Pen07 遥感影像判读课件

1、遥感原理与应用（第二版）孙家抦 主编武汉大学出版社 2009年6月第 7 章 遥感影像判读景物特征、判别标志波谱特征及判别标志空间特征及判别标志时间特征及判别标志影响景物特征、判读的因素目视判读的一般过程、方法判读前的准备判读的一般过程遥感影像目视判读举例单波段影像判读举例多波谱影像判读举例热红外影像判读举例侧视雷达影像判读举例多时域影像判读举例基本概念判读（Interpretation） ：对遥感影像的各种特征进行综合分析、比较、推理、判断，最后提取出所感兴趣的信息目视判读（判译、解译、判释）： 通过光学仪器、计算机等处理或显示使影像更加清晰，用眼睛目视观察，运用判读经验、专业知识以及收集到

2、的其他相关资料，经过人脑分析、比较、推理、判断，提取有用个的信息计算机分类（自动判读）：用一定的数学方法（如统计学、图形学、模糊数学等），进行模式识别，从而快速提取有用信息遥感影像自动判译专家系统：专家知识库（判别准则）、影像数据库、人工智能模拟人脑思维1、景物特征、判读标志判读理论依据：不同地物（现象）因波谱、地理位置、时间因素表现出灰度值特征（影像特征）差异判读标志（Interpretation Elements）：地物（现象）具有识别意义的影像特征影响灰度值的因素波谱（极化）地理位置（形状、结构）时间传感器、大气条件景物特征（影像特征）波谱特征空间特征时间特征1.1、波谱特征、判读标志不

3、考虑大气、传感器感应因素的影响判别标志与波谱曲线一致：色调（Tone）1.2.1、形状形状（Shape）： 独立物体一般轮廓、构造非常醒目线索城区/耕地：规则、直线林地：很不规则砍伐区、林间道除外圆形：农场、庄稼地1.2.2、大小大小（Size）： 地物在影像上的尺寸，随比例尺变化绝对相对大型建筑：商业小型建筑：居民地1.2.4、阴影 阴影（Shadow）：无照射区的影像特征反映地物的侧影与相对高低 （虚拟 3D）显现（增强）地形，特别是雷达影像建筑物形态阴影区难以识别Is this an optical image or radar image?1.2.5、位置 位置（Association

4、）：地物之间的空间（逻辑）关系商业区：主要交通通道住宅区：学校、运动场、游乐场左边是一个休闲地：湖泊、小艇、小码头渡口：河流 & 道路1.2.6、纹理纹理：色调按一定频率变化，是地物内部结构的反映粗糙（结构）：明暗变化快林冠光滑（结构）： 色调几乎没变化耕地、草地沙地、沥青路面雷达影像的纹理特征更加明显1.2.7、类型水系类型：大型识别对象的综合图形、纹理等特征水系、地貌、地质构造、土壤、土地利用、1.2.7、类型土地利用类型：大型识别对象的综合图形、纹理等特征水系、地貌、地质构造、土壤、土地利用、旱地、水田城镇、农村居民地河流、干渠湖泊、水库、池塘有林地、疏林地、灌木地高速公路、等级公路、乡

5、村公路1.3、时间特征、判别标志季节特征：随季节的变化而发生的周期性变化特征地表：冬天冰雪、初春土壤、春夏植被植物：出芽、生长、茂盛、枯黄水稻插秧前：水体生长期：植被收割后：土壤水体：洪水期、枯水期、含沙量变化1.4、影响景物特征、判读的因素地物复杂性传感器特性目视解译能力1.4.1、地物复杂性同谱异质：不同地物的波谱特征相似子类、子亚类的波谱特征非常相似不同地物在某个波段、几个波段范围内波谱特征相似同质异谱：同类地物波谱特征不同内部因素：如植被缺水、病虫害、土壤颗粒度、外部因素：气候、季节、1.4.1、地物复杂性子类相似性的解决方案层次分类法1.4.1、地物复杂性可见光波段绿色：叶绿素黄色：

6、叶红素、叶黄素红色：花青苷素槭树绿色红色红花：假彩色为黄色 绿 + 红病虫害：真彩色为黄色1.4.1、地物复杂性叶片细胞结构1.4.1、地物复杂性叶片含水量叶片含水量近红外反射率负相关生长阶段相关长势相关水汽吸收带1.4 m1.9 m吸收谷坡、反差：叶片水含量正相关1.4.1、地物复杂性土壤影像土壤波谱特征因素颗粒度粘土： 0.002 mm粉砂：0.0020.05 mm砂：0.052.0 mm含水量：快速负相关有机质含量：非线性负相关氧化铁含量：红色增加，总体反射率降低1.4.2、传感器特性空间分辨率辐射分辨率温度分辨率波谱分辨率时间分辨率成像方式与观察角度：影响变形程度、大小、分布1.4.2

7、a、空间分辨率Spatial Resolution：空间表达详细程度，多指像元对应的地面尺寸像元小影像清晰、信息量大、好用价格贵、文件大、处理慢像元大需要更多的辅助处理但价格低、处理快混合像元现象增加MSS7：水体与植被边界变现为“土壤”几何分辨率：真实反映波谱特征的物体尺寸3 倍像元（海拉瓦）22 倍像元（康内斯尼）1.4.2b、辐射分辨率Radiometric Resolution：影像明暗变化表达的详细程度密切相关：影像清晰度、对比度拉伸、传感器输出：信号、噪声信号功率 噪声功率：噪声信号功率差 噪声功率：无法分辨4 bits2 bits291.4.2b、辐射分辨率噪声：随机电压误差，均

8、值为 0，可用均方差表达信号分辨能力：输入信号功率 等效噪声功率 26 倍PEN：等效噪声功率Equivalent Noise PowerP ：输入功率S ：输出电压N ：噪声电压均方差R ：探测率301.4.2c、温度分辨率Temperature Resolution：温度表达的详细程度，受噪声制约明显TEN：等效噪声温度 ：辐射率 ：StefanBoltzmann 常数TM 传感器等效噪声功率通道1234567辐射灵敏度（%）PENPENPENPENPENTENTEN0.80.50.50.51.00.52.0MODIS 传感器等效噪声功率见表 2191.4.2d、波谱分辨率Spectral

9、 Resolution：波段表达的详细程度，与波谱感应总范围、波段间隔、波段数相关波段数多（波段对比见表 72）目标的物质属性易于识别文件大：处理难度、时间增大需要优化波段选择、波段压缩、目标波谱特征分析、相关统计分析、多方案彩色合成分析、主成份分析、波段融合、波段数少：多需要影像增强处理成像波谱仪波段数：最多可达 500 以上波段间隔：最小可达 5 MODIS：36 个波段，最小间隔 10 1.4.2e、时间分辨率Temporal Resolution：重复观测（赤道）的最短时间间隔，能够反映地表的动态变化、季相变化、卫星轨道周期：轨道高度、漂移系数、传感器特性：扫描宽度、镜头指向、传感器组

10、合卫星组合：多星交替观测卫星轨道周期（天）重访周期（天）Landsat1、2、31818Landsat4、51616Skylab2020SPOT262261.4.3、目视解译能力空间：可通过放大显示的方式提高一般：分辨张角 60，350 mm 距离分辨 0.1 mm对线的分辨能力较强白天：照度 500 lx，分辨张角 42月夜：照度 10 lx，分辨张角 17灰阶分辨：视网膜上视杆细胞的灵敏度一般：4 bit提高方法：灰度值拉伸、密度分割（二值化、伪彩色编码、密度计）借助仪器：7 bit色别、色阶分辨：视网膜上视锥细胞的灵敏度，蓝、绿、红一般：56 bit借助仪器：14 bit2.1、判读前准

11、备判读员训练资料收集影像分析判读设备配置2.1.1、判读员训练知识学习判读知识：遥感、判读方面的课程专业知识：农林、地学、海洋、环保、军事、测绘、水利、实践训练典型实例分析外业实地勘察影像调绘实验区判读与检验2.1.2、资料收集尽量收集各种相关资料，特别是图形资料历史、统计、地形图、专题图、日志、监控记录、具有关键作用判读的重要依据快速确定没有变化的区域集中精力判读无法根据已有资料确定的疑难影像区域2.1.3、影像分析影像基本信息获取日期（时间）、地点（区域范围）、波段、分辨率（比例尺、航高）、坐标系（框标）、各类统计值、数字影像的头文件了解地物分布的大致特点掌握基本波段特性MSS 4：清澈水

12、体能穿透 1015 m，适用浅水底分析MSS 5：散射小，信息含量非常丰富，适用人文方面判读城市、道路、建设区域、采石场、浑浊水体范围、泥沙含量、地貌、地质块体、地层、MSS 6：植被、水体、土壤之间的边界MSS 7： （TM 波段特性见教材第 68 页表 32）2.1.3、影像分析影像分析：在影像识别、影像量测的基础上，通过综合、分析、归纳，从地物的相互联系中解译影像或提取专题特征信息定性、定量地提取和分析各种信息特定地物及状态提取：一般所指的专题信息提取区域地质构造：线性构造、环形构造、构造玫瑰统计图等找矿：矿化蚀变带古地理环境及其变化：考古遗迹信息、古岸线痕迹等森林火灾：火点、火线、着火

13、范围等洪灾：淹没区物理量提取：根据影像不同波段灰度值或空间关系的变化，提取地面的物理参数高程、坡度、坡向、高差、地表粗糙度等：立体像对光密度、相对反射率：VNIR 影像表面温度、湿度：TIR 影像2.1.3、影像分析影像分析：在影像识别、影像量测的基础上，通过综合、分析、归纳，从地物的相互联系中解译影像或提取专题特征信息特定指标提取：跟据影像不同波段灰度值，计算具有具体信息意义的数值植被指数、泥沙流混浊指数、亮度指数、土壤覆盖指数、沙化指数、温度指数、湿度指数等变化检测：根据同一区域的多时相影像，检测地物变化特点土地覆盖变化、海岸河口变化、河道变迁、城市发展、环境变化等2.1.4、判读设备配置

14、影像（相片）预处理、波段组合、（暗房设备）影像（相片）观察（放大镜、立体观察镜、彩色合成仪、伪彩色密度分割判读仪、）影像（相片）量测（解析测图仪、影像解析纠正仪）（多倍投影测图仪、立体测图仪、立体坐标量测仪）影像（相片）转绘、制图（解析测图仪、影像解析纠正仪）（多倍投影测图仪、立体测图仪、立体坐标量测仪）以上所有设备皆已经被“计算机 + 专业软件”完全取代2.2、判读一般过程原则总体观察：影像观察从整体到局部综合分析：尽可能多地收集相同区域资料进行综合分析对比分析：比较不同信息源的资料方法正确：信息的分布尺度与遥感平台相对应、相互补充尊重客观：掌握地物分布的基本规律耐心认真：不放过任何细节变化

15、重点分析：重要或典型区域重点分析2.2、判读一般过程顺序由已知到未知：已知的地物可帮助对未知的解译先易后难：道理同上，先解译的可促进对未知的解译先山区后平原先地表后深部先整体后局部先宏观后微观先图形后线形2.2、判读一般过程方法直接判读法：使用直接判读标志（色调、色彩、形状、大小、图形、阴影、位置、纹理、类型、）对比分析法：未知与已知对比，判别同类地物邻近对比法：相邻地物对比，区分不同地物及其界线动态对比法：同区域不同时相对比，解译地物变化信息复合法：其他信息与遥感信息叠合分析逻辑推理法：根据地物的内在联系解译2.2、判读一般过程一般程序2.2、判读一般过程建立解译标志解译标志：具备反映地物或

16、现象识别能力的影像特征，因区域、时间、季节、影像类型等变化而有较大差异是解译要素的综合结合其他信息：时间、季节、影像类型、比例尺、区域特点、解译对象等直接解译标志：能够单独反映地物或现象类型的解译标志植被：近红外波段的强反射铁路：深色的平直光滑线形间接解译标志：不能单独反映地物或现象类型的解译标志渡口：道路与河流相交黄土高原：树枝状水系发育花岗岩低山丘陵区：构造单一、坡度平缓环状构造：放射状水系与环状水系2.2、判读一般过程三北防护林土地利用类型解译标志代号地类TM453（RGB）假彩色合成影像11水稻田暗红（稻熟期）或蓝黑（未种稻但有水），边界清晰，色调均匀，规则块状，平行纹理12水浇地鲜红

17、、紫红或青灰色条块分明，边界清晰，大面积呈网格状，规则块状，平行纹理13旱地多为浅红或黄红色斑块，色调不均，形状不规则14菜地红、黄、浅红等色，小块相间混杂，块内色调均匀，形状规则（城镇、居民点周围）21果园红色、橘红色、内部色调较均匀，形状不规则为多31有林地深红、紫红、暗红色，内部色调较均匀，形状不规则或规则（人工林）32灌木林棕红色或红褐色，或青灰色带中等“红雾”，内部色调不匀，形状不规则35苗圃浅红或橘红色，内部色调均匀，边界清晰，形状规则72湖泊蓝色深黑色，边界清晰，常与白色条带（滩地）相邻，形状不会则2.2、判读一般过程武汉土地利用解译标志3.1、单波段影像判读实例TM7观测黄色框

18、内区域深色调：水体较深色调：城区？与水体难区分解决方法反差增强密度分割浅色调：农田3.1、单波段影像判读实例TM7密度分割黑：水体浅蓝城区建筑物密度不同的差异城区内园林、绿地、菜地（南城区）城区周围河流与城区相似的浅蓝（宽度不足一个像元，与植被成混合像元），不规则线性、网状交错等特征可以加以识别红、橙：农作物、树绿、黄、淡红：农田、道路、房屋间杂的混合像元3.2、多波谱影像3.2、多波谱影像武汉地区几种不同地物在MSS影像各波段上的色调差异地物波 段MSS4MSS5MSS6MSS7蓝绿：0.5 0.6红黄：0.6 0.7红外：0.7 0.8红外：0.8 1.1长江灰白白黑深黑梁子湖白白黑黑市区

19、灰白浅灰浅黑黑龟山黑浅黑浅灰淡灰河滩灰白淡灰浅灰灰东湖黑黑黑黑3.2、多波谱影像彩红外（标准假彩色）3.2、多波谱影像彩红外（标准假彩色）像片上的颜色非自然颜色（针对人眼可见光波段）影像感光波段：绿、红、红外影像显示波段：蓝、绿、红植被：品红色、红色、暗红色、黑色草地：平滑、浅红，面状分布树木：粗糙、亮红，团块分布沥青道路：青灰色，平行线性建筑物：灰色、浅灰色，形状规则，规则阴影停车场：等间隔、深、浅灰色纹理，矩形沙土：白色、灰白色，不规则（水体：黑色、深蓝色、蓝色、浅蓝色）3.2、多波谱影像彩红外（标准假彩色）MSS：7R，5G，4B红色：植被林地粗糙耕地平滑、无阴影（蓝）黑色：水体小河部分

20、耕地有待实地考察淡绿色：（红色）土壤浅灰色：居民地、建筑物规则形状规则阴影部分耕地没有农作物无阴影3.2、多波谱影像假彩色波段组合的差异：利用遥感影像各波段的不同特点，将散各波段的影像分别赋以R、G、B三色，将其叠合后制成影像图或显示在屏幕上，以达到突出特定地物或目标的遥感影像处理技术TM R7,G4,B1TM R5,G4,B33.2、多波谱影像假彩色南京 MSS：R7，G5，B4青色线性：较浑浊长江水面状：城区大（深）红、粗糙林地浅红、平滑、规则块状耕地玄武湖：水体、植被的混合像元玄武湖3.2、多波谱影像空间特征常德市步行街SPOT5影像长沙市八一桥QUICKBIRD影像行树（广场花坛）建筑

21、物名称阴影（高度）窗户（楼层）街道车道汽车类别3.3、热红外影像影像特征的形状、大小、色调与地物的发射辐射相关地物的发射辐射与地物绝对温度的四次方成正比影像反映地物热辐射的空间分布，与地物实际形态有区别美国威斯康星州米德尔顿的热影像消失的湖泊上午 94 0航高 6 0 0 mIFOV 5 mrad白色：含水量少3.3、热红外影像时间性变化黎明前：曲线趋平缓，差异小黎明后：温度、差异快速增加午后：曲线峰值，差异最大黄昏：温度、差异快速降低水体：变化滞后1 2小时白天：差异明显、热阴影夜晚：差异较小，无热阴影3.3、热红外影像白天、黑夜差异美国威斯康星州米德而顿上图：240 PM下图：950 PM对比水体树木道路3.3、热红外影像金属的加温最快美国弗吉尼亚洲Quantico 市白天热影像IFOV=0.25 mrad3.3、热红外影像19778011419 左：NOAA 热红外影像右：左影像的密度分割山东半岛东海冷水舌、长江口外、