遥感原理与应用-第7章教材

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1、第七章 遥感图像判读 1 内容提纲 景物特征和判读标志 目视判读的一般过程和方法 遥感图像目视判读举例 2 遥感图像判读 “判读”是对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、 推理和判断，最后提取出你所感兴趣的信息。 目视判读：借助一些光学仪器或在计算机显示屏幕上，凭 借丰富的判读经验、扎实的专业知识和手头的相关资料， 通过人脑的分析、推理和判断，提取有用的信息。 模式识别/自动判读：运用人工智能方法和一些准则，将专 家的知识和经验，在计算机中建立知识库，将遥感数据和 其它资料建立数据库，模拟人工判读。 3 景物特征主要有光谱特征、空间特征和时间特征。此外， 在微波区还有偏振特性。景物的这些特

2、征在图像上以灰度 变化的形式表现出来，因此图像的灰度是以上三者的函数 ： 各种地物的各种特征都以各自的形式（或称样子、模式） 表现在图像上。各种地物在图像上的各种特有的表现形式 称为判读标志。 7.1 景物特征和判读标志 4 7.1 景物特征和判读标志 光谱特征及判读标志 空间特征及判读标志 时间特征及判读标志 影响景物特征及判读的因素 5 7.1.1光谱特征及判读标志 地物的波谱响应曲线与其光谱特性曲线的变化趋势 是一致的。地物在多波段图像上特有的这种波谱响 应就是地物的光谱特征的判读标志。 6 波谱响应值与地物在该波段内光谱反射亮度的积分值相应 光谱特性曲线 波谱响应曲线 7.1.2空间特

3、征及判读标志 景物的各种几何形态为其空间特征，它与物体的 空间坐标X、Y、Z密切相关，这种空间特征在像 片上也是由不同的色调表现出来。 色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调 标志，可以区分目标。 目标地物和背景之间必需存在能被人的视觉所分 辨的色调差异，目标才能被区分。 7 7.1.2空间特征及判读标志 形状 大小 图形 阴影 位置 纹理 类型 8 形状 指各种地物的外 形、轮廓。从高空 观测地面物体形状 是在X-Y平面内的 投影 不同物体显然其形 状不同，其形状与 物体本身的性质和 形成有密切关系 9 大小 地物的尺寸、 面积、体积在 图像上按比例 缩小后的相似 性记录。 10 图形

4、自然、人造地物所构成的图形。 11 阴影 由于地物高度的变化，阻挡太阳光照射 而产生的阴影。它既表示了地物隆起的 高度，又显示了地物侧面形状。 12 位置 地物存在的地点和所处的环境。 图像上除了地物所在的位置还与它所处的背景有 很大的关系。例如处在阳坡、阴坡的树，可能长 势不同或品种不同。 13 北方村落 南方村落 纹理 图像上细部结构以一定频率重复出现，是单 一特征的集合。实地为同类地物聚集分布。 14 类型 15 土地利用类型 水系类型 耕地、林地、草地农业用地 建设用地非农业用地 16 17 18 7.1.3时间特征及判读标志 对于同一地区景物 的时间特征表现在 不同时间地面覆盖 类型

5、不同，地面景 观发生很大变化。 景物的时间特征在 图像上以光谱特征 及空间特征的变化 表现出来。 19 图7-36 冬小麦各生长阶段的波谱特性 20 2006年利用 ENVISAT/ASAR 监测鄱阳湖水域面积变化 （7月228月2310月1911月3日） 7.1.4 影响景物特征及判读的因素 地物本身的复杂性 传感器特性的影响 目视能力的影响 21 1. 地物本身的复杂性 22 1. 地物本身的复杂性 23 色 素 的 区 别 细 胞 结 构 的 区 别 叶 子 的 稠 密 度 含 水 量 1. 地物本身的复杂性 土壤 类别 含水量 有机质 水 泥沙 叶绿素 工业污染 24 1. 地物本身的

6、复杂性 25 图7-11 土壤质地分类三角形 图7-12 三种低含水量土壤的反射特性曲线 1. 地物本身的复杂性 26 图7-13 不同叶绿素含量的海水的反射特性曲线 红：0.620.76 橙：0.59 0.62 黄：0.56 0.59 绿：0.50 0.56 青：0.47 0.50 蓝：0.43 0.47 紫：0.38 0.43 1. 地物本身的复杂性 27 2. 传感器特性的影响 几何分辨率 辐射分辨率 光谱分辨率 时间分辨率 28 几何分辨率 空间分辨率：传感器瞬时视场内所观察到地面场元的宽度。 几何分辨率：人眼从图像上能分辨出的最小地物的大小。 29 假定像元宽度为a，图像的几何分辨率

7、为 空间分辨率 卫星 / 传感器 地面分辨率 (pan / ms) (m) 图像宽幅 (kmkm) IKONOS1 / 413x13 SPOT/HRV2.5 / 560x60 Landsat/ETM15 / 30180x180 Landsat/TM30180x180 Terra/MODIS250 - 1000 NOAA/AVHRR 1100 30 同一地区不同地面分辨率影像 31 北京故宫_SPOT_2.5m 北京故宫_QuickBird_0.6m 32 不同分辨率的IKONOS影像 33 成图比例尺 影像地面分辨率（m） 1：5000 0.40.8 1：10 000 0.81.6 1：2 5

8、000 1.02.4 1：50 000 1.43.2 卫星 QuickBird-2 IKONOS-2 SPOT-5 SPOT- 4 Landsat-7 最高分辩率(m) 0.61 1 2.5 10 15 成图比例尺 卫星影像 （分辨率） 1：50001：10 000 QuickBird(0.61m)；IKONOS-2 (1m) 1：25 000 QuickBird-2(0.61m)；IKONOS-2 (1m)；SPOT-5(2.5m) 1：50 000 SPOT-5(2.5m) 34 辐射分辨率 传感器区分两种辐射强度最小差别的能力 传感器的输出包括信号和噪声两大部分。如果信 号小于噪声，则输

9、出的是噪声。如果两个信号之 差小于噪声，则在输出的记录上无法分辨这两个 信号。 辐射分辨率用等效噪声功率衡量。 35 辐射分辨率 等效噪声功率： P输入功率；S 输出电压；N 噪声电压；R 探测率。 对于热红外图像，应换算成等效噪声温度： 实际输入信号功率要大于或等于26倍等效功率时，才能分辨出 信号；当地面温度大于或等于26倍 时，热红外图像 上能分辨出信号来。 36 表7-1 TM七个波段的等效噪声功率（辐射灵敏度） 光谱分辨率 光谱探测能力，包括：传感器总的探测 波段的宽度、波段数、各波段的波长范 围和间隔。 波段太多，输出数据量太大，加大处理工 作量和判读难度。 最佳探测波段，是指这些

10、波段中探测各种 目标之间和目标与背景之间，有最好的反 差或波谱响应特性的差别。 37 光谱分辨率 卫星/传感器波段范围 （ um ）卫星/传 感器 波段范围（ um ）卫星/传 感器 波段范围（um ） Landsat TM 0.450.52（蓝） 0.07 0.520.60（绿） 0.08 0.630.69（红） 0.06 0.760.90（近红外） 0.14 1.550.75（中红外） 0.20 2.082.35（中红外） 0.27 10.412.6（热红外） 2.2 MODIS 0.6200.670 0.05 0.8410.876 0.035 0.4590.479 0.02 0.5450

11、.565 0.02 1.2301.250 0.02 1.6281.652 0.024 2.1052.155 0.04 0.4050.420 0.015 0.4380.448 0.01 0.4830.493 0.01 0.5260.536 0.01 0.5460.556 0.01 0.6620.672 0.01 0.6730.683 0.01 0.7430.753 0.01 0.8620.877 0.015 0.8900.920 0.03 0.9310.941 0.03 0.9150.965 0.05 MODIS 3.6003.840 0.24 3.9293.989 0.06 3.9293.98

12、9 0.06 4.0204.080 0.06 4.4334.498 0.065 4.4824.549 0.067 1.3601.390 0.06 6.5356.895 0.36 7.1757.475 0.3 8.4008.700 0.3 9.3809.800 0.42 10.78011.280 0.5 11.77012.270 0.5 13.18513.485 0.3 13.48513.785 0.3 13.78514.085 0.3 14.08514.385 0.3 NOAA-AHRR 0.580.68（红） 0.1 0.721.10（近红外） 0.38 3.553.93（热红外） 0.4

13、10.311.3（热红外） 1.0 11.312.5（热红外） 1.2 SPOT-HRV 0.500.59（绿） 0.09 0.610.68（红） 0.07 0.790.89（近红外） 0.1 0.510.73（可见光） 0.22 38 时间分辨率 定义：传感器对同一目标进行重复探测时，相邻两次 探测的时间间隔称为遥感图像的时间分辨率。 应用：土地利用变化、洪水、绿地消长、城市热岛 等。 39 不同时相影像 40 athens_olympic_july5_2004 athens_olympic_may7_2004 3. 目视能力的影响 空间分辨能力 正常人眼的分辨角为1,在明视距离250mm处

14、,能分 辨相距75m的两个点,大约6-7线对/mm。 灰阶分辨能力 大约十几级灰度,通过反差拉伸、密度分割、伪彩 色编码。 色别与色阶分辨能力 大约50种左右,借助仪器可以分辨13000多种颜色。 41 7.2目标判读的一般过程和方法 判读前的准备 判读的一般过程 42 7.2.1 判读前的准备 判读员的训练：判读知识、专业知识、实践训练 搜集充足的资料 了解图像的来源、性质和质量 传感器、日期和地点、波段、比例尺、航高、投 影性质 几何分辨率、辐射分辨率、光谱波段的个数和波 长区间、时间重复性、像片的反差、最小灰度和 最大灰度等 判读仪器和设备 像片观察、像片量测、像片转绘 43 7.2.2

15、 判读的一般过程 发现目标 先大后小、由易入难、由已知到未知 先反差大的目标后反差小的目标 先宏观观察后微观分析 描述目标 光谱特征、空间特征、时间特征 识别和鉴定目标 资料、特征、经验、推理 清绘和评价目标 （专题图 ） 44 地物特征 45 7.3 遥感图像的目视判读举例 单波段像片的判读 多光谱像片的判读 热红外像片的判读 侧视雷达像片的判读 多时域图像的判读 46 单波段像片的判读 色调特征和空间特征 图像增强 密度分割 47 单波段像片的判读 苏州市MSS-7卫星图像 经密度分割增强后的 伪彩色图像 48 多光谱像片的判读 光谱反射特性 比较判读 假彩色合成 空间特征 49 多光谱像片的判读 50 全 色 片 红 外 片 图7-19四种地物的波谱响应曲线 图7-