03土地資源遙感-農(nóng)村土地

1、影像特征與地類判讀技術(shù)講授：何政偉 教授（博士后） 博士生導(dǎo)師 地質(zhì)調(diào)查研究院 院長 地物波譜特征不同的地物對不同波長的電磁波具有不同的吸收和反射特性遙感影像的解譯實(shí)際上是一個(gè)逆過程光譜與波段劃分像元與分辨率7053416484858188918779774538597784868585808269443245728682788879868765404175797893869310610684564358751041041001019591835139561051109788848587775944961038979797577797472879397908276706761717981889

2、793857874707281757885949792848072像元的兩個(gè)基本特性灰度值（光譜分辨率）分辨率（空間分辨率）灰度值記載了像元表示的地物反射的該波段波長范圍內(nèi)的電磁波強(qiáng)度信號位數(shù)越多，信息越豐富，2n2-bit Image - 4 shades8-bit Image - 256 shades空間分辨率指單個(gè)像元反映的地物尺寸，像元越小，空間分辨率越高，影像越清晰1 meter ground sample distance4 meter ground sample distance全色與多光譜波段全色波段分辨率較高，接收波長范圍廣，信號強(qiáng)，質(zhì)量好，具有豐富的紋理信息多光譜波段分辨率

3、較低，每個(gè)多光譜波段僅接收一個(gè)相對較窄的波長范圍的信號，因此信號強(qiáng)度弱，但能夠比較全面的反映地物的光譜特征一般全色波段分辨率為多光譜波段的4倍全色波段與多光譜波段可進(jìn)行融合影像融合是通過算法獲得既有全色波段高空間分辨率，又具有多光譜波段光譜分辨率的影像彩色遙感影像705341648485818891877977453859778486858580826944324572868278887986876540417579789386931061068456435875104104100101959183513956105110978884858777594496103897979757779747

4、287939790827670676171798188979385787470728175788594979284807270534164848581889187797745385977848685858082694432457286827888798687654041757978938693106106845643587510410410010195918351395610511097888485877759449610389797975777974728793979082767067617179818897938578747072817578859497928480727053416484

5、858188918779774538597784868585808269443245728682788879868765404175797893869310610684564358751041041001019591835139561051109788848587775944961038979797577797472879397908276706761717981889793857874707281757885949792848072不同波段的黑白影像以R、G、B通道合成彩色影像彩色合成的類型彩紅外（假彩色）將遙感圖像的近紅外波段賦予R，紅波段賦予G，綠波段賦予B 模擬真彩色對應(yīng)于R、G、B三

6、種波長的遙感三幅影像分別賦予相應(yīng)顏色混合像元混合像元（屋頂+裸土+植被）純凈像元（裸土）二次調(diào)查主要遙感數(shù)據(jù)源及其特性二次調(diào)查比例尺分為1 ：1萬和1 ： 5萬1：1萬比例尺地區(qū)采用了航攝、SPOT5、QUICKBIRD、IKONOS等數(shù)據(jù)1：5萬比例尺地區(qū)采用了資源2號、北京1號、P6等數(shù)據(jù)航空攝影黑白光學(xué)彩紅外DMC地面分辨率高于0.8米SPOT5全色和多光譜波段融合全色波段2.5米分辨率，多光譜波段10米或20米分辨率QUICKBIRD全色波段0.6米，多光譜波段2.4米采用全色和多光譜數(shù)據(jù)融合圖像制作調(diào)查底圖IKONOS全色波段1米，多光譜波段4米采用全色和多光譜數(shù)據(jù)融合圖像制作調(diào)查底

7、圖QUICKBIRD和IKONOS資源2號國產(chǎn)衛(wèi)星，僅有全色波段，分辨率為3米采取與SPOT5、ALOS等多光譜數(shù)據(jù)融合影像作為調(diào)查底圖北京1號國產(chǎn)衛(wèi)星，全色分辨率4米，多光譜32米采用全色波段與本星多光譜波段或ALOS、SPOT5多光譜波段融合影像作為調(diào)查底圖影像解譯與地類判讀遙感影像的解譯是遙感成像的逆過程。指利用圖像的影像特征和空間特征，結(jié)合多種非遙感信息資料，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)規(guī)律，對解譯目標(biāo)進(jìn)行由此及彼、由表及里、去偽存真的綜合分析和邏輯推理的思維過程。遙感影像解譯要充分利用影像本身的特征還需要結(jié)合相關(guān)資料、信息需要具有綜合分析和邏輯判斷的能力影像解譯的方法建立解譯標(biāo)志解譯技術(shù)人員首先應(yīng)對工

8、作區(qū)的遙感影像有初步的認(rèn)識，建立總體的印象 遙感圖像的分辨率，合成波段；遙感圖像的時(shí)相；工作區(qū)的一般性地理知識，如地形地貌，行政區(qū)劃等；工作區(qū)的農(nóng)時(shí)歷形態(tài)是指遙感影像反映的地形、地貌，不同的地形地貌與不同的土地利用方式有密切聯(lián)系。如梯田一般分布在丘嶺山區(qū)。居民地一般分布于平原地區(qū)，山區(qū)則在河流兩岸較平坦階地。不同的土地利用反映于遙感圖象上有其大小之分，同是居民用地，較大的居民用地一般為建制鎮(zhèn)、城市，而較小的一般為村莊。平原地區(qū)圖斑相對連片，丘陵山區(qū)圖斑較為碎小。紋理是指地物的細(xì)部色調(diào)以一定的規(guī)律出現(xiàn)。如森林和園地表現(xiàn)出一定的顆粒狀紋理，但園地更為規(guī)則。如在高分辨率衛(wèi)星上，墳地可以由墳堆產(chǎn)生的紋

9、理判斷。色調(diào)的表現(xiàn)與影像綜合成利用的波段相關(guān)，也與融合有一定聯(lián)系。融合也會(huì)造成圖像的色調(diào)出現(xiàn)變異。對于真彩色合成而言，綠色一般代表植物，與植被覆蓋度有正相關(guān)。水域一般呈藍(lán)色或黑色。居民用地呈灰藍(lán)色。較干燥的裸地反射率較高，可以呈現(xiàn)亮白色等等。對于高分辨率影像而言，陰影對于判讀地物也是極為有用的。高層建筑一般會(huì)留有陰影，林帶也會(huì)有陰影出現(xiàn)。在山區(qū)判讀，陰影會(huì)造成一定影響，解決的辦法是把陰影與非陰影區(qū)的地類分開判讀，掌握各自的色調(diào)特征。位置指某些地物的出現(xiàn)在特定的位置，可以利用此把色調(diào)相近的地物區(qū)分開來。相關(guān)性反映某些地物的分布組合狀況。如獨(dú)立工礦的判讀，工礦用地一般遠(yuǎn)離市區(qū)的，可以定為獨(dú)立工礦。

10、其他輔助資料的使用解譯過程中輔助資料能夠提供很大幫助。如地形圖、原始土地利用圖、庫、不同時(shí)期遙感影像、其他土地利用資料（如用地資料，權(quán)屬資料等） 輔助資料使用時(shí)要能夠和影像在空間上匹配和分析影像解譯背景知識的強(qiáng)化地理和氣候影像時(shí)相（物候）土地利用特點(diǎn)典型的華北平原（較干旱，以旱地為主）長江下游沿岸的圩區(qū)（同樣平原，以水田為主）三江平原的水稻（生長期）三江平原的水稻（已收割）一定要熟悉當(dāng)?shù)氐耐恋乩锰攸c(diǎn)，不熟悉地區(qū)更要做好功課，提前準(zhǔn)備。了解地方的主要農(nóng)作物，經(jīng)濟(jì)作物，特殊性作物如北京昌平區(qū)果樹比較集中連片，海淀山后主要以水稻和果園為主，通州區(qū)則主要為大田作物、潮白河沿岸有水稻分布如廣西南寧地區(qū)

11、主要的幾種植被類型，水稻、甘蔗、香蕉、木瓜、菠蘿等，分布及特征）數(shù)據(jù)融合對影像特征的影響全色數(shù)據(jù)與多光譜數(shù)據(jù)同時(shí)接收時(shí)，影響較小當(dāng)全色數(shù)據(jù)與多光譜數(shù)據(jù)時(shí)相差距較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生偽信息1998年 TM1999年 SPOT變異融合影像了解融合數(shù)據(jù)的時(shí)相解譯時(shí)以全色數(shù)據(jù)為準(zhǔn)特殊性的光譜要仔細(xì)分析二次調(diào)查中土地分類影像特征土地覆蓋與土地利用土地覆蓋_土地覆被指地球陸地表面和近地面層的自然狀態(tài)，它為自然和人工改造的地表狀態(tài)諸要素的綜合體，包括地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼澤濕地和各種人工建筑物等。 土地利用_是指人類為獲取與土地相關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)而進(jìn)行的土地資源利用活動(dòng)。土地利用變化又為土地覆蓋變化最直接的驅(qū)

12、動(dòng)因子。新的土地利用分類國家標(biāo)準(zhǔn)（12個(gè)一級類，57個(gè)二級類）二次調(diào)查采用的分類將商服、工礦倉儲(chǔ)、住宅、公共管理與服務(wù)用地、特殊用地分別作為城市、建制鎮(zhèn)和村莊處理同時(shí)散落的采礦用地和特殊用地單獨(dú)分類全國土地利用的區(qū)域化特征 自然植被之森林-森林草原（灌木）-草地-荒漠系統(tǒng)季風(fēng)氣候（決定性作用，北緯30度，長江流域、佛羅里達(dá)和密西西比，其他都是沙漠氣候：北非、西亞、北墨西哥和加利福尼亞、亞利桑那）從國家宏觀的自然分帶上講，從東南向西北，根據(jù)氣候的變化（主要是降水）由森林-森林草原（灌木）-草原-荒漠逐次分布。其間由于大地形對氣候條件的影響使幾種植被類型相互交叉分布。從垂直分布上講，隨著海拔的升高

13、，由森林-森林草原（灌木）-草原-荒漠逐次分布。（北京靈山、白頭山，乞力馬扎羅山上的雪）氣候、地形、海拔三種因素的綜合作用決定了植被的自然分布。土地利用是自然人工復(fù)合系統(tǒng)東北以農(nóng)林業(yè)為主，農(nóng)作物一年一熟，土地利用程度較高，圖斑較大華北平原以農(nóng)耕為主，農(nóng)作物一年一熟到二熟，利用強(qiáng)度高，圖斑大黃土高原耕地為主，農(nóng)林牧混合利用，土地利用強(qiáng)度較高，圖斑較破碎華中平原以耕地為主，一年兩熟至三熟，水資源豐富。丘陵低山區(qū)以林為主，圖斑大小中等華南平原以耕地為主，一年三熟，水資源豐富。丘陵低山區(qū)以林、果、經(jīng)濟(jì)作物為主，圖斑大小中等四川盆地地形為微起伏平原-丘陵為主，以農(nóng)業(yè)為主，土地利用強(qiáng)度高，圖斑極為破碎云貴

14、高原地形為山地，少有平地，居民點(diǎn)集中在山間盆地、河谷地帶，利用強(qiáng)度高，坡耕地較多，圖斑極破碎西北綠洲地形一般平坦，灌溉渠系清晰，以農(nóng)為主。土地利用強(qiáng)度較低，圖斑大。綠洲外圍一般為草地或荒漠，根據(jù)水源條件而不同 耕地色調(diào)隨土壤、濕度、農(nóng)作物種類、及生長季節(jié)不同而變化。一般濕度大的色調(diào)較暗、干燥的較淺；生長著農(nóng)作物的較暗、成熟的較淺；農(nóng)田灌溉時(shí)較暗、不灌溉時(shí)較淺。具有規(guī)則的幾何形狀，紋理平滑細(xì)膩，作物生長良好的地塊為均勻平滑的綠色，其邊界多有路、渠、有田間防護(hù)林網(wǎng)等。水田的分布極廣，從廣東到黑龍江到新疆均有分布，一般地形平坦（易于灌溉）、水源豐富（附近有較大的河湖、灌溉系統(tǒng)完善，北方尤其明顯），北

15、方往往集中連片分布，是最優(yōu)良的耕地南方是傳統(tǒng)的稻作區(qū)，因降水較多，可滿足水源條件，除河湖平原區(qū)外，丘陵山區(qū)也有水田，均為水平梯田，典型的如廣西著名的龍勝梯田。水田灌水時(shí)期影像為水的特征，南方稻麥輪作、油稻輪作等在水稻收割后反應(yīng)為條件較好的旱地形態(tài)，水稻生長時(shí)期相對旱地生物量較高，綠色也相對濃重、均勻。 東北水田東北地區(qū)水田天津水田珠江三角洲地區(qū)水田耕地旱地則是依靠天然降水種植旱生農(nóng)作物的耕地。除水稻蓮藕芡實(shí)之外，均為旱作物，通常指小麥、玉米、棉花、油菜、馬鈴薯、番薯、蔬菜等。旱地相對于水田一般位于地勢較高處，由于地形原因常常不規(guī)則，種植作物種類較多，色調(diào)多樣。南方一般地塊相對破碎，北方較少規(guī)則

16、化（平直）田坎，關(guān)鍵是無灌溉設(shè)施（渠系、機(jī)井） 山西旱地和水澆地旱地水澆地湖南的水田和旱地水田旱地梯田坡地耕地水澆地是灌溉條件較好的旱地，具有灌溉設(shè)施和水源保證。水澆地影像上較為平坦、整齊，可見灌溉渠系，形態(tài)類似水田，但作物非水稻。根據(jù)季節(jié)、耕作制度綜合確定，有時(shí)需要實(shí)地判斷。菜地一般是水澆地，除集中的蔬菜基地縣（壽光）用大田大規(guī)模生產(chǎn)蔬菜外，主要分布在大的居民地周圍。地塊規(guī)則細(xì)碎，色彩不均一。 北部水澆地可觀察到其平耕與澆水時(shí)期的狀況水澆地水澆地園地園地的特征：規(guī)則化的顆粒狀、集約化經(jīng)營 果園一般位于地勢較高排水通暢處，丘陵或山腳。光譜特征上與周圍林地相似，有些差距較大，有些難以區(qū)分，依果樹

17、種類、純度和密集程度而不同，要仔細(xì)辨別。株距較大的可看出果樹的顆粒狀，成行成列，規(guī)則分布。一般規(guī)?；墓麍@色彩、紋理上都比較均一。北京果園園地茶園主要分布在秦嶺-淮河一線以南，但最北可分布到山東半島。茶園一般分布在低山丘陵，影像特征是沿等高線呈條帶狀，顆粒不顯著。園地其他園地主要有桑樹、橡膠、可可、咖啡、油棕、胡椒、藥材等。桑園分布區(qū)多為桑蠶絲綢產(chǎn)區(qū)。如長江三角洲的杭嘉湖平原往往利用旱地，桑樹密集矮小，無顆粒感，生物量大，顏色呈亮綠。橡膠僅分布在海南和云南西雙版納，膠林可見樹行，色彩與周圍林地不同，略偏藍(lán)色。還可根據(jù)園地的附屬設(shè)施來判斷，如看守果樹的棚屋，種植藥材的遮陽棚等。如東北參棚。海南橡

18、膠園林地植被類型包括喬木、灌木和竹類、紅樹林有林地比較易于識別，一般分布在山區(qū)，呈不規(guī)則的顆粒狀，色彩較濃。自然狀態(tài)的林地因樹木大小、間距不同而不規(guī)則，人工林地應(yīng)注意與果園的區(qū)別，主要是株距更小、植株更密集，顆粒狀不如園地明顯。南方地區(qū)林地林地灌木林因較低矮，一般沒有顆粒感或顆粒感不明顯，均為自然狀態(tài)，處于林地與草地、農(nóng)用地之間的過渡地帶，內(nèi)部應(yīng)有部分顆粒狀喬木，以及草地，分布極不規(guī)則，色彩比林地淺，但比草地深。林地跡地是采伐后或火燒后的林地。易于在影像上判讀，周圍一般都是林地，火燒部分發(fā)黑，形狀不規(guī)則。采伐的形狀較為規(guī)則。地形的影響：北方由于降水少，往往山的陰坡植被覆蓋率比陽坡好，南方則不明

19、顯，甚至陽坡比陰坡喬木更旺盛。跡地草地草地的特征是植被生物量小，顏色較淺，但內(nèi)部均一度比較高，紋理細(xì)膩。天然牧草地基本上分布在我國地形的第二階梯以西，是自然的植被分布。主要有溫帶半干旱草原（我國的典型草原，內(nèi)蒙），草甸草原（黑龍江、若爾蓋），荒漠草原（阿拉善）、高寒草原（西藏） 川西高原草地草地人工牧草地基本上是在原有草原的基礎(chǔ)上，改良草種、進(jìn)行灌溉形成的，人工草場的產(chǎn)草量高于天然草場，因此顏色較深。同時(shí)內(nèi)部均一度更高。往往人工草場有明確的范圍，用圍欄圍住，因此會(huì)造成草地的色調(diào)發(fā)生明顯的變化。（內(nèi)蒙草庫倫，條件較好的地方，灌溉設(shè)施、圍欄、舍飼、割草、貯料、改良草種）（草庫倫養(yǎng)山羊）（游牧到定居

20、，草原權(quán)屬）草地其他草地基本上是指荒漠草原，郁閉度小于0.1，基本不能用于放牧。影像特征上與荒漠類似，有極少植被，色調(diào)淺淡，或植被成顆粒狀叢生 城鎮(zhèn)村及工礦用地是人類活動(dòng)高度影響的、人群高度密集的、地表自然形態(tài)改變最大的土地，也是最易于識別解譯的土地。特點(diǎn)：具有人工建筑，幾何形態(tài)高度規(guī)則化。建筑物在影像上反映是灰藍(lán)色，新城區(qū)色調(diào)較為發(fā)亮，而老城區(qū)較為灰暗，建筑物顆粒也較小城鎮(zhèn)村及工礦用地城市、建制鎮(zhèn)和村莊之間沒有明顯的界限，尤其在城鄉(xiāng)結(jié)合部以及高度城市化的一些發(fā)達(dá)地區(qū)，僅僅依靠影像特征不能判斷，需要輔助其他資料。如行政建制資料（建制鎮(zhèn)），行政區(qū)劃地圖等 城鎮(zhèn)村及工礦用地村莊等小型居民點(diǎn)北方是聚

21、集型，南方是離散型，因地而宜。河北、湖南、浙江、江蘇圩區(qū)（張家港）、合浦、閩南（圍屋）粵北北方村莊的用地普遍較大，有院子，以東北和西北為大，院子里普遍種植庭院作物，后院種菜。（敦煌、內(nèi)蒙、黑龍江）南方一般庭院小，無圍墻（江浙） 華北平原的建制鎮(zhèn)與村莊張家港浙江南方地區(qū)村莊閩南粵北廣西北海村莊北方地區(qū)村莊城鎮(zhèn)村及工礦用地采礦用地是采礦采石采砂鹽田磚瓦窯的總稱。影像上易于判別，但其范圍包括直接用于采礦設(shè)施、礦物堆放用地。（山西煤礦、大慶油田、采石、北海鹽田（注意與養(yǎng)殖水面的區(qū)別，大部分養(yǎng)蝦養(yǎng)魚，吃陸鹽了）青海察爾汗鹽場） 山西安太堡煤礦大慶油田察爾汗鹽場廣西鹽場采礦用地城鎮(zhèn)村及工礦用地風(fēng)景名勝和特

22、殊用地，其范圍主要限定在城鎮(zhèn)村以外的建筑物和構(gòu)筑物，但是否屬于風(fēng)景名勝區(qū)、軍事、宗教、殯葬等用地需要根據(jù)其他資料判別。墳地相對特征比較明顯，分辨率較高的影像上可見連片分布的墳包，新型公墓等需進(jìn)一步判別，影像上為建構(gòu)筑物的特征。靶場交通用地鐵路（分辨率較低的影像上鐵路難以和公路分開，一般來講，鐵路較直，拐彎處弧度較大，且可以通過鐵道站點(diǎn)來判定。由于鐵路相對來講比較少，因此建議直接結(jié)合有關(guān)資料進(jìn)行判斷）鐵路及其車站交通用地公路（分辨率較低的影像上注意和鐵路、溝渠分開。主要通過連接的立交橋、村莊、居民點(diǎn)來判斷。有時(shí)與河流交叉處的橋梁也能幫助判斷公路還是水系。一般來講公路路面反射率較高，影像發(fā)亮，特別

23、是新的水泥路面和裸土路面。分辨率高的影像易于判斷。）城際高速公路交通用地農(nóng)村道路（與公路判別類似，只不過農(nóng)村道路一般較窄（但也有例外，如長江三角洲部分地區(qū)）。農(nóng)村道路與公路的區(qū)別僅在于權(quán)屬，鄉(xiāng)以下道路為農(nóng)村道路，鄉(xiāng)級及鄉(xiāng)級以上為公路，因此除根據(jù)道路的寬度、路面情況來判斷外，還須參考其他相關(guān)資料，如交通部門提供的交通圖等）北部農(nóng)村道路交通用地機(jī)場（易于判別，有規(guī)則的跑道和附屬設(shè)施，調(diào)度中心航站樓儲(chǔ)運(yùn)場地等。應(yīng)注意有些是軍用機(jī)場應(yīng)作為軍事用地處理。特殊用地，保密處理） 交通用地港口碼頭（位置在海岸或河岸，可見船舶及泊位、貨運(yùn)碼頭還應(yīng)有貨物儲(chǔ)運(yùn)場地、塔吊龍門吊等）沿海地區(qū)大型港口河流港口碼頭水域及水

24、利設(shè)施水體在影像上反映為藍(lán)色（彩紅外）藍(lán)色藍(lán)黑色（模擬真彩色）藍(lán)綠色（真彩色）。有時(shí)水面上有水草、浮萍、水葫蘆等浮水植物，呈現(xiàn)植被特征，應(yīng)注意區(qū)分。（昆明滇池）水利與水利設(shè)施河流與溝渠均為線狀或帶狀，不同的是溝渠為人工構(gòu)筑，形態(tài)比較規(guī)則，寬度統(tǒng)一，一般水岸平直，岸坡壘土或石砌，人工特征明顯。天然河流河道彎曲，河岸為自然河岸，有時(shí)可見沙灘、蘆葦，寬度寬窄不一。但渠化河流與溝渠具有相同特征，應(yīng)綜合上下游河段輔助判斷。 水域及水利設(shè)施湖泊、水庫和坑塘均為面狀水體。湖泊為天然形成，水岸線不規(guī)則，無堤壩。水庫明顯可見人工修筑的堤壩，堤壩的特征是平直的亮白色，壩外有河流或河道。如需水量小于10萬立米，無論

25、人工還是自然均稱為坑塘。（安徽江淮丘陵，廣東客家圍屋）水庫前后的閘壩與堤壩水域及水利設(shè)施灘涂為大潮高潮位和低潮位之間的潮浸地帶，沿海灘涂采用平均高潮位和零米等深線之間的地帶代替。除泥灘沙灘外，通?？缮刑J葦香蒲等植被。沙灘呈亮白色，泥灘色調(diào)略深，呈灰色。（東營黃河三角洲，黃河灘涂，北海灘涂）水域及水利設(shè)施冰川及永久積雪主要分布于青藏高原，僅在西藏、青海、新疆、四川、甘肅、云南有分布。位置在海拔4000米以上的山脈的頂端，呈亮白色略發(fā)藍(lán)。（博格達(dá)、喀喇昆侖山）其他土地空閑地位于城鎮(zhèn)村內(nèi)部未利用的土地，影像一般為荒草或裸土 其他用地設(shè)施農(nóng)用地指工廠化經(jīng)營的畜禽飼養(yǎng)、作物栽培、水產(chǎn)養(yǎng)殖的設(shè)施用地。影像為規(guī)則的鍵構(gòu)筑物，易與廠房和大棚混淆，須實(shí)地確認(rèn)。農(nóng)村的曬場也是一種設(shè)施農(nóng)用地，一般分布在村莊周圍，面積不大，色調(diào)為亮白色呈現(xiàn)裸土的特征。其他用地田坎指寬度南