Analysis of Remote Sensing

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1 Analysis of Remote Sensing
遥感图像分析 Analysis of Remote Sensing 河南理工大学测绘学院

2 第十三讲 遥感图像目视解译 Remote Sensing Image Interpretation

3 主要内容 一、遥感图像的解译特征 二、遥感图像目视解译方法 三、遥感图像解译实例 四、遥感图像解译的作用 重点 重点

4 基于遥感图像的地形信息获取方法 目视解译 计算机解译
根据作业人员的经验和知识，按照应用的目的识别图像上的目标，并定性、定量的提取目标的形态、构造、功能、性质等信息的技术过程。 计算机解译 以计算机系统为支撑，利用模式识别技术与人工智能技术，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征（颜色、形状、纹理与空间位置），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，完成信息提取的过程。

5 遥感图像解译并不是一件简单的事情。 “太空看长城”
2004年５月11日欧洲空间局网站首页以“从太空看中国长城”为题，发布了一张“普罗巴”卫星３月25日过境时获取的高分辨率卫星图像，文字说明指出，该图右上方一条蜿蜒曲折的细线条是延伸7240公里的长城。该公告还认为，如果天气、光照等条件适合，宇航员可以用肉眼看到长城。 5

6 一、遥感图像的解译特征 由于像片记录了地面物体的电磁波辐射特性，所以地面目标的各种特征必然在像片上有所反映，从而必然在像片上产生一定的解译特征。 解译特征 像片上所反映出来的目标的形状、大小、色调（或色彩）、阴影、纹形图案、位置布局及活动等识别地物性质的标志统称为解译特征。

7 一、遥感图像的解译特征 遥感图像的七大判读特征： 形状特征(Shape) 大小特征(Size) 色调特征(Tone)
阴影特征(Shadow) 纹形图案特征(Texture) 位置布局特征(Layout) 活动特征(Activity) 间接特征 直接特征

8 一、遥感图像的解译特征 1、形状特征 地物的外部轮廓在图像上所反映的影像形状。 道路 平面目标的形状 运动场

9 一、遥感图像的解译特征 影响形状特征的主要因素有： 平台姿态、传感器姿态和投影误差 1、形状特征
由于遥感对象和遥感条件的多样性，影像形状和地物形状可能出现较大的差别，使形状特征发生变形。 影响形状特征的主要因素有： 平台姿态、传感器姿态和投影误差

10 一、遥感图像的解译特征 1、形状特征 A、平台姿态对形状特征的影响 仿射变形
在遥感时，由于各种原因遥感平台将不可避免的出现侧滚或俯仰现象，由此得到的图像称为倾斜图像。图像倾斜使地物发生仿射变形，且变形程度随着倾斜角的增大而增大，它破坏了影像形状和地物形状的相似性。 仿射变形

11 一、遥感图像的解译特征 1、形状特征 B、投影误差对形状特征的影响 1、同一物体在图像上位置不同时，其影像形状是不同的；
2、位于斜坡上的物体，由于其上边和下边的高度不同，其影像形状将产生变形，且斜面坡度越大，变形越大； 3、山坡在图像上的影像会被压缩或拉长。在侧视雷达图像上更有其自身特点。 像点移位 同一物体在不同位置 时的影像变形

12 一、遥感图像的解译特征 1、形状特征 C、传感器特性对形状特征的影响 不同类型的遥感图像有不同的投影方式，同时也有不同的影像变形规律。
同一树在不同位置的影像

13 一、遥感图像的解译特征 2、大小特征 大小特征是物体的大小反映在图 像上的影像尺寸。

14 一、遥感图像的解译特征 2、大小特征 影响影像大小的最主要因素是比例尺。 大比例尺图像 小比例尺图像

15 一、遥感图像的解译特征 2、大小特征 地物和背景的反差有时也影响大小特征。
因为地物是三维空间物体，影像是二维的，所以在观察像片时，影像的大小和地物大小有时并不对应。判读时必须进行立体观察。 侧视雷达图像上的铁路，其影像宽度一般都大于它的理论值，使得铁路非常明显。

16 一、遥感图像的解译特征 3、色调/色彩特征 色调特征：地物在黑白图像上表现出的不 同灰度层次叫色调特征。
色彩特征：地物在彩色图像上反映出的不 同颜色叫色彩特征。 在判读中为了描述图像色调，通常将图像 上的色调范围概略分为亮白、白色、浅灰、 灰色、深灰、浅黑和黑色七个等级。 在全色图像上，地物的表面亮度主要取决于物体表面的照度和地物的亮度系数。

17 一、遥感图像的解译特征 3、色调/色彩特征 地物表面照度的影响 地物亮度系数的影响 a.目标的色调特征 坡面方向对照度的影响
脊顶房屋坡面的色调差别 地物亮度系数的影响

18 一、遥感图像的解译特征 3、色调/色彩特征 Landsat MSS图像上部分目标的判读标志 b.目标的色彩特征 森林 耕地 市街地 湿地
4波段 5波段 6波段 7波段 BGR RBG 森林 暗灰 黑 白 红 绿 耕地 灰 粉 黄褐 市街地 淡蓝 红紫 湿地 普通水域 深蓝 蓝紫 BGR是分别用B、G、R对4、5、7波段彩色合成的图像 RBG是分别用R、B、G对4、5、7波段彩色合成的图像

19 一、遥感图像的解译特征 4、目标的阴影特征 图像上的阴影是由于高出地面物体的遮挡，使电 磁波不能直接照射的地段或地物热辐射不能到达
传感器的地段在图像上形成的深色调影像。 阴影的形状 阴影的长度 阴影的方向 阴影的色调

20 一、遥感图像的解译特征 4、目标的阴影特征 A、阴影的形状 古塔的阴影说明了该塔塔尖为尖顶这一特征

21 一、遥感图像的解译特征 4、目标的阴影特征 B、阴影的长度
太阳照射产生的阴影长度L与地物的高度h、太阳高度θ有关，当地面平坦时，地物高度、阴影长度和太阳高度角有如下关系： 显然，当已知摄影时间，可根据阴影的长度确定地物的高度。 阴影变形

22 一、遥感图像的解译特征 4、目标的阴影特征 C、阴影的方向 在全色和多光谱图像上，阴影方向和太阳光照射方向是一致的。 缝隙式图像上树
的阴影与影像 画幅式图像上树 的阴影与影像

23 一、遥感图像的解译特征 4、目标的阴影特征 D、阴影的色调
阴影在全色图像上的影像为深色调。但是，由于大气散射的影响，阴影的色调也会随着散射的强弱发生变化。特别是对多光谱影像，各波段上阴影的色调是不同的。 在微波图像上，阴影什么色调？ （总是黑色调影像）

24 一、遥感图像的解译特征 5、目标的纹形图案特征
细小目标在图像上有规律地重复出现所形成的花纹图案影像叫纹形图案特征。纹形图案是目标形状、大小、阴影、空间分布的综合表现，纹形的变化频率体现了目标的这些特征。 果园的点状纹形图案 阔叶林的球状图案 新月形沙丘的鱼鳞状图案

25 一、遥感图像的解译特征 5、目标的纹形图案特征 纹形图案特征受图像比例尺的影响较大。 纹形图案特征在小比例尺图像的判读中更有意义。
居民地的纹形 居民地的单个房屋

26 一、遥感图像的解译特征 6、目标的相关位置特征 相关位置特征是指地物的环境位置以及地物间的空间位置配置关系在图像上的反映。 火力发电厂
散热塔 变电所 贮煤塔 主厂房 铁路线 相关位置特征是指地物的环境位置以及地物间的空间位置配置关系在图像上的反映。

27 一、遥感图像的解译特征 7、目标的活动特征 目标活动所形成的征候在图像上的反映称为活动特征。 用烟雾判断烟囱位置 用浪花判断船的行驶方向

28 根据河流中沙洲滴水状尖端方向判断河流中水的流向
一、遥感图像的解译特征 7、目标的活动特征 位置相关特征 活动特征 (1)跑道的形状与地面基本一致（形状特征）。 (2)根据机场跑道等相关信息判断停放飞机的位置(相关特征) 根据河流中沙洲滴水状尖端方向判断河流中水的流向

29 二、遥感图像目视解译方法 目视解译的一般原则 1）总体观察
了解像片的图像特征，响应波段、比例尺、地面分辨率、取得图像的时间、季节、气候等因素，从而判断影像特征，可分辨的最小地物。 2）了解判读区情况 可通过收集资料或到实地考察的方法了解判读区域的地物地貌情况，社会环境以及必要的经济发展概况。 3）综合分析 综合分析主要应用各种判读特征，已有的地图资料、统计资料，对图像上影像进行判读。在具体判读地物时，在综合利用判读特征的同时必须抓住主要的判读特征。 4）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；

30 二、遥感图像目视解译方法 5）观察方法正确 需要进行宏观观察的地方尽量采用低分辨率卫星图像, 需要细部观察的地方尽量采用具有细部影像的高分影像 , 以解决图像上“见而不识”的问题； 6）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； 7）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； 8）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“从点到面”及印证解译结果的目的。

31 二、遥感图像目视解译方法 目视解译流程 1）准备阶段：了解判读目的和任务，收集有关资料。
2）分析影像性质：对像片的物理特性和几何特征，尤其是分辨应作分析，了解可判读的程度；决定是主要采用简单的工具，如密度计、放大镜、立体镜等。 3）分析已知专业资料：所收集到的各种资料进行分析，了解可利用的情况。 4）建立判读特征：根据形状、大小、色调或色彩等判读特征，建立地物与影像之的标志，总结影像特征。 5）初步判读：根据以上的工序进行判读。 6）实地调查：实地调查初步判读的结果，并进行修改。 7）成果整理：根据判读结果和成图要求对其整理成图。

32 三、遥感图像解译实例 扫描图像解译 由于卫星轨道很高，扫描角很小，图像上的目标相对于镜头的位置就变化很小，因此，在垂直下视取得的图像上，只有目标的顶部形状。这对于判读平面目标(如道路、广场、河流等)不存在太大障碍。对于高出地面的目标，目标的阴影不但能反映目标的侧面形状，也能反映目标的高度，它对判断高出地面的目标特别有用。在下面的例子中，高大的建筑、人民英雄纪念碑、国旗及旗杆等都能用其阴影特征识别出来。 图像的波段范围，是影响影像色调的重要因素，判读前要了解清楚。

33 灯柱影像 灯柱阴影 纪念碑阴影 国旗阴影 天安门广场（国旗、纪念碑）

34 阴影 阴影 高大建筑 1米分辨率IKONOS影像，意大利-罗马

35 露天矿 LandSat 7 15m分辨率 假彩色

36 位于巴西和巴拉圭边界的Itaipu大坝 IKONOS 4m分辨率 假彩色

37 法兰克福机场（德国） IKONOS 2m分辨率 真彩色

38 华盛顿纪念碑（美国） Quickbird 0.6m分辨率 真彩色

39 肯尼迪航天中心 IKONOS 4m分辨率 真彩色

40 三、遥感图像解译实例 多光谱影像解译示例 红树林在绿光波段影像 红树林在红光波段影像 红树林在近红外波段影像

41 三、遥感图像解译实例 热红外像片解译 单发 可疑 飞走 发动 拖走 双侧 单发

42 黄海和东海的气象卫星热图像

43 三、遥感图像解译实例 雷达图像解译 由于雷达的成像机理非常独特，且用波长较长的微波(1mm~ 1m)成像，因此，雷达图像判读也显得与众不同。
(1)对于大多数平面目标，如机场跑道、平房顶等，将发生镜面反射，没有回波，虽然在全色图像上为灰白色调，但在雷达图像上为黑色调； (2)突出地面的目标，在面向雷达的一边形成角反射器，回波特强，在雷达图像上为亮白色调，而在顶部和另一边为深色调； (3)雷达对介电常数高的物体(如金属)非常敏感，为亮白色调，因此在雷达图像上能非常容易地发现车辆、战船、飞机等； (4)含水量越高，影像色调越浅，但水面呈黑色； (5)阴影的方向与雷达的侧视方向一致，长度随侧视角增大而变长，与太阳光照无关。

44

45 房屋 飞机跑道 机载高分辨率SAR图像（机场）

46 树木 河流 桥梁 机载高分辨率SAR图像

47 海洋环境监测 海洋监测站利用 Radarsat图像监测海 面船只，打击滥捕、 油污泄漏等污染环境 事件。圆圈中的白点 为船只，箭头所指的
两个深色区域是被油 污污染区域。

48 地震监测 加利福尼亚死谷 RADARSAT 精细波束 2 1996年9月24日 1996年10月18日 入射角: 40 度
版权所有1996 CSA.

49 四、遥感图像解译的作用 及时快速修测地形图 及时准确探测战场环境信息 快速获取战场军事情报 有效评估打击效果

50 四、遥感图像解译的作用 及时快速修测地形图 原始地形图 最新遥感影像 新增立交桥 现为高速公路 原为普通公路 修测地形图

51 四、遥感图像解译的作用 及时快速修测地形图 原始地形图 最新遥感影像 原较少房屋 新增为企业 修测地形图

52 四、遥感图像解译的作用 及时准确探测战场环境信息 滩涂阵地 三角锥

53 四、遥感图像解译的作用 快速获取战场军事情报 导弹阵地 发射架 制导区

54 四、遥感图像解译的作用 有效评估打击效果 2002年9月10日的伊拉克 总统府（打击前） 2003年4月1日的伊拉克 总统府（打击后）

55 四、遥感图像解译的作用 美军轰炸赫拉特机场的卫星图片

56 小 结 本节重点： 遥感图像目视解译特征 遥感图像目视解译方法 预习：遥感图像分类