第五章 遥感数据的信息提取与应用

§2 航空遥感图像的信息提取
三、水体的判读
河流判读：界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。 能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。 湖泊的判读：轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形 状、面积。 海域的判读：能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、 低潮位臵。
§2 航空遥感图像的信息提取
四、 地貌的判读
QuickBird 影像图
多光谱影像
分辨率2.8 m
§3 卫星遥感图像的信息提取
一、Landsat卫星图像特征
光谱特性：由于各种地物组成的物质成分、结构、理化 性质的差异，导致不同的地物对电磁波的反射存在着差 异，并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地 物在不同的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差异。 反映在图像上为：相同地物在不同波谱段的图像上色调 会不同。这叫做地物的光谱效应。 MSS的光谱效应。 MSS4：0.5~0.6μm，对水体有一定的透视能力，能判 读出水下地形。
§3 卫星遥感图像的信息提取
三、地貌的判读
地貌在卫星图像判读时是较为直观的要素。 卫星图像的比例尺小，能反映大的地貌形态特征，如平 原、山地、丘陵。 能判读主要的地貌类型及范围，如风沙地貌、黄土地貌、 冰川地貌、火山地貌、流水地貌等。
§3 卫星遥感图像的信息提取
四、植被的判读
卫星图像上，植被是群体的特征，不能反映个体的形态， 只能判读出植被的类型、生长状况、分布范围。 植被类型的判读要依据纹理结构和色调，并要有该地植 物群落组成和植被分类图等资料，要经过实地调查和验 证。 植被的判读一般要用多波段合成的图像，如标准假彩色 合成图像。在该图像上植被为红色。
–特点：定量分析
1、监督分类
–选择具有代表性的典型实验区或训练区，用训练
区中已知地面各类地物样本的光谱特性来“训练” 计算机，获得识别各类地物的判别函数或模式，并 以此对未知地区的像元进行分类处理，分别归入到 已知的类别中。
–关键：选择样区、训练样本、建立判别函数（可
以是一些列规则，可是某种数学函数）
§2 航空遥感图像的信息提取
一、判读标志
航片判读：根据像片上反映的地物影像识别地物的性质 和数量特征，并研究其分布和发生发展的规律。 判读的标志： 形状； 大小； 色调/颜色； 影阴； 组合图案/纹理结构。
§2 航空遥感图像的信息提取
二、居民地和道路的判读
城市居民地的判读特点：房屋稠密，面积较大，建筑物 排列整齐，能判读建筑物的形状、高度和周边环境。 农村居民地的判读特点：小而分散，有农田包围，能判 读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。 道路的判读特点：线状分布，色调较亮。 实习：居民地和道路的判读。
目视解译的特点：
–直观、速度快 –运用人脑进行的定性分析 –常用于对评价影像增强处理效果、评价计算机解
译效果、分析航空像片
–决定于影像质量和判读人员的专业水平、判读经
验
–是一个需要反复分析、对比、推理和判断的过程
三.计算机解译
计算机解译（计算机分类、计算机判读） –以遥感数字影像为研究对象，利用计算机对影像

TM的光谱效应
TM1对水体有较强的透视能力。 TM2-TM4与MSS4-MSS6相似。 TM5，TM7属于近红外波段，对岩石有明显的区分能力， 对植物也有明显的反映，属于反射峰值。 TM6与MSS8相同。
§3 卫星遥感图像的信息提取
二、水体判读
水体在卫星图像上要较其他地物容易判读。 尤其在近红外波段的影像上，由于水体对近红外的强烈 吸收，水体为黑色，与周围地物的界限很清楚。 湖、河、海以其外部形态，很容易区别。 水中的泥沙含量等状况，在可见光短波影像上有显示。 一般水浅或含沙量大的色调浅。 水体明显易判的特点，常作为其他地物定点定位的标志。
中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析，选择 特征，并用一定的手段将特征空间划分为互不重叠 的子空间，然后将影像中的各个像元归划到各个子 空间去。
–实质：通过计算机处理，根据一定的判断规则，
对每个像元按照像元值给出对应类别，自动输出地 物目标的识别分类结果，达到大致区分遥感图像中 多种地物的目的。
3、监督分类、非监督分类的区别： –是否选取样区
–类别的意义在分类前是否已知
计算机解译流程：
1.明确分类目的，选择合适影像（工作波段、空间分辨率、
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成像时间、影像质量） 2.收集分析地面参考信息与有关信息 3.进行影像的：辐射纠正、几何纠正、影像增强 4.根据应用目的和数据特征，确定分类体系 5.确定适当的分类方法和算法。总体大类为：监督分类和非 监督分类 6.监督分类中：选择各类别的样区，测定类别特征，确定判 别函数；在非监督分类中，可用聚类等方法对特征相似的像 素进行归类，测定其特征 7.对所有像素进行分类 8.分类精度检验
土地覆盖与土地利用的含义大同小异。 图像反映出来的是地表覆盖状况，该状况的类型根据土 地分类标准而定。 我国土地分类：一级大类统一，二级各地确定。 一级类型：耕地—林地—草地—园地—居住用地—工矿 用地—交通用地—水域—特殊用地—难利用地。
土地分类系统
类
耕地
型
水田 旱地 有林地
代号 11 12 21 22 23 24 31 33 41 42 43 44 46 51 52 53 61 62 63 64 65 66 67


（1）目视判读法：是目前常用的方法。
（2）计算机分类法：有监督分类、非监督分类、 模式识别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、 人工智能等数据挖掘技术方法。
二、目视解译（目视判读）
–凭借人眼观察或借助简单的仪器（放大镜、立体镜等），
对遥感影像进行分析判断、量测，区别地物类别，勾绘地物 分布边界，识别属性，从而获取所需要信息。
第五章 遥感数据的信息提取与应用
§1 §2 §3 §4 §5 信息提取的原理和方法 航空遥感图像的信息提取 卫星遥感图像的信息提取 遥感影像地图 遥感数据的应用
§1 信息提取的原理和方法
遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异 在遥感影像上的反映。 一、信息提取 1、概念：依据遥感图像上的地物特征，识别地物类 型、性质、空间位臵、形状、大小等属性的过程（既 按照应用目的，将影像中代表不同地物的像元区别开） 叫信息提取，也叫影像分类或是影像解译。 2、信息提取的方法有：
征，主要根据所有像元彼此之间的相似度大小进行归类合并
（将相似度大的像元归为一类）的方法；然后再对每个类别 的具体地理意义根据地面调查或者已知类型的数据比较后确
定。
–特点： ������ ������ ������
先分类，后定性；分类后再对各类别赋予属性 不需要训练样本，依据像素间的相似程度进行分类 分类标准：同类别的像素之间的距离尽可能的小，不同
1、解译标志（判读标志）
–地物本身的性质、形态等特征在像片上的反映，这些影像
特征统称为解译标志。
目视判读的标志
色调/色彩：判读前通过反差调整和彩色增强后，成为 目视判读的重要标志。
形状：是目视判读最直观的标志。
纹理：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调 有规则变化造成的影像结构。 大小：根据地物间的相对大小，区分地物。 阴影：可判读地物的高度，但也遮挡部分地物信息。 组合图案：当地物较小时，在影像上表现为纹理，即某 种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。
监督分类的步骤： –首先找出影像中各种类别具有代表性的像元集合，作为样
本（训练样区）；
–求出每种类别样本像元集的统计特征，然后选择特征参数
（如样本像元的平均值、方差）；
–根据特征参数建立判别函数；
–根据判别函数对已知类别的样本像元进行分类，反复调整
判别函数；
–最后用判别函数对所有未知像元进行判断，划分像元的类
利用航片能判读地貌的类型、形态。如流水地貌、 冰川地貌、风沙地貌、黄土地貌、火山地貌等。
§2 航空遥感图像的信息提取
五、植被的判读
判读标志为：色调/色彩和纹理结构。 纹理结构：细小地物在影像上构成的组合图案。地物的 性质不同，组合图案也不同，以此来判读地物群体的性 质。 以判读植物群落为主。
§3 卫星遥感图像的信息提取
类别的像素的距离尽可能的大
非监督分类步骤：
–设定分类判定方法参数，分类数 –设定初始分类中心 –将各个像元归入设定的各类中 –计算各类的新中心值
–比较前后中心值是否一致：不一致，调整各类中心及域值；
一致，分类图象输出
常见非监督分类方法：
–聚类法
–动态聚类法 –波谱图形识别分类
卫星遥感以多波段为主，判读前先进行彩色增强处理， 提高目视判读的分辨率。 判读方法主要是对比分析和地物纹理特征。 高分辨率的卫星遥感图像彩色合成后，与航空像片的判 读方法类似。如IKONOS，QuickBird。
IKONOS 图像
分辨率： 1m 地区：
上海浦东 采集时间： 2000年 3月26日
To be continued…
空 间分 布位 置
分布于冲积扇中下部、洼地、河流两侧低阶地或水库附近。主要在米泉、阿克苏 水稻
作 物植 被
绝大部分分布于绿洲地带，界线较明显，有些分布于低山丘陵地区的宽阔河谷中 包括粮、棉、油等及经济作物枸杞子、啤酒花、瓜等 大部分在塔里木河、伊犁河、额河两岸（河谷林）及天山、阿勒泰山地林（阴坡为 主） 中低山阳坡,平原及荒漠地带广泛分布,山地为各种灌木矮林;平原及荒漠地带主要 是红柳等 分布于水分条件较好的山地小阴坡、河谷、冲积扇、老河道等地区 多在绿洲农区，特别在南疆农村居民点周围多果园； 植物种类同有林地 各种树木，苗圃、果树包括葡萄等 河岸林；山地林为天山云杉和阿勒泰山地松
计算机解译的问题：
–存在错分、漏分现象
–正确率一般只有60—70%
–不同的研究区域，采用不同的方法，不同的参数
–如何选取好的训练区
–基于光谱信息的分类与基于纹理信息的分类 –存在混合像元问题 –数据自身的各种变形 –......
§2 航空遥感图像的信息提取
航空像片一般用摄影的方法获得，航高在10km以内的 对流层。 目前常用的航空像片类型为彩色红外像片。 航空像片的比例尺大、分辨率高，常用直接判读法和对 比分析法。 一般依据航片上地物的形状和色彩就可判读地物属性。 航空像片主要应用在城市遥感中。
2、目视判读的方法
直接判读法：依据判读标志，直接识别地物属性。水体 的色调与其他地物的区别，根据水体的形状可判断是河 流还是湖泊。 对比分析法：与该地区已知的资料对比，或与实地对比 而识别地物属性；或通过对遥感图像不同波段、不同时 相的对比分析，识别地物的性质和发展变化规律。
逻辑推理法：根据地学规律，分析地物之间的内在必然 分布规律，由某种地物推断出另一种地物的存在及属性。 如由植被类型可推断出土壤的类型，根据建筑密度可判 断人口规模等。或者是根据两种地物之间的区别来判断 具体是哪种地物，例如公路与铁路。
§3 卫星遥感图像的信息提取
五、城镇与道路的判读
城镇的光谱是建筑物和水泥下垫面的综合反映，与周围 环境的反差较大，能判读出城镇的外形和面积。 城镇的内部结构的判读，取决于图像的分辨率。 道路呈长条状，故提高了分辨率，一般能判读出形态和 长度，区分道路的等级。
§3 卫星遥感图像的信息提取
六、土地覆盖与土地利用的判读
别归属。
–样本像元的选取，通常需要人参与；对判别函数要用样本
进行反复验证和训练，就像有人在监督一样。
常见监督分类的方法： –最小距离法 –线性判别分析
–模糊分析
–平行六边形法 –神经网络分类 –最大似然判别法
2、非监督分类
–不选取像元集作为训练区；即不知道任何类别具备什么特
§3 卫星遥感图像的信息提取
MSS5：0.6~0.7μm，对水体有一定的透视能力，对海 水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分 死树和活树，活树色调较深。 MSS6：0.7~0.8μm，水体为暗色，对地物的湿度有明 显反映；能反映植物的健康状况。 MSS7：0.8~1.1μm，与MSS6相似，但水体更黑，湿 地色调更黑；能明显区分植物的健康状况。 MSS8：10.4~12.6μm，反映地物的热辐射性质。地表 温度高，热辐射就强，色调就浅。