遙感專題講座(二)——影像信息提取(一目視解譯)

1、影像信息提取 目視解譯 遙感影像通過(guò)亮度值或像元值的高低差異（反映地物的光譜信息）及空間變化（反映地物的空間信息）來(lái)表示不同地物的差異，這是區(qū)分不同影像地物的物理基礎(chǔ)。 目前影像都是基于數(shù)字，影像信息的提取方法的發(fā)展歷程可分為如圖1所示，目前這四類方法共存。 下載 (16.65 KB)2008-10-10 09:49圖1 影像信息提取發(fā)展階段 這一專題講解的是人工解譯，也是目前國(guó)內(nèi)使用最多的一種影像提取方法，如土地調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查等。這類方法非常靈活，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)，特別是像地質(zhì)解譯等，對(duì)業(yè)務(wù)專業(yè)要求比較多。 本專題分以下內(nèi)容：l遙感圖像解譯基本概念l遙感圖像解譯預(yù)處理l解譯標(biāo)志的建立l解譯關(guān)

2、鍵問(wèn)題遙感圖像解譯 人們對(duì)地表物體的有關(guān)領(lǐng)域，如土地利用存在一種先驗(yàn)知識(shí)，在遙感圖像尋找對(duì)應(yīng)關(guān)系。然后，根據(jù)遙感圖像的影像特征推論地表物體的屬性。這一過(guò)程就稱之為遙感圖像的解譯，也叫遙感圖像的判讀。解譯的任務(wù)就是從圖像上認(rèn)識(shí)，辨別影像與地物的對(duì)應(yīng)關(guān)系、判斷、歸類、地物目標(biāo)，并用輪廓線圈定它們和賦予屬性代碼，或用符號(hào)、顏色表示屬性。 進(jìn)行圖像解譯時(shí)，把圖像中目標(biāo)物的大小、形狀、陰影、顏色、紋理、圖案，位置及周圍的系統(tǒng)稱之為解譯的八要素。 （1）大?。耗玫綀D像時(shí)必須根據(jù)判讀目的選定需要的比例尺。根據(jù)比例尺的大小，可以預(yù)先知道圖像上多少毫米的物，在實(shí)際距離中為多少米。 （2）形狀：由于目標(biāo)物不同，在

3、圖像中會(huì)呈現(xiàn)出特殊的形狀。用于圖像判讀的圖像通常是垂直拍攝的，所以必須記住目標(biāo)的成像方式。因?yàn)榧词雇瑯訛闃?shù)木，針葉林的樹(shù)冠呈現(xiàn)為圓形，而闊葉樹(shù)則形狀不同，從而可以識(shí)別出二者。此外，飛機(jī)場(chǎng)，港口設(shè)施、工廠等都可以通過(guò)它們的形狀判讀出其功能。 （3）陰影：由于判讀存在于山脈等陰影中的樹(shù)木及建筑時(shí)，陰影的存在會(huì)給判讀者造成麻煩，信往往會(huì)使目標(biāo)丟失。但另一方面，在單像片判讀時(shí)，利用陰影可以了解鐵塔及橋、高層建筑物等的高度及結(jié)構(gòu)。 （4）顏色：黑白像片從白到黑的密度比例叫色調(diào)（也叫灰度）。用全色膠片拍攝的像片中，目標(biāo)物按照其反射率而呈現(xiàn)出白一灰一黑的密度變化。例如，同樣為海灘的沙子，干的沙子拍出來(lái)發(fā)白，

4、而濕沙則發(fā)黑。在紅外圖像上，水域拍出來(lái)是黑色的，而植被則發(fā)白。 （5）紋理：也叫結(jié)構(gòu)，是指與色調(diào)配合看上去平滑或粗糙的紋理的粗細(xì)程度，即圖像上目標(biāo)物表面的質(zhì)感。草場(chǎng)及牧場(chǎng)看上去平滑，造林后的幼樹(shù)看上去像鋪了天鵝絨，針葉樹(shù)林看上去很粗糙。這種紋理也是判讀的線索。 （6）圖案：根據(jù)目標(biāo)物的有規(guī)律的排列而形成的圖案。例如，住宅區(qū)的建筑群，農(nóng)田的壟、高爾春球場(chǎng)的路線和綠地，果樹(shù)林的樹(shù)冠等。以這種圖案為線索可以容易判別出目標(biāo)物。 （7）位置及與周圍的關(guān)系：在（1）-（6）上加上各區(qū)域的地理特色及判讀者的專業(yè)知識(shí)等，就可以確定解釋的結(jié)果。 解譯的操作步驟: （1）影像預(yù)處理 （2）初步判讀，建立判讀標(biāo)志

5、（3）野外調(diào)查或資料驗(yàn)證 （4）詳細(xì)判讀及其更新目標(biāo)的定性、定位 （5）圖形與屬性文件生成 （6）接邊 （7）檢查通過(guò)遙感圖像解譯預(yù)處理 預(yù)處理主要包括：幾何校正、融合、裁剪、鑲嵌。除了這些傳統(tǒng)的預(yù)處理外，為了方便目視解譯，圖像解譯中比較重要的處理還包括了波段組合、圖像增強(qiáng)、圖像變換等。傳統(tǒng)的預(yù)處理這里就不多說(shuō)了，這里介紹一下其他幾個(gè)預(yù)處理方法。 1.波段組合 其作用在于： -擴(kuò)展地物波段的差異性 -表現(xiàn)差異顯示的動(dòng)態(tài)范圍，擴(kuò)展肉眼觀察的可視性 -綜合選取各波段的特點(diǎn) -不同類別、形態(tài)得到良好的表達(dá) 多波段組合圖像最終是為了提高地物的可判讀性，使判讀結(jié)果更為科學(xué)合理。高分辨率影像大多只有4個(gè)波

6、段，波段組合常用就是真彩色和標(biāo)準(zhǔn)假彩色。有的時(shí)候在土壤分類或者植被分類時(shí)候，也可以把植被指數(shù)當(dāng)做G分量。組合比較豐富的是Ladsat數(shù)據(jù)源，其他數(shù)據(jù)也可以參考其組合效果。總結(jié)如下： 1)4、3、2（R、G、B）類似于彩色紅外圖像，是一種標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像，用于植被分類、水體識(shí)別。 2)3、2、1（R、G、B）類似于仿制真假彩色圖像，用于各種地類識(shí)別。影像平淡、色調(diào)灰暗、彩色不飽和、信息量相對(duì)減少。 3)7、4、3（R、G、B）類似于仿真彩色圖像，用于居民地、水體識(shí)別。 4)7、5、4（R、G、B）是一種非標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像，畫面偏藍(lán)色，用于特殊的地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查。 5)5、4、1（R、G、B）是一種非標(biāo)準(zhǔn)

7、假彩色圖像，植物類型較豐富，用于研究植物分類。 6)4、5、3（R、G、B）特點(diǎn)：（1）利用了一個(gè)紅波段、兩個(gè)紅外波段，因此凡是與水有關(guān)的地物在圖像中都會(huì)比較清楚；（2）強(qiáng)調(diào)顯示水體，特別是水體邊界很清晰，益于區(qū)分河渠與道路；（3）由于采用的都是紅波段或紅外波段，對(duì)其它地物的清晰顯示不夠，但對(duì)海岸及其灘涂的調(diào)查比較適合；（4）具備標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像的某些點(diǎn)，但色彩不會(huì)很飽和，圖像看上去不夠明亮；（5）水澆地與旱地的區(qū)分容易。居民地的外圍邊界雖不十分清晰，但內(nèi)部的街區(qū)結(jié)構(gòu)特征清楚；（6）植物會(huì)有較好的顯示，但是植物類型的細(xì)分會(huì)有困難。 7)3、4、5（紅、綠、藍(lán)），它是一種非標(biāo)準(zhǔn)的接近于真色的合成方

8、案。對(duì)水系、居民點(diǎn)及其市容街道和公園水體、林地的影像判讀是比較有利的。 其中最常用方案：使用4 ，3， 2 ， （近紅外、紅、綠、）配紅、綠、藍(lán)，形成標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像，是一種在大量總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的最常用方案。它的地物影像豐富，鮮明、層次好。植被以紅色顯示，主要用于資源環(huán)境和土地利用調(diào)查或更新等。 次常用方案：使用3、 4、 5（或7）配藍(lán)、綠、紅的合成方案。它是一種非標(biāo)準(zhǔn)的接近于真色的合成方案。（仿真彩色合成方案）它利用了TM圖像較豐富的多光譜（紅、近紅外、短波近紅外）對(duì)水系、居民點(diǎn)及其市容街道和公園水體、林地的圖像判讀是比較有利的。 2、植被抑制 植被應(yīng)該說(shuō)是地球上分布最廣的地物類型，當(dāng)對(duì)

9、于非植被解譯來(lái)說(shuō)，就會(huì)照成很大的不便，特別是在地質(zhì)解譯中。在ENVI中非常方便的就能做到， ENVI ZOOM中，processing-vegetation suppression下載 (56.41 KB)2008-10-10 09:49圖2 tm影像（543組合）下載 (55.38 KB)2008-10-10 09:49圖3 植被抑制之后（543組合）解譯標(biāo)志的建立 遙感圖像判讀包括識(shí)別、區(qū)分、辨別、分類、評(píng)定、評(píng)價(jià)及對(duì)某些特殊重要現(xiàn)象的探測(cè)與鑒別。其輪廓的勾繪及其屬性的賦予是要有依據(jù)。依據(jù)就是判讀標(biāo)志。也就是說(shuō)，在遙感圖像上研究地表地物的種種特征的總和，就叫判讀遙感圖像標(biāo)志。 在數(shù)據(jù)預(yù)處理

10、準(zhǔn)備之后，要根據(jù)數(shù)據(jù)源情況、解譯目標(biāo)等信息確立解譯標(biāo)志，編寫成表格文檔形式，如表1所示：下載 (58.31 KB)2008-10-10 09:49表1 解譯標(biāo)志的建立解譯關(guān)鍵問(wèn)題1.數(shù)據(jù)源的選擇 數(shù)據(jù)源的選擇需要考慮的因素非常多，包括價(jià)格、空間分辨率、成像時(shí)間、波譜分辨率等因素。下載 (20.4 KB)2008-10-10 09:49圖4 數(shù)據(jù)源的選擇因素2.解譯平臺(tái) 一個(gè)好的解譯平臺(tái)對(duì)于工程完成的效率影響非常大，涉及到操作的便捷、數(shù)據(jù)格式的互操作、結(jié)果的儲(chǔ)存和管理等。對(duì)于高分辨率影像的解譯，很多軟件都具有半自動(dòng)跟蹤功能。如在ENVI中的Vector-Intelligent Digitizer（智能化矢量工具），具有半自動(dòng)跟蹤功能，能自動(dòng)圓滑線性地物拐彎處、圓滑不規(guī)則地物邊界等。如圖5所示。下載 (33.68 KB)2008-10-10 09