遥感图像认识与解译
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遥感图像认识与判读
张超
信息与电气工程学院 地理信息工程系 中国农业大学
2020年12月9日星期三
本次课程主要内容
一 目视判读原理 （一）遥感成像与目视判读 （二）目视判读标志
二 目视判读的方法与步骤 （一）遥感图像目视判读的认知过程 （二）目视判读的方法 （三）目视判读的步骤
三 土地利用目视判读实例 （一）土地/土地利用分类 （二）土地利用目视判读实例
在高空间分辨率遥感影像中，形状特征 是重要的特征，特别是人工地物
大小
布局
大小：地物在图像上的尺寸，取决于实际地物的大小和图像的空间分辨 率。 通过地物光谱特性/数据的变化，即目标与周围地物间的光谱差异来体 现。
布局：物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了 很多天然和人工目标特点。
一 目视判读原理
（一）遥感成像与目视判读
地表景观
空间结构、时间特点 化学成分、物理属性
成像过程
成像方式、探测波段 投影方式、时空因素
遥感影像
大小形状、色调灰阶 畸变失真、成图比例
遥感影像
大小形状、色调灰阶 畸变失真、成图比例
目视判读
增强处理、信息提取 逻辑推理、对比分析
地表景观
空间结构、时间特点 化学成分、物理属性
（1）直接解译标志
色调：也称颜色，是最重要、最直观的解译标志，与
地物的光谱特性直接相关，其余与地物的空间特征相 关。
红树林在绿、红、近红外波段图像
注意同物异谱与异物同谱
同物异谱：different spectrum with same object， 同一种物体因其所处在的状态与位置不同，如 自身湿度不同，处于坡向不同等，而具有不同 反射光谱的物理现象。
tone, shape, association
Race trபைடு நூலகம்ck：赛马场跑道 River：河流 Roads：道路 Bridges：桥 Residential area：居民区 Dam：堤坝
Tone，Shape
shape, tone, and association
Shape
(二)间接解译标志
由于遥感技术的局限性，许多问题不能直接从目视判读直接获得答 案，都需从其它相关事物间之间的联系，通过逻辑推理获得判断， 这一过程叫间接解译，所采用的依据称间接解译标志。
2020/12/9
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3. 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。 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。
遥感图像解译(Imagery Interpretation)
是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。方法有两种:
——目视判读，又称目视解译，或目视判译，即凭着光谱规 律、地学规律和解译者的经验从图像的亮度、色调、位置、 时间、纹理、阴影、结构等各种特征推出地面的景物类型。 ——计算机自动分类，它以计算机系统为支撑环境，利用模 式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地 物的各种图像恃征(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，完成对遥感图像的解译。
目视判读是遥感成像的逆过程。
（二）目视判读标志
概念：遥感图像上那些能够作为分析、判断 景观地物的图像特征为判读标志或解译标志。
直接解译标志
是判读目标自身特点在图像上的直接表现形式，包括色调、形状、 阴影、大小、纹理、位置、布局、图案。
间接解译标志
图像上能看出的和直接标志密切联系的地物，不同的专业判读不同。
异物同谱：same spectrum with different object， 不同物体具有基本相同反射光谱的物理现象。 比如，大多数植被就具有基本相同的反射光谱。 这里的“同谱”是一个相对概念。
形状：地物的轮廓在图像平面的投影。需要根据 影象比例尺和分辨率具体分析，注意畸变（雷达、 航片边缘）。 根据地物空间的平面形态，地面对象可分为点状 体、线状体、面状体。
锯木场
木头堆 一个锯木场和它周围堆积的木头
水系可作为地质地貌解译的间接标志
辐射型水系(火山附近) 向心型水系(盆地)
长方格子状水系(断层)
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二 目视判读的方法与步骤
（一）遥感图像目视判读的认知过程
遥感图像知觉形成的条件 存在颜色或色调的差异，并且这种差异能为判读者视 觉所感受，才有可能将目标地物与背景区别开。 通常采用一些图像增强技术来扩大地物之间的对比度 差异。
信息复合法:利用透明专题图或透明地形图与遥感图像复合，根 据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上 目标地物的方法。
地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存， 相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性 质、类型、状况与分布的方法。
2020/12/9
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（一）遥感图像目视判读的认知过程
（1）自下向上过程
（2）自上向下过程
识别证据选取
特征匹配
特征提取
提出假设
图像信息获取
图像辨识
22
（二）遥感图像目视判读的方法
1. 判读原则：多种信息综合分析，多手段、多方法相结 合、内外结合保证精度；
2. 判读方法：直接判读法、对比分析法、逻辑推理法、信 息复合法、地理相关分析法。
例如石油天然气勘探、环境质量评价、城市人口等的遥感分析
✓ 间接标志灵活、变化、难有规律可循。建立间接标志需要丰富 的知识背景和严密的逻辑推理，有时需要建立模型，是一种综合分 析、相关分析的方法。
✓ 不同专业判读有不同的间接标志。
✓ 进行地质构造分析，可以把水系形态、地貌类型作为间接标 志；
✓ 城市人口判读，将建筑物密度、楼层数、商业网点作为间接 标志；
阴影：遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子；
有时需去除地形起伏引起的部分阴影。
纹理：遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成
的图像结构。即地物图像轮廓内的色调变化的空间布 局和频率。
粗纹理
细纹理
图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构。
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机场
稻田
河滩
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Shape，Tone
Pattern, Tone
张超
信息与电气工程学院 地理信息工程系 中国农业大学
2020年12月9日星期三
本次课程主要内容
一 目视判读原理 （一）遥感成像与目视判读 （二）目视判读标志
二 目视判读的方法与步骤 （一）遥感图像目视判读的认知过程 （二）目视判读的方法 （三）目视判读的步骤
三 土地利用目视判读实例 （一）土地/土地利用分类 （二）土地利用目视判读实例
在高空间分辨率遥感影像中，形状特征 是重要的特征，特别是人工地物
大小
布局
大小：地物在图像上的尺寸，取决于实际地物的大小和图像的空间分辨 率。 通过地物光谱特性/数据的变化，即目标与周围地物间的光谱差异来体 现。
布局：物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了 很多天然和人工目标特点。
一 目视判读原理
（一）遥感成像与目视判读
地表景观
空间结构、时间特点 化学成分、物理属性
成像过程
成像方式、探测波段 投影方式、时空因素
遥感影像
大小形状、色调灰阶 畸变失真、成图比例
遥感影像
大小形状、色调灰阶 畸变失真、成图比例
目视判读
增强处理、信息提取 逻辑推理、对比分析
地表景观
空间结构、时间特点 化学成分、物理属性
（1）直接解译标志
色调：也称颜色，是最重要、最直观的解译标志，与
地物的光谱特性直接相关，其余与地物的空间特征相 关。
红树林在绿、红、近红外波段图像
注意同物异谱与异物同谱
同物异谱：different spectrum with same object， 同一种物体因其所处在的状态与位置不同，如 自身湿度不同，处于坡向不同等，而具有不同 反射光谱的物理现象。
tone, shape, association
Race trபைடு நூலகம்ck：赛马场跑道 River：河流 Roads：道路 Bridges：桥 Residential area：居民区 Dam：堤坝
Tone，Shape
shape, tone, and association
Shape
(二)间接解译标志
由于遥感技术的局限性，许多问题不能直接从目视判读直接获得答 案，都需从其它相关事物间之间的联系，通过逻辑推理获得判断， 这一过程叫间接解译，所采用的依据称间接解译标志。
2020/12/9
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3. 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。 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。
遥感图像解译(Imagery Interpretation)
是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。方法有两种:
——目视判读，又称目视解译，或目视判译，即凭着光谱规 律、地学规律和解译者的经验从图像的亮度、色调、位置、 时间、纹理、阴影、结构等各种特征推出地面的景物类型。 ——计算机自动分类，它以计算机系统为支撑环境，利用模 式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地 物的各种图像恃征(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，完成对遥感图像的解译。
目视判读是遥感成像的逆过程。
（二）目视判读标志
概念：遥感图像上那些能够作为分析、判断 景观地物的图像特征为判读标志或解译标志。
直接解译标志
是判读目标自身特点在图像上的直接表现形式，包括色调、形状、 阴影、大小、纹理、位置、布局、图案。
间接解译标志
图像上能看出的和直接标志密切联系的地物，不同的专业判读不同。
异物同谱：same spectrum with different object， 不同物体具有基本相同反射光谱的物理现象。 比如，大多数植被就具有基本相同的反射光谱。 这里的“同谱”是一个相对概念。
形状：地物的轮廓在图像平面的投影。需要根据 影象比例尺和分辨率具体分析，注意畸变（雷达、 航片边缘）。 根据地物空间的平面形态，地面对象可分为点状 体、线状体、面状体。
锯木场
木头堆 一个锯木场和它周围堆积的木头
水系可作为地质地貌解译的间接标志
辐射型水系(火山附近) 向心型水系(盆地)
长方格子状水系(断层)
20
二 目视判读的方法与步骤
（一）遥感图像目视判读的认知过程
遥感图像知觉形成的条件 存在颜色或色调的差异，并且这种差异能为判读者视 觉所感受，才有可能将目标地物与背景区别开。 通常采用一些图像增强技术来扩大地物之间的对比度 差异。
信息复合法:利用透明专题图或透明地形图与遥感图像复合，根 据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上 目标地物的方法。
地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存， 相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性 质、类型、状况与分布的方法。
2020/12/9
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（一）遥感图像目视判读的认知过程
（1）自下向上过程
（2）自上向下过程
识别证据选取
特征匹配
特征提取
提出假设
图像信息获取
图像辨识
22
（二）遥感图像目视判读的方法
1. 判读原则：多种信息综合分析，多手段、多方法相结 合、内外结合保证精度；
2. 判读方法：直接判读法、对比分析法、逻辑推理法、信 息复合法、地理相关分析法。
例如石油天然气勘探、环境质量评价、城市人口等的遥感分析
✓ 间接标志灵活、变化、难有规律可循。建立间接标志需要丰富 的知识背景和严密的逻辑推理，有时需要建立模型，是一种综合分 析、相关分析的方法。
✓ 不同专业判读有不同的间接标志。
✓ 进行地质构造分析，可以把水系形态、地貌类型作为间接标 志；
✓ 城市人口判读，将建筑物密度、楼层数、商业网点作为间接 标志；
阴影：遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子；
有时需去除地形起伏引起的部分阴影。
纹理：遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成
的图像结构。即地物图像轮廓内的色调变化的空间布 局和频率。
粗纹理
细纹理
图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构。
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机场
稻田
河滩
16
Shape，Tone
Pattern, Tone