1、遥感图像解译,遥感科学与技术系宋妍,内容提纲,一 遥感和遥感系统二 遥感图像解译定义、原理和标志四 遥感图像目视解译的一般原则五 遥感图像解译的应用六 遥感图像解译的步骤七 遥感图像解译的评价指标,遥感和遥感系统遥感概念,广义：泛指各种非接触的、远距离的探测技术。（遥感大词典）狭义：是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。 (遥感大词典),遥感和遥感系统遥感过程,卫星姿态控制,遥感信息传输,目标提取与识别(自动化、智能化),遥感数据处理(高光谱、高分辨
2、率、),分发,多源数据融合与集成,成像机理与模型,用户,服务社会,遥感系统 遥感系统包括：被测目标的信息特征(目标物）;信息的获取（遥感平台）;信息的接收与记录、信息的处理（地面接收站）和信息应用（分析解译）四大部分。 目标物的电磁波特性-任何目标都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性，它是遥感探测的依据。 信息的获取-主要由传感器来完成。接收、记录目标物电磁波特征的仪器，称为传感器。如扫描仪、雷达、报机、摄像机、辐射计等。 信息的接收、记录和信息处理-传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。胶片是由人或回收
3、舱送到地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。,地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，记录在高密度的磁介质上（如高密度磁带HDDT或光盘等），并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换为用户可使用的通用数据格式，或转换成模拟信号(记录在胶片上)，才能被用户使用。 信息的应用-遥感获取信息的目的是应用。这项工作由各专业人员根据不同的应用需要而进行。在应用过程中，也需要大量的信息处理和分析，如不同遥感信息的融合及遥感与非遥感信息的复合等。,目前遥感技术发展的特点 1.高空间分辨率。TM卫星影像空间分辨率最高可达15米(ETM
4、+)；SPOT卫星影像空间分辨率全色波段现在最高可达2.5米、5米，多光谱波段达10米；美国的IKONOS影像数据分辨率可达1米和4米;Qiuckbird影像数据空间分辨率最高可达0.61米。 2.高光谱辨率。目前星载遥感器的光谱分辨率大约为可见近红外波段，略优于100nm（10-4m）,在热红外波段约200nm左右，而机载的成像光谱仪已达到可见光、近红外波段约10nm，热红外波段约30nm左右，整个波段数已达到256个波段。,3.高时间分辨率。不同高度的遥感平台其重复观测的周期不同，地球同步轨道卫星可以每半个小时对地观测一次（FY2气象卫星）；太阳同步轨道卫星（如NOAA气象卫星和FY1气象
5、卫星）可以每天2次对同一地区进行观测。这种卫星可以探测地球表面及大气在一天或几小时之内的短周期变化。地球资源卫星（如Landsat、SPOT和CBERS1）则分别以16天、26天或4-5天对同一地区重复观测一次，以获得一个重访周期内的某些事物的动态变化的数据。而传统的地面调查则须在大量的人力、物力，用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地区动态变化的数据。,遥感图像解译,遥感图像解译（Remote Sensing Imagery Interpretation）目的：从遥感图像中获取所需的地学专题信息,遥感图像解译,从遥感图像上获取目标地物信息的过程 目视解译和计算机解译。目视解译： 指专业人
6、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。运用专业背景知识，通过肉眼观察，经过综合分析、逻辑推理、验证检查把遥感图象中所包含的地物信息提取和解析出来的过程。,遥感图像目视解译原理,空间结构、时间特点化学组分、物理属性,成像方式、探测波段投影方式、时空因素,大小形状、色调灰阶畸变失真、成图比例,大小形状、色调灰阶畸变失真、成图比例,增强处理、信息提取逻辑推理、对比分析,空间结构、时间特点化学组分、物理属性,地表景观,成像过程,遥感图象,遥感图象,地表景观,目视解译,目视解译是遥感成像的逆过程,遥感图像解译标志,（1）直接标志,色调(Tone)/颜色(Color)形状(S
7、hape)大小(Size)阴影(Shadow)图型（样式）(Pattern)纹理(Texture)位置(Site)布局(Association),数据的波段范围数据的空间分辨率数据的成像时间,色调/颜色：灰阶（黑白）或色别与色阶（彩色），最重要、最直观的解译标志。,注意同物异谱、同谱异物,形状：地物的轮廓在影象平面的投影。需要根据影象比例尺和分辨率具体分析，注意畸变（雷达、航片边缘）,大小：地物的尺寸、面积、体积等按比例缩小的相似记录。根据比例尺在影象上量算.,阴影：有利有弊，证明物体具有一定的高度；提供物体外形剖面景观；遮挡地物，增加解译难度,纹理：遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的
8、影像结构。即地物影像轮廓内的色调变化的空间布局和频率。如点状、粒状、线状、斑状等；粗糙、平滑,图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构。,布局：物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了很多天然和人工目标特点。位置：地物分布的地点。地理位置和相对位置。,遥感图像目视解译的一般原则,总体观察综合分析对比分析观察方法正确尊重影象客观实际解译图象耐心认真有价值的地方重点分析,遥感图像目视解译的一般原则,总体观察：从整体到局部对遥感图像进行观察；综合分析：应用航空和卫星图像、地形图及数理统计等综合手段,参考前人调查资料, 结合地面实况调查和地学相关分析法进行图像解译标志的综合, 达到去粗
9、取精、去伪存真的目的；对比分析：采用不同平台、不同比例尺、不同时相、不同太阳高度角以及不同波段或不同方式组合的图像进行对比研究；观察方法正确：需要进行宏观观察的地方尽量采用卫星图像, 需要细部观察的地方尽量采用具有细部影像的航空像片 , 以解决图像上“见而不识”的问题；,遥感图像目视解译的一般原则,尊重图像的客观实际：图像解详标志虽然具有地域性和可变性, 但图像解译标志间的相关性却是存在的 , 因此，应依据影像特征作解译；解译耐心认真：不能单纯依据图像上几种解译标志草率下结论, 而应该耐心认真地观察图像上各种微小变异；重点分析：有重要意义的地段 , 要抽取若干典型区进行详细的测量调查 , 达到
10、“从点到面”及印证解译结果的目的。,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,遥感图像目视解译的一般顺序,从已知到未知是遥感图像解译必须遵循的原则。 “已知”主要指解译者自己最熟悉的环境地物, 或是别人最熟悉的环境地物, 如地形图及有关资料等。所谓的未知就是图像上的影像显示 , 根据己印证的影像在相邻图像上举一反三 , 然后根据影像再在相应地面 上找到新的地物, 这就是从己知到未知的含义。先易后难是指易识别的地物先确认, 然后根据客观规律和影像特征不断地进行解译实践, 逐渐积累解译经验, 取得解译标志，克服各种解译
11、困难的过程。,遥感图像目视解译的一般顺序,“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”等步骤亦属先易后难的组成部分。例如, 由于山区基岩裸露, 影像清晰 , 而平原地区平坦, 影像较为模糊 , 所以前者容易辨识, 后者就比较困难，况且山区与平原在构造上总有这样那样的牵连,因此，一方面在解译上可以借鉴, 另一方面又可用“延续性分析”不断扩展。至于圆形构造、线形构造 , 在一般情况下, 两者都易于发现。,黑白航空摄影像片解译,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,
12、3,操场以及游泳池解译,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。,热红外图像解译城区昼夜变化,白天,黎明前,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,遥感图像解译例1,遥感影像被用于灾情的监测和评估，为救灾指挥部门提供了及时准确的信息；LiDAR系统首次在救灾中应用,获取了唐家山堰塞湖地区高精度DEM,为解决唐家山堰塞湖问题提供了精确的数据;同时为寻找失事直升机也提供了最新的数据.李京空间信息技术在四川地震救灾工作中的应用,灾中堰塞湖动态监测,遥感图像解译例2,
13、太空看长城？ 2004年5月 欧洲空间局,中国专家观点：无明确的地理坐标山脉无水系存在；长城大小、宽度明显不一欧空局认定的长城实际上是一条山沟，大运河则是密云水库的主要支流白河,遥感图像目视解译步骤,(1)准备工作阶段(2)初步解译与判读区的野外考察(3)室内详细判读(4)野外验证与补判(5)目视解译成果的转绘与制图,遥感图像解译评价标准,总体精度：对角线上元素之和与所有元素之和的比值，表示检测正确的样本占总样本数的比率，反映了总体上的检测准确程度,生产者精度，即对角线上元素与其所在列各元素之和的比值，表示真实类别为j 的样本被正确识别的比率，反映了漏检的程度。使用者精度，对角线上元素与其所在
14、行各元素之和的比值，表示被检测为类别j 的样本被正确识别的比率，反映了虚检的程度。,Kappa 系数表示检测结果的内部一致性，与总体精度比较起来，Kappa 系数更为客观,LANDSAT 系列卫星成像仪器特征,红外(Infrared, IR)反射红外（reflective IR）：0.7-3.0m热红外(Thermal IR)：3.0-100(1000)m以往用法：近红外：0.7-3 m中红外：3-6.0（8.0） m远红外：6.0（8.0）-15 m超远红外：15-1000 m目前遥感界习惯用法：近红外（NIR, near-infrared）：0.7-1.1 m短波红外(SWIR, shor
15、twave IR）：1.1-3.0（2.5） m中红外(MWIR, Mid wave IR)：3.0-6.0（8.0） m热红外(TIR, Thermal IR)：8.0-15 m,LANDSAT 系列卫星各波段的应用,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、
16、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。,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。,地球观测卫星EO-1,高级陆地
17、成像仪ALl(Advanced Land lmager)、大气校正仪AC(Atmospheric Corrector)高光谱成像光谱仪Hyperion。ALI的技术性能和用途与Landsat7上的ETM+相当，构成对Landsat数据的连贯性，并在数据质量和性能上均有所提高；AC是用于大气水蒸气变化校正和卷云探测Hyperion光谱分辨率高达10nm，谱段多，连续覆盖可见光、近红外和短波红外，既可以用于测量目标的波谱特性，又可对目标成像,Hyperion数据有220个彼此不重叠的波谱通道，覆盖了357nm一2576nm波谱区Hyperion产品分为两级：Level0和Levell，L0是原始数据，仅用来生产一级产品，用户所使用的是一级产品，,SPOT系列,SPOT对地观测卫星系统是由法国空间研究中心研制开发，比利时、瑞典等国参与,86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10,SPOT 5,SPOT 4,卫星运行,服务中断,发射日或重新开始服务日,SPOT 1,SPOT 2,SPOT 3,86.2 90.1 93.9 97.11 98.3 02.5.4, 大覆盖范围 120 km, 多重分辨率 20m - 10m - 5m - 2.5m,SPOT 5,SPOT 5,
