相应影像，左眼看左像，）两眼必须分别各看两张像片上的相应影像，左眼看左像，右眼看右像；右眼看右像；（4）像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点）像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点的连线与眼基线平行。的连线与眼基线平行。1 1 像片

10、的立体观察和量测像片的立体观察和量测三、用立体镜进行相对观察三、用立体镜进行相对观察目的：目的：克服立体观测条件克服立体观测条件3 3的困难（像片位于明视距离的困难（像片位于明视距离处，要控制视轴平行是很不容易）。处，要控制视轴平行是很不容易）。1 1、立体镜的构造、立体镜的构造（1）桥式立体镜）桥式立体镜特点：特点：（1 1）支架上装有两个透镜（有放大作）支架上装有两个透镜（有放大作用），它们距离等于眼基线距离。用），它们距离等于眼基线距离。（2 2）支架使像片正处在像平面上，影）支架使像片正处在像平面上，影像的光线经过透镜后，平行进入眼中，像的光线经过透镜后，平行进入眼中，使观察的物体好像

11、位于无穷远。使观察的物体好像位于无穷远。（3 3）仪器的镜框可左右调节，使眼基）仪器的镜框可左右调节，使眼基线与透镜基线一致。线与透镜基线一致。（4 4）便于野外使用。）便于野外使用。桥式立体镜1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测三、用立体镜进行相对观察三、用立体镜进行相对观察1 1、立体镜的构造、立体镜的构造（2）反光立体镜）反光立体镜特点：特点：（1 1）除了放大镜外，还有四片）除了放大镜外，还有四片两两平行的反光镜。两两平行的反光镜。（2 2）在适合眼基线长度范围内）在适合眼基线长度范围内装两块倾斜装两块倾斜4545的反光镜。的反光镜。（3 3）放大镜装在两片反光镜之）放大镜

12、装在两片反光镜之间，或水平装在小反光镜之上。间，或水平装在小反光镜之上。（4 4）可以观察）可以观察23-30cm23-30cm边长的边长的大幅立体像对，常配有视差杆，大幅立体像对，常配有视差杆，可测定像点高差值。可测定像点高差值。反光立体镜1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测2 2、用立体镜观察像片的方法、用立体镜观察像片的方法（1）像片定向）像片定向用针刺出每张像主点用针刺出每张像主点O1和和O2，并将其转刺于相邻像片上的，并将其转刺于相邻像片上的O1 和和O2.在像片上画出像片基线在像片上画出像片基线O1O2 和和O1O2；再在图纸上画一条直线，使两张像片上基线再在图纸上画一

13、条直线，使两张像片上基线O1O2 和和O1O2与直线重合，与直线重合，并使基线上的一对相应像点间的距离略小于立体镜的观察基线。并使基线上的一对相应像点间的距离略小于立体镜的观察基线。（2）观测观测将立体镜放在像对上，使立体镜观察基线与像片基线平行将立体镜放在像对上，使立体镜观察基线与像片基线平行左眼看左像，右眼看右像。左眼看左像，右眼看右像。调节像片，若出现双影，可适当转动像片。调节像片，若出现双影，可适当转动像片。像片定向示意图像片定向示意图1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测三、用立体镜进行相对观察三、用立体镜进行相对观察3 3、用立体镜观察立体像对时应注意的事项、用立体镜观察

14、立体像对时应注意的事项（1）尽可能符合天然立体观察时的情况）尽可能符合天然立体观察时的情况v天然立体观察时，两眼视轴经常是与眼基线在一个平面上，各天然立体观察时，两眼视轴经常是与眼基线在一个平面上，各相应视线也同样与眼基线在一个平面上。相应视线也同样与眼基线在一个平面上。v立体镜观察，可能破坏以上情况，例如：两张像片基线不在一立体镜观察，可能破坏以上情况，例如：两张像片基线不在一条直线上，会增加眼睛疲劳，甚至会破坏立体效应。条直线上，会增加眼睛疲劳，甚至会破坏立体效应。（2）像片必须按照摄影时的相应位置放置像片必须按照摄影时的相应位置放置正立体：像片重叠部分在中央正立体：像片重叠部分在中央反立

15、体反立体1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测四、在像片上进行量测的原理和方法四、在像片上进行量测的原理和方法1 1、像点的坐标、像点的坐标坐标系的确定：坐标系的确定：像对是像对是 量测的基本单元，两像片的坐标轴是共同的，量测的基本单元，两像片的坐标轴是共同的，将像主点作为该坐标系的原点，将像主点作为该坐标系的原点，x轴是两张像片上像主点的连线，轴是两张像片上像主点的连线，y轴轴是通过该像主点垂直于是通过该像主点垂直于x轴的直线。轴的直线。在一个立体像对中，具有一个横坐标轴在一个立体像对中，具有一个横坐标轴x和两个和两个y轴。轴。在测第二个像对时，在测第二个像对时，x轴和轴和y轴都将

16、可能改变。轴都将可能改变。每一像点的直角坐标，在一个立体像对中有每一像点的直角坐标，在一个立体像对中有x1、y1，x2、y2。像片的直角坐标像片的直角坐标1 1 像片的立体观察和量测像片的立体观察和量测四、在像片上进行量测的原理和方法四、在像片上进行量测的原理和方法2 2、像点的高差与左右视差的关系、像点的高差与左右视差的关系（1）左右视差：像对上）左右视差：像对上同名地物点的横坐标差。同名地物点的横坐标差。（2）高差与左右视差的）高差与左右视差的关系关系左右视差与高差的关系示意图左右视差与高差的关系示意图航空像片的信息提取航空像片的信息提取航空像片一般用摄影的方法获得，航高在航空像片一般用摄

17、影的方法获得，航高在10km10km以内的对以内的对流层。流层。目前常用的航空像片类型为彩色红外像片。目前常用的航空像片类型为彩色红外像片。航空像片的比例尺大、分辨率高，常用直接判读法航空像片的比例尺大、分辨率高，常用直接判读法(色、色、形、位、阴影、图型、纹理形、位、阴影、图型、纹理)和对比分析法（同类地物、和对比分析法（同类地物、空间、时态对比分析法）。空间、时态对比分析法）。一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性。一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性。航空像片主要应用在城市遥感中。航空像片主要应用在城市遥感中。一、判读标志一、判读标志航片判读：根据像片上反映的地物影像识

18、别地物的性质航片判读：根据像片上反映的地物影像识别地物的性质和数量特征，并研究其分布和发生发展的规律。和数量特征，并研究其分布和发生发展的规律。判读的标志：判读的标志：形状；形状；大小；大小；色调色调/颜色；颜色；阴影；阴影；组合图案组合图案/纹理结构。纹理结构。二、居民地和道路的判读二、居民地和道路的判读城市居民地的判读特点：城市居民地的判读特点：房屋稠密，面积较大，建筑物房屋稠密，面积较大，建筑物排列整齐，能判读建筑物的形状、高度和周边环境。排列整齐，能判读建筑物的形状、高度和周边环境。农村居民地的判读特点：农村居民地的判读特点：小而分散，有农田包围，能判小而分散，有农田包围，能判读居民地

19、的外形和面积及通向居民地的道路。读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。道路的判读特点：道路的判读特点：线状分布，色调较亮。线状分布，色调较亮。三、水体的判读三、水体的判读河流判读：河流判读：界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。湖泊的判读：湖泊的判读：轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形状、面积。状、面积。海域的判读：海域的判读：能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、低潮位置。低潮位置。四、四、

20、地貌的判读地貌的判读 利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、冰川地貌、风沙地貌、黄土地貌、火山地貌等。冰川地貌、风沙地貌、黄土地貌、火山地貌等。福州中亭街八一水库安平小区登云高尔夫球场 金山工业区福建医科大学校园西禅寺庙三县洲大桥(南立交)省体育中心五一广场五、植被的判读五、植被的判读判读标志为：色调判读标志为：色调/色彩和纹理结构。色彩和纹理结构。纹理结构：细小地物在影像上构成的组合图案。地物的纹理结构：细小地物在影像上构成的组合图案。地物的性质不同，组合图案也不同，以此来判读地物群体的性性质不同，组合图案也不同，以此来判读地物群体的性质。质

21、。以判读植物群落为主。以判读植物群落为主。六、六、航空像片的立体观察航空像片的立体观察立体观察的原理：立体观察的原理：什么是立体观察：用肉眼或借助光学仪器（立体镜）什么是立体观察：用肉眼或借助光学仪器（立体镜），对有一定重叠率的像对进行观察，可以获得地物和地，对有一定重叠率的像对进行观察，可以获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察。形的光学立体模型，称为像片的立体观察。眼睛观察立体的原理：眼睛观察立体的原理：（1 1）眼睛的结构：相当于一架能自动调节焦距和光）眼睛的结构：相当于一架能自动调节焦距和光圈的摄像机。圈的摄像机。（2 2）立体的形成：取决于双眼观察。）立体的形成：取决于双眼

22、观察。立体观察的像对立体观察的像对像对：把从相邻两摄影站对同一地区摄取的两张像片，像对：把从相邻两摄影站对同一地区摄取的两张像片，称为像对。也可看成是空间光学立体模型。称为像对。也可看成是空间光学立体模型。像对立体效果的形成过程：空间物体像对立体效果的形成过程：空间物体空间物体的左右空间物体的左右像对像对生理视差生理视差产生立体感觉产生立体感觉恢复空间物体的立体恢复空间物体的立体模型。模型。航摄立体像对：航向航摄立体像对：航向60%60%的重叠，使同一地物在相邻两的重叠，使同一地物在相邻两像片上都有影像，构成了像对，通过立体镜的立体观察，像片上都有影像，构成了像对，通过立体镜的立体观察，可建立

23、地物的空间立体模型。可建立地物的空间立体模型。像对立体观察的条件像对立体观察的条件 （1 1）必须是航摄立体像对；）必须是航摄立体像对；（2 2）像对的比例尺差不得大于）像对的比例尺差不得大于15%15%；（3 3）两眼分别看两张像片上的相应影像，即左眼看）两眼分别看两张像片上的相应影像，即左眼看左像，右眼看右像；左像，右眼看右像；（4 4）同名地物点的连线与眼基线平行。）同名地物点的连线与眼基线平行。立体观察的应用立体观察的应用像片判读。像片判读。立体量测立体量测摄影测量学（摄影测量学（Photogrammetry):Photogrammetry):如如 地形测绘，即测量高程和平面坐标。地形

24、测绘，即测量高程和平面坐标。卫星图像的信息提取卫星图像的信息提取卫星遥感以多波段为主，判读前先进行彩色增强处理，卫星遥感以多波段为主，判读前先进行彩色增强处理，提高目视判读的分辨率。提高目视判读的分辨率。判读方法主要是对比分析和地物纹理特征。判读方法主要是对比分析和地物纹理特征。高分辨率的卫星遥感图像彩色合成后，与航空像片的判高分辨率的卫星遥感图像彩色合成后，与航空像片的判读方法类似。如读方法类似。如IKONOSIKONOS，QuickBirdQuickBird。一、一、LandsatLandsat卫星图像特征卫星图像特征光谱特性：由于各种地物组成的物质成分、结构、理化光谱特性：由于各种地物组

25、成的物质成分、结构、理化性质的差异，导致不同的地物对电磁波的反射存在着差性质的差异，导致不同的地物对电磁波的反射存在着差异，并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地异，并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地物在不同的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差异。物在不同的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差异。反映在图像上为：相同地物在不同波谱段的图像上色调反映在图像上为：相同地物在不同波谱段的图像上色调会不同。这叫做地物的光谱效应。会不同。这叫做地物的光谱效应。MSSMSS的光谱效应的光谱效应（LandsatLandsat1 1、2 2、3 3的的MSSMSS波段）波段）vMSS4MSS

26、4：0.50.6m0.50.6m，对水体有一定的透视能力，能判读，对水体有一定的透视能力，能判读出水下地形。出水下地形。vMSS5MSS5：0.60.7m0.60.7m，对水体有一定的透视能力，对海水，对水体有一定的透视能力，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分死中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分死树和活树，活树色调较深。树和活树，活树色调较深。vMSS6MSS6：0.70.8m0.70.8m，水体为暗色，对地物的湿度有明显，水体为暗色，对地物的湿度有明显反映；能反映植物的健康状况。反映；能反映植物的健康状况。vMSS7MSS7：0.81.1m0.81.1m，与，与

27、MSS6MSS6相似，但水体更黑，湿地色相似，但水体更黑，湿地色调更黑；能明显区分植物的健康状况。调更黑；能明显区分植物的健康状况。vMSS8MSS8：10.412.6m10.412.6m，反映地物的热辐射性质。地表温，反映地物的热辐射性质。地表温度高，热辐射就强，色调就浅。度高，热辐射就强，色调就浅。卫星像片的信息提取卫星像片的信息提取TMTM的光谱效应的光谱效应TM1TM1对水体有较强的透视能力。对水体有较强的透视能力。TM2-TM4TM2-TM4与与MSS4-MSS6MSS4-MSS6相似。相似。TM5TM5，TM7TM7属于近红外波段，对岩石有明显的区分能力，属于近红外波段，对岩石有明

28、显的区分能力，对植物也有明显的反映，属于反射峰值。对植物也有明显的反映，属于反射峰值。TM6TM6与与MSS8MSS8相同。相同。ETM+ETM+的光谱特性的光谱特性除除PANPAN波段外，其余与波段外，其余与TMTM相同。相同。4 4 遥感影像地图遥感影像地图概念：概念：以遥感影像和一定的地图符号来表示制图区域地以遥感影像和一定的地图符号来表示制图区域地理空间信息的地图。理空间信息的地图。影像地图有：影像地图有：普通影像地图、专题影像地图、电子影像普通影像地图、专题影像地图、电子影像地图、多媒体影像地图等。地图、多媒体影像地图等。特点：特点：一定的数学基础、信息丰富、直观形象、现势性一定的数

29、学基础、信息丰富、直观形象、现势性强。强。应用：应用：城市影像地图、中国影像地图以及各种应用的影城市影像地图、中国影像地图以及各种应用的影像地图等。像地图等。4 4 遥感影像地图遥感影像地图计算机辅助遥感制图的基本过程：计算机辅助遥感制图的基本过程：遥感影像信息选取与数字化遥感影像信息选取与数字化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符号注记图层生成符号注记图层生成影像地图图面配置影像地图图面配置遥感影像地图制作与印刷遥感影像地图制作与印刷