遥感图像认识与解译

(三) 目视判读的步骤
目视解译一般遵从从已知到未知，先整体后局部，从宏 观到微观，先易后难的原则，可以概略地分为以下主要 步骤： 准备工作： 主要是收集资料，除遥感图像外，通常还需要工作 区的地形图和相关的自然、经济等情况，以及报告、必 要的参考文献等各种资料。
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(三) 目视判读的步骤
特征选择

在特征空间中，选择一组最佳的特征波段 来进行分类。 特征选择与所希望区分的类别以及图像本 身的特征有关。如提取植被，选植被指数， 缨帽变换的第二分量等；山地植被提取， 选用比值变换后的影像，可以消除地形对 图像的影响；针对岩石、建构筑物，选用 短波红外波段（TM5或TM7）
监督分类与非监督分类
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。
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。
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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。 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。
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。
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 tone, shape, association
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。
（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。
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三 目视判读实例
(一) 土地与土地利用
土地是一个综合的概念，它是包括气候、地貌、土壤、水 文、植被等自然因素在内的自然综合体，同时也包括人类活 动的作用和影响。 土地覆盖是指地球表面当前所具有的自然和人为影响所形 成的覆盖物，如地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽湿地及 道路等。 土地利用是土地资源自然属性和经济特性的全面反映。土 地利用划分具有如下特点：在自然、经济和技术条件的综合 影响下，经过人类的劳动所形成的产物；在一定的空间分布 上服从社会经济条件，在地域分布上不一定连成片。
故宫及天安门广场
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裸耕地
水域
大棚菜地 林地 居民点
4月1日
5月22日
标准假彩色合成
直接解译标志 农 田
遥感图像的目视解译 颐和园
居 民 点
What??
Water Body
道 路 林地？？
树 木
五环
桥 梁 四环
顺义区
遥感图像计算机分类
1 遥感图像分类的概述 2 非监督分类 3 监督分类 4 分类后处理 5 精度评价
1.1 遥感图像分类
遥感图像分类的方法主要有人工目视解 译和计算机自动分类。
目视解译是计算机自动分类的基础； 计算机自动分类总是尽可能地模拟目视 解译的过程。
1.1 计算机图像分类（续2）
目视解译和计算机图像分类的对比
影像分类的一般原理
遥感影像的计算机分类，根据光谱特征
存在问题：
同物异谱
异物同谱
ห้องสมุดไป่ตู้
1 遥感图像分类的概念
模式识别Pattern Recognition 将具有相似特征的“东西”识别归类的 过程。 基于统计方法模式识别; 基于句法（或结构）模式识别. 遥感图像分类属于模式识别
遥感图像分类
遥感图像分类是计算机或人目视按着 影像中像素灰度值（反射率等）的大小分 布、邻近像素灰度值差异大小、分布状况 以及几何形态等特征规律对图像的各像素 做出归类，归类结果直接作为图像解译结 果，或者作为辅助人们解译的参照。
构建分类系统
地类类别
一级
水田11
二级
三级
根据具体任务 研究区特点 遥感影像特点
耕地1
水浇地/旱地12 其它耕地13
园林地2
有林地21
针叶林211 阔叶林212 混交林213 竹林214 红树林215
草地3
建设用地4
疏林地22 灌木林地23 苗圃地24 经济林地（园地） 25 其它林地26 天然牧草地31 人工牧草地32 其它草地33 道路用地41 工矿、城乡居民、 其他建筑用地42 其它建设用地43
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
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。
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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
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（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；
水域5 其它用地6
光谱特征空间
遥感图像的光谱特征通常是以地物在多 光谱图像上的亮度值（反射率值）体现 出来的。 地物点在不同波段图像中的亮度值构成 一个多维的向量X，称为光谱特征向量。 X=[x1,x2,…,xn]T n为图像的波段数；xi为地物图像点在第i 波段图像的亮度值 为了度量图像中地物的光谱特征，建立 一个以各波段图像的亮度分布为子空间 的多维特征空间。
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
2013年7月10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
非监督分类：事先没有类别的先验知识， 纯粹根据图像数据自身的统计特征和点 群分布情况，根据相似性程度自动进行 归类，最后再确定每一类的类别。 监督分类：有类别的先验知识，根据先 验知识选择训练样本，由训练样本得到 分类判别准则。将未知类别的样本代入 判别规则，依据判别准则对各样本的所 属类别做出判断。
1.1 遥感图像分类
遥感图像分类特征选择
基于光谱分类：相同地物具有相似的光谱特 征，不同地物具有不同光谱特征。基于光谱 特征的统计分类方法是遥感图像分类过程中 最常用的方法。
基于空间结构分类：基于图像上地物景观的 结构、形状、纹理特征差异进行分类 。一般 结合光谱特征，对遥感图像进行分类，特别 是高空间分辨率遥感图像 光谱与空间结构结合分类，如面向对象分类
图像预判和编制专题图略图： 遥感图像的初步解译主要是经过资料分析建立直 接和间接解译标志，包括形状、大小、色调、阴影、 纹理等。然后在分类系统的指导下设计图例系统， 进行初步解译，并把解译结果转绘成专题图略图。
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(三) 目视判读的步骤
野外实况调查和地学验证： 根据初步解译结果，确定野外调查路线和调 查样本，进行野外调查，验证判读标志，并应用 地学分析方法解决图像与地物间的机理关系，从 而修正预判中的错判或漏判，使得解译结果更加 客观可靠。 室内解译编绘成图： 根据预判结果和野外调查资料，对全部工作 区进行重新解译，然后清绘成图，在此基础上进 行面积量测以及其他数字统计特征分析。
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。
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。

地物与光谱特征空间的关系
地类名称一般称类别，例如土地利用/覆盖中的 居民地、水域、园地、林地、 耕地等。 参与分类的多个特征量（向量）所定义的空间，称为特征空间，例如2个波段 定义的2维特征空间，3个波段定义的3维特征空间等。
特征变换
特征变换的作用： 减少特征之间的相关性，尽可能少的特征 来最大限度的包含原始的信息； 使待分类别之间的差异在变换后的特征中 更加明显，从而改善分类效果。 特征变换主要方法有：比值变换、主成分 变换、缨帽变换、植被指数等
Race track：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。

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（二）目视判读实例
1. 航片目视判读
航空（机载）遥感图像（2002.3.25）
2. 卫片土地利用判读-北京
云层
山体（香山）
城区
2013-7-10 1彩色合成方式？分别是哪个波段分别赋给RGB？
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2. 卫片土地利用判读-北京
北京城区（五环线）
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2. 卫片土地利用判读-北京
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；