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1、遥感原理,1,知识点：掌握：概念：遥感图像解译、目视解译、解译标志。 遥感图像的直接解译标志。 遥感图像上经常用到的间接解译标志。 遥感图像目视解译的常用方法。 遥感图像目视解译的步骤。了解：目视解译的重要性。 遥感制图。,遥感图像目视解译与制图 Visual Interpretation of RS Image and cartography,遥感原理,2,第五章 遥感图像目视解译与制图,遥感图像解译分为两种：目视解译：指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。遥感图像计算机解译：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
2、标地物的各种影像特征，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。,遥感原理,3,遥感图像目视解译的重要性 目视判读是信息社会中地学研究和遥感应用的一项基本技能。目视判读是遥感图像计算机判读发展的基础和起始点。遥感图像目视解译是遥感制图的重要环节。,第五章 遥感图像目视解译与制图,遥感原理,4,遥感图像解译与日常目视观察有3点不同：A 遥感图像通常为“顶视-鸟瞰”，而不同于日常生活中的透视B 遥感图像常用可见光以外的电磁波段，而大多数我们熟悉的特征是在可见光谱段，可以表现得十分不同C 遥感图像常用一种不熟悉或变化的比例和分辨率描
3、述地球表面因此，对于初学者需要多对照地形图、实地或熟悉地物观测，以增强立体感和和景深印象，纠正视觉误差，积累图像判读经验,第五章 遥感图像目视解译与制图,遥感原理,5,概括而言：目视解译是遥感成像的逆过程,遥感原理,6,第一节 遥感图像目视解译原理,一、目标地物的特征,色：指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。形：指目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小、图形等。位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。,遥感原理,7,解译标志（Interpretation Mark）：遥感图像上能帮助人们识别不同目标的那些影像特征。直接解译标志：能
4、在遥感影像上直接看到可供判读的影像特征称为直接判读标志，如形状、大小、阴影、纹理、色调等；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，间接推断出的影像标志，如根据道路与河流相交处的特殊影像特征，可以判断渡口；根据植被、地貌与土壤的关系，来识别土壤类型和分布（如温带针叶林区多为灰化土）,一、目标地物的特征,遥感原理,8,形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。纹理：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。大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。,位置：指目标地物分布的地点。相关布局：多个目
5、标地物之间的空间配置关系。,色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。阴影：是图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判 读物体性质或高度。,色,形,位,二、目标地物识别特征,遥感原理,9,色调,色调是地物反射和发射电磁波的强弱程度在图像上的记录，因而它是识别地物的主要标志，有时甚至是唯一的判读标志。因为在一幅图像上如果不存在色调差别，就根本显示不出各种地物的形态差别。,遥感原理,10,颜色,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
6、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。彩色遥感图像上颜色可根据需要在图像合成中任意选定，例如TM图像可以使用几个波段合成彩色图像。,遥感原理,11,阴影,是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影的形状、大小可判读物体的性质或高度。可分为本身阴影（本影）和投落阴影（落影）两部分。,遥感原理,12,形状,目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。不同地物在图像上呈现不同的形状，另外，由于成像方式不同，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。,遥感原理,13,纹理,纹理也叫内部结构，指遥感图像中目
7、标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。纹理是区别地物属性的重要依据。,遥感原理,14,大小,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。根据物体的大小可推断物体的属性。,遥感原理,15,图型,目标地物有规律的排列而成的图形结构。,遥感原理,16,位置,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。,水电站,遥感原理,17,相关布局,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与能量上的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。,遥感原理,18,
8、间接解译标志（1）目标地物与其相关指标特征例如1：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。例如2：像片上呈线状延伸的陡立三角形地形，是推断地质断层存在的间接标志。（2）地物及与环境的关系例如：“植物是自然界的一面镜子”，据此可以根据有代表性的植物类型推断当地的生态环境，如寒带针叶林的存在说明该地区属于寒温带气候。（3）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，土壤含水量具有季节变化，河流与水库也有季节变化。,遥感原理,19,水系可作为地质地貌解译的间接标志,辐射型水系(火山附近),向心型水系(盆地),长方
9、格子状水系(断层),遥感原理,20,二、目视解译的生理与心理基础,心理特点对遥感图像解译的影响同一时刻，只有一种地物是目标地物,图像的其余部分以目标地物的背景出现,此时判读者的注意力往往集中在目标地物上.判读者的知识和经验对目标地物的确认有一定的导向作用,因此,不同的解译者可能得出不同的结论.心理惯性对目标地物的识别有一定的影响.观察的时效性.正确辨认目标地物,需要一个最低限度的时间才能完成.,遥感原理,21,三、目视解译的认知过程,遥感图像知觉形成的客观条件: 遥感图像存在颜色差异或色调的差异。遥感图像颜色差异或色调的差异达到一定程度时,目标地物就容易与背景产生对比，形成纹理和形状.,遥感原
10、理,22,遥感图像目视解译的一般顺序,从已知到未知、先易后难、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,三、目视解译的认知过程,遥感原理,23,遥感摄影像片的判读遥感扫描影象的判读微波影象的判读目视解译方法与基本步骤,第二节 遥感图像目视解译基础,遥感原理,24,一、遥感摄影像片的判读,1、遥感摄影像片的种类（1）可见光黑白全色像片（2）黑白红外像片（3）彩色像片（4）彩红外像片（5）多波段摄影像片,遥感原理,25,一、遥感摄影像片的判读,2、遥感摄影像片特点与解译标志,（1）摄影像片的特点绝大部分为大中比例尺像片,各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨；绝大部分
11、采用中心投影，可以看到地物的顶部轮廓。,（2）摄影像片的解译标志,解译标志又称判读标志，指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征，这些特征能够帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。,遥感原理,26,直接判读标志,形状：人造地物具有规则的几何外形和清晰的边界，自然地物具有不规则的外形和规则的边界。大小：不知道比例尺时，可以比较两个物体的相对大小；已知比例尺，可直接算出地物的实际大小和分布规模。,阴影：本影：是地物未被太阳照射到的部分在像片上的构像。有助于获得地物的立体感。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。色调与颜色：是地物波谱在像片上的表现。在黑白像片上，据
12、地物间色调的相对差异区分地物。 在彩色像片上据地物不同颜色的差异或色彩深浅的差异来识别地物。,纹理：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。可揭示地物的细部结构或内部细小的物体。图型：是目标地物以一定规律排列而成的图型结构。揭示了不同地物间的内在联系。位置：指目标地物在空间分布的地点。,遥感原理,27,间接解译标志,目标地物与其相关指示特征河流边滩、沙滩和心滩的形态可以确定河流流向陡立三角面可以推断地质断层地物与环境的关系根据有代表性的植物类型推断当地的生态环境目标地物与成像时间的关系我国东部季风区冬季和夏季气温和降水有明显差异
13、，造成土壤含水量具有季节变化河流和水库的水位具有季节变化,遥感原理,28,一、遥感摄影像片的判读,3、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：形状和色调为主要标志彩色像片与彩红外像片解译：色彩为主要标志 由于大气散射、吸收对红外波段摄影影响小，雾霾、烟尘对红外波段影响也小，相对于黑白像片和彩色像片，信息损失量小。使得黑白红外像片和彩红外像片应用到许多领域。热红外像片的解译色调:地面温度的构像形状:被探测地物与背景温度差异形成“热分布”形状大小:地物的形状和热辐射特性影响影象的尺寸阴影:目标地物与背景之间的辐射差异造成阴影,遥感原理,29,摄影像片的特点,黑白航空摄影像片解译,
14、1,2,3,居民地解译,植被解译,水体解译,农田解译,车辆,道路的解译,彩色红外航空像片解译,植被的解译,道路的解译,建筑物解译,1,2,3,操场以及游泳池解译,遥感原理,41,热红外像片解译,热红外图像的成像原理：记录地物发射热红外线的强度。注意：地物本身具有热辐射特性，热红外像片的解译与可见光以及扫描成像类型影像不同。,遥感原理,42,热红外图像解译城区昼夜变化,白天,黎明前,遥感原理,43,反映工业热流的热红外图像11：排污口 2：江叉口 3：热流扩散异常4：江水流向 5：船舶在潮汐息流期间，热流受潮汐的影响很小，在江中自由扩散，影响范围较大,热红外像片解译,遥感原理,44,反映工业热流
15、的热红外图像21：排污口 2：江叉口 3：热流扩散异常4：江水流向 5：船舶 热流在江中的扩散方向反映涨潮方向,热红外像片解译,遥感原理,45,反映工业热流的热红外图像31：排污口 2：江叉口 3：热流扩散异常4：江水流向 5：船舶 热流在江中的扩散方向反映落潮方向,热红外像片解译,遥感原理,46,二、遥感扫描影像的判读,1、常见遥感扫描影像的主要特点及其应用,MSS影象：不同卫星上的波段对比;MSS各波段应用范围(重点)。TM影象：TM影象与MSS影象的对比波段设置主要应用SPOT影象：产品形式主要应用1绿、2红、3近红外、4短波红外。其他遥感影象:,遥感原理,47,LANDSAT 系列卫星
16、各波段的应用,MSS各个波段：4、0.5-0.6（绿色）：对水体有一定透射能力，清洁水体中透射深度可达10-20m，可判读浅水地形和近海海水泥沙。可探测健康绿色植被反射率。5、0.6-0.7（红色）：用于城市研究，对道路、大型建筑工地、砂砾场和采矿区反映明显。可用于地质研究。用于水中泥沙含量研究。进行植被分类。6、0.7-0.8（近红外）：区分健康与病虫害植被。水陆分界。土壤含水量研究。7、0.8-1.1（近红外）：测定生物量和监测作物长势。水陆分界。地质研究。,遥感原理,48,LANDSAT 系列卫星各波段的应用,TM各个波段：1、0.45-0.52（蓝色）：对水体有透射能力，可区分土壤和植
17、被。2、0.52-0.6（绿色）：同MSS-4。3、0.63-0.69（红色）：同MSS-5。4、0.76-0.9（近红外）：同MSS-6。5、1.55-1.75（短波红外）：同MSS-7。6、10.4-12.5（热红外）：探测地球表面不同物质的自身热辐射，可用于热辐射制图、岩石识别和地质探矿等。7、2.08-2.35（短波红外）：探测高温辐射源，如监测森林火灾、火山活动等。,遥感原理,49,二、遥感扫描影像的判读,1、常见遥感扫描影像的主要特点及其应用,SPOT影像：,SPOT图像主要应用领域1 绿色波段：以叶绿素反射曲线的次高峰（0.55）为中心，可区分植被类型和评估作物长势，对水体有一定
18、的穿透深度，可区分人造地物类型2 红色波段：叶绿素反射曲线的低谷区，可识别农作物类型，对城市道路、大型建筑工地反映明显，可用于地质解译，辨认石油带、岩石与矿物3 近红外波段：叶绿素反射曲线的高峰，可区分植被类型和检测作物长势，可绘制水体边界，探测土壤含水量,遥感原理,50,二、遥感扫描影像的判读,1、常见遥感扫描影像的主要特点及其应用,SPOT影像：,SPOT图像主要应用领域4 短波红外波段：SPOT-4增加的波段，用于探测植物含水量及土壤湿度，区别云和雪5 全色波段：可用于调查城市土地利用现状，区分城市主要干道、识别大型建筑物，了解城市发展状况,遥感原理,51,二、遥感扫描影像的判读,遥感原
19、理,52,二、遥感扫描影像的判读,2、遥感扫描影像特征与解译方法,遥感扫描影像特征 1）宏观综合概括性强：空间分辨率越低，对地面景观概括性越强，对景物细节的表现力越差。 2）信息量丰富：遥感扫描影像采用多波段记录地物的电磁波信息，每个波段都提供了丰富的信息。 3）动态观测：资源卫星进入太空，就一刻不停地绕地球运转，以一定周期重复扫描地球表面，并及时向地面发送最新所获扫描影像。,遥感原理,53,二、遥感扫描影像的判读,2、遥感扫描影像特征与解译方法,遥感影像主要解译方法1）先图外后图内：先了解影像图框外提供的各种信息。2）先整体后局部：先整体观察，综合分析目标地物与周围环境的关系。3）勤对比，多
20、分析：多个波段对比；不同时相对比；不同地物对比。,TM影像解译,蓝色为含沙量比较大的水体,公路及农田,公路及农田,港口,遥感原理,60,三、微波影像的判读,1、微波影像的特点 侧视雷达采用非中心投影方式成像，与摄像机中心投影方式完全不同。 微波影像中的分辨率是由成像雷达的斜距分辨率和方位向分辨率决定的，它们分别由脉冲的延迟时间和波束宽度来控制的。 比例尺在横向上产生畸变。 地形起伏位移。,遥感原理,61,三、微波影像的判读,2、微波影像的应用范围海洋环境调查。地质制图和非金属矿产资源调查。洪水动态监测与评估。地貌研究与地图测绘。军事侦察。,遥感原理,62,三、微波影像的判读,3、影像解译标志及
21、地物影像特征,（1）色调：雷达回波强度在微波影像上的表现。（2）阴影：微波影像上出现的无回波区。（3）形状：目标地物轮廓或外形的雷达回波在微波影像上的构像。自然地物外形不规则，人造地物外形规则。（4）纹理：微波影像上的周期性 或随机性的色调变化。（5）图型：是某一群体各个要素在空间排列组合的形状。,遥感原理,63,三、微波影像的判读,4、微波影像的判读,（1）微波与目标地物相互作用规律。 随着地面由平滑表面向粗糙表面过渡，波影像上的色调则逐渐由深变浅。目标地物几何特征对微波影像的构像具有重要影响。阴影给微波带来很强的反差和立体感。复介电常数是描述物体表面电性能的。,（2）微波影像的判读方法,采
22、用由已知到未知的方法；对微波影像进行投影纠正；对微波影响进行立体观察。,遥感原理,64,四、目视解译方法,直接判读法:使用的直接判读标志有色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。 对比分析法:同类地物对比分析、空间对比分析、时相动态对比法。信息复合法:利用透明专题图或透明地形图与遥感图像复合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。综合推理法:综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。,遥感原
23、理,65,1 直接判读法:使用的直接判读标志有色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。,四、目视解译方法,遥感原理,66,2 对比分析法:同类地物对比分析、空间对比分析、时相动态对比,四、目视解译方法,遥感原理,67,3 信息复合法:利用透明专题图或透明地形图与遥感图像复合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。,四、目视解译方法,遥感原理,68,4 综合推理法:综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。,四、目视解译方法,遥感原理,69,五、遥感图像目视解译步骤,目视解译准备工作阶段 明确解译任务与要求； 收集与分析有关资料
24、；选择合适波段与恰当时相的遥感影像。,初步解译与判读区的野外考察初步解译的主要任务是掌握解译区域特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。野外考察：填写各种地物的判度标志登记表，以作为建立地区性的判度标志的依据。在此基础上，制定出影像判度的专题分类系统，建立遥感影像解译标志。,遥感原理,70,五、遥感图像目视解译步骤,室内详细判度统筹规划、分区判度，由表及里、循序渐进，去伪存真、静心解译。,野外验证与补判野外验证包括：检验专题解译中图斑的内容是否正确;检验解译标志.疑难问题的补判：对室内判读中遗留的疑难问题的再次解译。,目视解译成果的转绘与制图一种是手工转绘成
25、图；一种是在精确几何基础的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图。,遥感原理,71,第三节 遥感制图,遥感影像地图概念：遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。按照内容分为普通遥感影像地图与专题遥感影像地图。按照传感器不同，分为航空摄影影象地图.扫描影象地图和雷达影象地图.,遥感原理,72,几种地图服务软件或系统中的遥感影像地图介绍,遥感原理,73,遥感原理,75,几种地图服务软件或系统中的遥感影像地图介绍,遥感原理,76,遥感原理,77,第三节 遥感制图,遥感影像地图遥感影像地图的特点丰富的信息量直观形象性具有一定的数学基础现势性强遥感影像地图的发展
26、趋势电子影像地图多媒体影像地图：直观、形象的影像信息再配以生动的声音解说等。 立体全息影像地图：是利用从不同角度摄影获取的区域重叠的两张影像，构成像对。,遥感原理,78,第三节 遥感制图,常规制作遥感影像图,影像地图的设计遥感影像的选择、处理和识别地理基础底图的选取:一般选地形图作为地理基础底图。 影像几何纠正制作线划注记版遥感影象地图的制印,遥感原理,79,三、计算机辅助遥感制图,计算机辅助制图是在计算机系统支持下，根据地图制图原理，应用数字图像处理技术和数字地图编辑加工技术，实现遥感影像地图制作和成果表现的技术方法。,1、遥感影像信息选取与数字化,选取合适时相、恰当波段与指定地区的遥感图像
27、。对航空像片与影像胶片需要数字化。,遥感原理,80,三、计算机辅助遥感制图,2、地理基础底图的选取与数字化,底图数字化前的准备工作： 图面质量检查：地图变形情况、图面的清晰程度； 按类别进行分要素标描，以免漏掉要素。 多幅相邻底图内容检查：成图时相、内 容等；图面要素分类编码。底图数字化。,3、遥感影像几何纠正与图像处理,几何纠正应尽量选取永久性地物；图像处理的目的是消除影像噪音。,遥感原理,81,三、计算机辅助遥感制图,4、遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接,遥感影像镶嵌原则 镶嵌的影像投影相同、比例尺相同，有足够的重叠区域；图像的时相保持一致 多幅图像镶嵌时，以中间一幅为 准进行几何拼接和灰度
28、平衡；有必要时应进行局部区域二次几何纠正和灰度调整；镶嵌后的影像应是一幅信息完整、比例尺统一和灰度一致的图像。地理基础底图拼接利用GIS提供的拼接功能进行。,遥感原理,82,三、计算机辅助遥感制图,5、地理基础底图与遥感影像复合,将同一区域的图像与图型准确套合，目的是提高遥感影像地图的定位精度与解译效果。,6、符号注记图层生成,注记是对地物属性的补充说明，可以提高影像地图的易读性。,遥感原理,83,三、计算机辅助遥感制图,7、影像地图图面配置,影像地图：放在图的中心区域；添加影像标题：常放在影像图上方或左侧；配置图例：放在地图中的右侧或下部；配置参考图：放在图的四周任意位置；放置比例尺：放在影
29、像图下部右侧；配置指北箭头：放在影像右侧；图幅边框生成；配置结果可单独保存在一个数据图层中。,遥感原理,84,三、计算机辅助遥感制图,8、遥感影像地图制作与印刷,数字图像与数据底图、符号注记图层、图面配置数字图层精确配准。最大误差不得大于1个像元。遥感影像地图的制作：喷墨打印机、热转移打印机、色升华打印机、彩色喷墨绘图仪、洗印制作遥感影像图等。,遥感原理,85,研究过程,遥感原理,86,Google Earth截图,遥感原理,87,实测控制点,遥感原理,88,几何校正,遥感原理,89,几何校正,遥感原理,90,影像拼接,遥感原理,91,影像拼接,遥感原理,92,拼接图像检查,遥感原理,93,影
30、像裁剪,裁剪,遥感原理,94,图像增强,图像增强,遥感原理,95,精度分析,遥感原理,96,精度分析,遥感原理,97,成果图,遥感原理,98,黑龙江科技学院,遥感原理,99,遥感影像地图,遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。按其表现内容分为：普通影像地图专题影像地图按获取遥感信息传感器的不同：航空摄影影像地图扫描影像地图雷达影像地图,遥感原理,100,遥感影像地图,遥感原理,101,遥感影像地图,遥感原理,102,遥感影像地图,遥感原理,103,遥感影像地图,遥感原理,104,遥感影像地图,遥感原理,105,考古,遥感影像地图,遥感原理,106,遥感影像地图,遥感原理,107,遥感影像地图,
