遙感圖像的目視解譯

遙感掃描影像的判讀1．遙感掃描影像特征和解譯標(biāo)志目前經(jīng)常使用的遙感掃描影像都是衛(wèi)星遙感影像，這些影像具有以下特征：多中心投影、像框扭動(dòng)變形、信息量豐富、動(dòng)態(tài)觀測(cè)等特點(diǎn)。遙感掃描影像解譯標(biāo)志直接解譯標(biāo)志主要包括以下幾種：（1）色調(diào)與顏色。這是掃描圖像解譯的基本標(biāo)志。對(duì)于中低分辨率的掃描影像來(lái)說(shuō)，圖像中色調(diào)與顏色更是一個(gè)重要的判讀標(biāo)志。由于掃描圖像多數(shù)為多光譜影像，同一地區(qū)多光譜掃描圖像中的相同地物，在不同波段的圖像上可能會(huì)呈現(xiàn)不同色調(diào)，組合可以有不同的顏色，這因?yàn)橥环N地物在可見(jiàn)光和近紅外波段上具有不同的反射率，它們?cè)趩尾ǘ螔呙栌跋裰斜憩F(xiàn)為不同的色調(diào)。(2)陰影(shadow)，在多光譜圖像中，陰影是電磁波被地物遮擋后在該地物背光面形成的黑色調(diào)區(qū)域。在掃描影像中陡峭的山峰往往形陰成影，增加了立體感，同時(shí)也造成陰影覆蓋區(qū)地物信息的丟失。陰影的出現(xiàn)給山區(qū)的掃描影像(3)形狀(shape)，目標(biāo)地物的形狀在不同空間分辨率的掃描圖像上表現(xiàn)特點(diǎn)不同。在中低分辨率掃描影像上，地物的形狀特征是經(jīng)過(guò)自然綜合概括的外部輪廓，它忽略了地物外形的細(xì)節(jié)，突出表現(xiàn)了目標(biāo)物體宏觀幾何形狀特征，如山脈的走向，水系的形態(tài)特征等。在中高分辨率掃描影像上，可以看到地物的較為詳細(xì)的形狀特征。但線狀地物（如道路和河流）的寬度經(jīng)常被夸大。在高分辨率掃描影像上，可以看到地物具有的形態(tài)特征的更多細(xì)節(jié)，如飛機(jī)場(chǎng)內(nèi)的飛機(jī)與停機(jī)坪等。（4）紋理(texture)，在不同空間分辨率的掃描圖像上紋理揭示的對(duì)象不同。在中低分辨率掃描影像上，地物的紋理特征反映了自然景觀中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如沙漠中流動(dòng)沙丘的分布特

點(diǎn)和排列方式。在中高分辨率掃描影像上，紋理才揭示了目標(biāo)地物的細(xì)部結(jié)構(gòu)或物體內(nèi)部成分。(5)大小(size)，同一地物在不同空間分辨率的掃描圖像上表現(xiàn)出尺寸大小不同。在低空間分辨率的掃描圖像上該地物尺寸小，在高空間分辨率的掃描圖像上該地物尺寸大。圖像判讀中，必須結(jié)合圖像的空間分辨率（或比例尺）來(lái)認(rèn)識(shí)地物大小。(6)位置(site)，根據(jù)目標(biāo)地物在掃描圖像上位置可以進(jìn)行空間分析。制作規(guī)范的掃描圖像（如MSS、TM）提供了兩種形式的位置，一種是在圖像周圍邊框上標(biāo)注的地理位置，另一種是目標(biāo)地物與周圍地理環(huán)境的相對(duì)位置。(7)圖型與相關(guān)布局。在高空間分辨率的掃描圖像上經(jīng)常使用，對(duì)識(shí)別人造地物很有幫助，例如對(duì)城市街區(qū)和火車站等識(shí)別。掃描圖像間接解譯標(biāo)志可參考上節(jié)有關(guān)內(nèi)容。2常．見(jiàn)的遙感掃描影像類型與主要特點(diǎn)目前，常見(jiàn)的遙感掃描影像類型包括以下幾種：MSS影像MSS影像為多光譜掃描儀(MultiSpectralScanner)獲取的影像，它具有四個(gè)波段，兩個(gè)波段為可見(jiàn)光波段，兩個(gè)波段為近紅外波段，第一顆至第三顆地球衛(wèi)星(Landset)上，反束光導(dǎo)管(RBV)攝像機(jī)獲取的三個(gè)波段攝影像片分別稱為第1、2、3波段，多光譜掃描儀獲取的掃描影像按順序分別被命名為4、5、6、7波段，此外，第三顆地球衛(wèi)星(Landset)上還提供熱紅外波段影像，這個(gè)波段被稱為第8波段，熱紅外波段使用不久，就因儀器操作上的問(wèn)題而關(guān)閉了，因此，Landset提供的熱紅外波段影像并不多。第4、5顆地球衛(wèi)星上多光譜掃描儀獲取的四個(gè)波段掃描影像重新被分別命名為1、2、3、4波段。在MSS影像中，灰度又按照一定的區(qū)間歸并為16級(jí)灰階，同時(shí)每幅遙感影像下部也曝光產(chǎn)生一個(gè)灰階尺，灰階尺由白－灰白－淡灰...淺灰-灰-暗灰...淺黑-黑等多個(gè)灰階組成。像元的亮度值為0時(shí)，

影像上像元的灰階為黑色，像元的亮度值為63時(shí)，影像上像元灰階為白色，像元值從0向63增加時(shí)，其灰階也按照一定分級(jí)規(guī)則由黑轉(zhuǎn)白。由于影像復(fù)制時(shí)像元灰階與灰度尺受到同樣因素的影響，這樣解譯者可以利用灰度尺來(lái)衡量像元的灰階。MSS各個(gè)波段的應(yīng)用范圍MSS第4波段為綠色波段，對(duì)水體有一定透射能力，在清潔的水體中透射深度可達(dá)10-20米，可以判讀淺水地形和近海海水泥沙。由于植被波譜在綠色波段有一個(gè)次反射峰，可以探測(cè)健康植被在綠色波段的反射率。第5波段為紅色波段，該波段可反映河口區(qū)海水團(tuán)涌入淡水的情況，對(duì)海水中的泥沙流、河流中的懸浮物質(zhì)與河水渾濁度有明顯反映，可區(qū)分沼澤地和沙地，可以利用植物綠色素吸收率進(jìn)植行物分類。此外該波段可用于城市研究，對(duì)道路、大型建筑工地、砂礫場(chǎng)和采礦區(qū)反映明顯，在紅色波段各類巖石反射更容易穿過(guò)大氣層為傳感器接收，也可用于地質(zhì)研究。第6波段為近紅外波段，植被在此波段有強(qiáng)烈反射峰，可區(qū)分健康與病蟲(chóng)害植被，水體在此波段上具有強(qiáng)烈吸收作用，水體呈暗黑色，含水量大的土壤為深色調(diào)，含水量少的土壤色調(diào)較淺，水體與濕地反映明顯。第7波段也為近紅外波段，植被在此波段有強(qiáng)烈反射峰，可用來(lái)測(cè)定生物量和監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)，水體吸收率高，水體和濕地色調(diào)更深，海陸界線清晰，第7波段可用于地質(zhì)研究，劃出大型地質(zhì)體的邊界，區(qū)分規(guī)模較大的構(gòu)造形跡或巖體。第8波段，為熱紅外波段，該波段可以監(jiān)測(cè)地物熱輻射與水體的熱污染，根據(jù)巖石與礦物的熱輻射特性可以區(qū)分一些巖石與礦物，并可用于熱制圖。TM圖像TM影像為專題繪圖儀(ThematicMapper，TM)獲取的遙感圖像。從Landsat－4起，陸地衛(wèi)星增加了專題繪圖儀（TM）。TM在光譜分辨率、輻射分辨率和地面分辨率方面都比MSS有較大改進(jìn)。在光譜分辨率方面，它采用7個(gè)波段來(lái)記錄目標(biāo)地物信息，與

MSS相比，它增加了三個(gè)新波段，一個(gè)為藍(lán)色(藍(lán)綠)波段，一個(gè)為短波紅外波段，一個(gè)為熱紅外波段，根據(jù)MSS數(shù)據(jù)使用的經(jīng)驗(yàn)與光譜適用范圍研究結(jié)果，TM在波長(zhǎng)范圍(wavelength)與光譜位置(Nominalspectrallocation)上都作了調(diào)整。在輻射分辨率方面，TM采用雙向掃描，改進(jìn)了輻射測(cè)量精度，目標(biāo)地物模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以256級(jí)輻射亮度來(lái)描述不同地物的光譜特性，一些在MSS中無(wú)法探測(cè)出的地物電磁輻射的細(xì)小變化，現(xiàn)在可以在TM波段內(nèi)觀測(cè)到。在地面分辨率方面，TM瞬間視場(chǎng)角對(duì)應(yīng)的地面分辨率為30米(第6波段除外)。1999年4月15日發(fā)射的陸地衛(wèi)星（7Landsat－7），又增加了分辨率為15米的全色波段（PAN波段）圖像，并把波段6的圖像分辨率從120米提高到60米。TM主要應(yīng)用范圍專題繪圖儀比MSS增加了4個(gè)波段，在波段寬度設(shè)計(jì)上更具有針對(duì)性TM，它比起MSS更廣。對(duì)植被和土壤含水量等檢測(cè)效果更好。ETM+技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表。主要應(yīng)用領(lǐng)域波段名地面分波段序號(hào)波長(zhǎng)范圍稱辨率對(duì)水體有一定的透視能力，能夠反射淺水水下特征，區(qū)分土壤和植被、編制森林類型圖、區(qū)分人造地物類型0.45~0.52μm藍(lán)綠色130m探測(cè)健康植被綠色反射率、區(qū)分植被類型和評(píng)估作物長(zhǎng)勢(shì)，區(qū)分人造地物類型，對(duì)水體有一定透射能力測(cè)量植物綠色素吸收率，以并此進(jìn)行植物分類，可區(qū)分人造地物類型綠色紅色2340.52~0.60μm0.63~0.69μm30m30m30m測(cè)量生物量和作物長(zhǎng)勢(shì)，區(qū)分植被類型，繪制水體邊界、探測(cè)水中生物的含量和土壤濕度0.76~0.90μm近紅外短波紅外探測(cè)植物含水量和土壤濕度，區(qū)別雪和云5671.55~1.75μm30m60m探測(cè)地表物質(zhì)自身熱輻射，用于熱分布制圖，巖石識(shí)別和地質(zhì)探礦10.4~12.5μm熱紅外短波紅2.08~2.35μm外探測(cè)高溫輻射源，如監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)、火山活動(dòng)等，區(qū)分人造地物類型30m15m0.52~0.908（PAN）全色μmSPOT圖像從法國(guó)1986年2月22日發(fā)射第一顆SPOT地球觀測(cè)衛(wèi)星起，到目前已經(jīng)發(fā)射了5顆SPOT衛(wèi)星。SPOT衛(wèi)星上搭載了兩臺(tái)相同的高分辨率遙感器，遙感器使用了CCD(ChargeCoupledDevice)線性陣列探測(cè)器和推掃式掃描技術(shù)，提高了SPOT影像的質(zhì)量。SPOT-5衛(wèi)星于2002年5月3日晚上由阿里亞娜4型火箭送入太空。它與前4顆SPOT衛(wèi)星相比，具有兩個(gè)突出特點(diǎn)：①更高的地面分辨率。利用兩臺(tái)高分辨率幾何成像儀，把2個(gè)5米分辨力圖像相疊加，把全色圖像分辨力提高到2.5米分辨率；②利用高分辨率立體成像儀分別從前后視不同角度對(duì)目標(biāo)地物觀測(cè)，獲取同一地區(qū)的立體圖像。它能同時(shí)獲取兩幅圖像，因此可用于制作更為精確的地形圖和高程圖。這與前4顆SPOT衛(wèi)星立體觀測(cè)不同，前4顆采用旁向成像方式。此外，SPOT-5衛(wèi)星攜帶了"植被-2"相機(jī)，幾乎每天可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，圖像的分辨率為1千米。目前，法國(guó)SPOT衛(wèi)星提供的遙感影像通過(guò)其在不同國(guó)家的分公司和代理向世界各國(guó)銷售，其遙感影像產(chǎn)品包括：1A級(jí)產(chǎn)品、1B級(jí)產(chǎn)品、2級(jí)產(chǎn)品、3級(jí)產(chǎn)品等。SPOT圖像主要應(yīng)用領(lǐng)域SPOT-5衛(wèi)星上的主要遙感設(shè)備是兩臺(tái)“高分辨率幾何成像儀”(HRVIR)，其工作譜段有4個(gè)，主要任務(wù)是監(jiān)測(cè)自然資源分布，特別是監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)、林業(yè)和礦產(chǎn)資源，觀測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)與農(nóng)田含水量等項(xiàng)，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行估產(chǎn)，了解城市建設(shè)與城市土地利用狀況等。高空間分辨率遙感影像1998年開(kāi)始，國(guó)際上幾個(gè)對(duì)地觀測(cè)技術(shù)公司注意到高空間分辨率衛(wèi)星圖像具有廣闊的市場(chǎng)前景，陸續(xù)發(fā)射了幾顆新型商用遙感衛(wèi)星,它們的分辨率較之以往的商用遙感衛(wèi)星而言都有很大的提高,統(tǒng)稱為高分辨率遙感衛(wèi)星。衛(wèi)星發(fā)射后，這些公司開(kāi)始提供商用高分辨率衛(wèi)星圖像。這些圖像具有以下主要特征：（1）遙感影像具有空間分辨率高，地物形態(tài)清晰的特點(diǎn)，便于目視判讀。（2）衛(wèi)星影像具有較高的制圖精度，例如遙感圖像空間分辨率達(dá)到1米，能夠滿足萬(wàn)分之一比例尺測(cè)圖精度要求。（3）衛(wèi)星影像為在旁向?yàn)槎嘀行耐队?。在航向上正射投影，其變形?guī)律與航空像片不同。典型的高分辨率遙感影像主要有SpaceImaging公司的IKONOS衛(wèi)星圖像和Earth-watch公司的QuickBird衛(wèi)星圖像。SpaceImaging公司的IKONOS衛(wèi)星在1999年9月24日發(fā)射。衛(wèi)星高度為680公里，同時(shí)采集1米分辨率的全色圖像和4米分辨率的多光譜圖像,地面掃描帶的寬度為11～13km。SpaceImaging公司提供三種圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品：:1m分辨率的全色圖像，4m分辨率的多波段圖像和1米分辨率的全色增強(qiáng)圖像。Earth-watch公司的QuickBird衛(wèi)星采用推掃式成像，輻射量化值為11位，成像模式：?jiǎn)尉盀?6.5公里X16.5公里，條帶為16.5公里X165公里，星下點(diǎn)成像為沿軌/橫軌跡方向（+/-25度），立體成像沿軌/橫軌跡方向，重訪周期1–6天。高光譜技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型遙感技術(shù)。它將成像技術(shù)與高光譜技術(shù)結(jié)

合在一起，對(duì)目標(biāo)地物成像時(shí)，也對(duì)組成每個(gè)地物的像元經(jīng)過(guò)色散形成幾十個(gè)乃至幾百個(gè)窄波段進(jìn)行光譜覆蓋，形成同一地區(qū)幾十個(gè)乃至幾百個(gè)的高光譜圖像。對(duì)于高光譜像片的判讀一般可采取兩種方法：假彩色合成法、比較判讀的方法等。其它遙感影像有：印度遙感衛(wèi)星IRS-1C獲取的WIFS影像、中國(guó)資源衛(wèi)星獲取的遙感影像等。熱紅外像片的判讀地物具有反射、透射和發(fā)射電磁輻射的能力。遙感器透過(guò)3.5-5.5mm和8-14mm區(qū)間上的大氣窗口，探測(cè)地物表面發(fā)射的電磁輻射。這點(diǎn)不同于可見(jiàn)光和近紅外遙感。地物本身具有熱輻射特性，熱紅外像片記錄了地物熱輻射。各種地物熱輻射強(qiáng)度不同，在像片上具有不同的色調(diào)和形狀構(gòu)像，這是我們識(shí)別熱紅外像片地物類型的重要標(biāo)，志熱紅外像片的直接解譯標(biāo)志主要包括：色調(diào)色調(diào)是地物亮度溫度的構(gòu)像。判讀熱紅外像片時(shí)，關(guān)鍵是要細(xì)致區(qū)分影像色調(diào)的差異。影像的不同灰度表征了地物不同的輻射特征。影像正片上深色調(diào)代表地物熱輻射能力弱，淺色調(diào)代表地物熱輻射能力強(qiáng)。形狀與大小熱紅外探測(cè)器檢測(cè)到物體溫度與背景溫度存在差異時(shí)，就能在影像上構(gòu)成物體的“熱分布”形狀。地物大小地物的形狀和熱輻射特性影響物體在熱紅外像片上的尺寸，當(dāng)高溫物體與背景具有明顯熱輻射差異時(shí)，即使很小物體，如正在運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，高溫噴氣管、較小的火源，都可以在熱紅外像片上表現(xiàn)出來(lái)，由于高溫物體向外輻射，因此它在影像中的大小往往比實(shí)際尺寸要大。陰影熱紅外影像上的陰影是目標(biāo)地物與背景之間輻射差異造成的，它分為冷陰影和暖陰影兩種。根據(jù)熱紅外影像解譯標(biāo)，志可以識(shí)別不同的地物。下面介紹一些主要地物的解譯方法：

水體與道路在白天熱紅外像片上，由