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1、第3章 地物光谱特征与遥感数字图像信息获取测绘工程学院摄影测量与遥感系GeographyAnalysisforRemoteSensing遥感地学分析1内容提要n3.1 遥感图像地物特征与识别q3.1.1遥感图像地物特征q3.1.2典型地物的反射光谱特征n3.2遥感图像的目视解译q3.2.1目视解译标志q3.2.2目视解译方法与步骤n3.3遥感图像的计算处理q3.3.1遥感数字图像的概念q3.3.2遥感数字图像预处理q3.3.3遥感数字图像分类处理q3.3.4遥感数字图像定量反演23.1 遥感图像地物特征与识别3.1.1遥感图像地物特征q地物的反射光谱特性q地物的发射光谱特性q地物的透射光谱特性
2、33.1.1 遥感图像地物特征在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0.450.56m的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达1020m，清澈水体可达100m的深度。对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5cm的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土壤。
3、43.1.1 遥感图像地物特征l1、地物的反射光谱特性u反射率n地物的反射能量Pe占总入射能量Po的百分比，称为反射率u反射类型n镜面反射（Specularreflection）入射波与反射波在同一平面内，入射角与反射角相等时，所形成的反射现象n漫反射（Diffusereflection）无论入射波方向如何，其反射波分散到各个方向53.1.1 遥感图像地物特征l方向反射：朗伯体表面实际上是一个理想化的表面。它被假定为介质是均匀的、各向同性的，并在遥感中多用以作为近似的自然表面。电磁波的反射的三种形式63.1.1 遥感图像地物特征l2、地物的发射光谱特性u发射率地物发射电磁辐射的能力，以黑体辐射
4、作为基准指单位面积上观测地物发射的某一波长的辐射通量密度；指与观测地物同温度下黑体的辐射通量密度；73.1.1 遥感图像地物特征通常，根据发射率与波长的关系，将地物分为三种类型u黑体，其发射率=1，即黑体发射率对所有波长都是一个常数，并且等于1。u灰体，其发射率=常数1。即灰体的发射率始终小于1，发射率不随波长变化。u选择性辐射体，其发射率1，发射率随波长而变化。地物的发射波谱特性曲线83.1.1 遥感图像地物特征太太太太阳阳阳阳辐辐辐辐射射射射9 太阳光谱相当于太阳光谱相当于6000 6000 K K的黑体辐射；的黑体辐射；太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中太阳辐射的能量主要集中在可见光，
5、其中0.38 0.38 0.76 0.76 mm的可见光能量占太阳辐射总能量的的可见光能量占太阳辐射总能量的46%46%，最大辐射强度，最大辐射强度位于波长位于波长0.47 0.47 mm左右；左右；到达地面的太阳辐射主要集中在到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 0.3 3.0 3.0 mm波段，包波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外；括近紫外、可见光、近红外和中红外；经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；各波段的衰减是不均衡的。各波段的衰减是不均衡的。103.1.1 遥感图像地物特征l3、地物的透射光谱特性u透射率即地物透射的能量与入射总能量的百分率，称之为
6、投射率=E/E100%113.1.2 典型地物的反射光谱特征1、岩石的反射光谱特征 岩石的波谱特征是地质遥感的基础，不同的矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面的光滑程度、色泽等都会影响到其反射波谱特征。123.1.2 典型地物的反射光谱特征2、土壤的反射光谱特征 自然状况的土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来说土质越细，反射率越高，有机质含量越高和含水量越高反射率越低。此外土壤的肥力也会对反射率产生影响。133.1.2 典型地物的反射光谱特征不同含水量的土壤反射光谱曲线三种土壤反射波谱曲线比较143.1.2 典型地物的反射光谱特征3、水体的反射光谱特征 水体的反射主要
7、在蓝光波段，其他波段吸收都很强，特别在近红外以后水体便成为一个吸收体。光谱反射特性可能包括来自三方面的贡献：水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。光谱吸收和透射特性不仅与水体本身的性质有关，而且还明显地受到水中各种类型和大小的物质有机物和无机物的影响。153.1.2 典型地物的反射光谱特征水体的反射光谱特征163.1.2 典型地物的反射光谱特征4、植被的反射光谱特征 植被的反射波谱曲线规律性明显而独特，主要分为三个波段：可见光波段（0.40.76 m )有一个小的反射峰，位于0.55 m (绿光波段）处，两侧蓝光波段（0.45 m ）和红光波段(0.67 m )则有两个吸收带；
8、近红外波段（0.70.8 m ）有一反射徒坡，至1.1 m 附近有一峰值；中红外波段（1.32.5 m ）受绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率下降，在1.45、1.95和2.7 m 为中心是水的吸收带，开成低谷。173.1.2 典型地物的反射光谱特征矿区红杉林反射曲线的蓝移现象绿色植物有效光谱响应特征183.2 遥感图像目视解译遥感图像解译（Imagery Interpretation）是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。遥感图像解译分为两种：n目视解译：指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。n遥感图像计算机解译：又称遥感图像理解（Remote
9、 Sensing Imagery Understanding），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，完成对遥感图像的解译。 19目视解译的重要性n目视解译是信息社会中地学研究和遥感应用的一项基本技能。遥感技术可以实时地、准确地获取资源与环境信息，如重大自然灾害信息等，可以全方位、全天候地监测全球资源与环境的动态变化，为社会经济发展提供定性、定量与定位的信息服务。通过目视判读遥感图像。q地理学家可以了解山川分布，研
10、究地理环境等q地质学家可以了解地质地貌或深大断裂q考古学家可以在荒漠中寻找古遗址和古城堡由于目视判读需要的设备少，简单方便，可以随时从遥感图像中获取许多专题信息，因此是地学工作者研究工作中必不可少的一项基本功。20目视解译的重要性n遥感图像处理和计算机解译的结果，需要运用目视解译的方法进行抽样核实或检验。通过目视解译，可以核查遥感图像处理的效果或计算机解译的精度，查看它们是否符合地域分异规律，这是遥感图像计算机解译的一项基础工作。忽视目视解译在遥感图像处理和计算机解译中的重要作用，不了解计算机处理过程中的有关图像的地学意义或物理意义，单纯强调计算机解译或遥感图像理解，有可能成为一种高水平的计算
11、机游戏。计算机技术的日益发展，会更加迫切要求运用目视解译的经验和知识指导遥感图像计算机解译，从这点来看，目视解译是遥感图像计算机解译发展的基础和起始点。21遥感图像目视解译原理 n遥感图像目标地物的识别特征n目视解译的认知过程22遥感图像目标地物的识别特征 图像是人的视觉所能感受到的一种形象化的信息。日常生活中，人们经常能够接触到各种不同的图像，如黑白照片和彩色图像等。人从外界获取的信息中， 80以上是通过视觉获得的。对于地表空间分布的各种物体与现象，遥感图像包含的信息量远比文字描述更为丰富、直观和完整。因此，在地学研究中人们非常注意利用遥感图像来获取地球表层资源与环境的信息。 遥感图像目视解
12、译的目的是从遥感图像中获取需要的地学专题信息，它需要解决的问题是判读出遥感图像中有哪些地物，它们分布在哪里，并对其数量特征给予粗略的估计。23遥感图像目标地物的识别特征n目标地物特征遥感图像中目标地物特征是地物电磁辐射差异在遥感影像上的典型反映。按其表现形式的不同，目标地物特征可以概括分为3类：q色：指目标地物在遥感影像上的颜色，这里包括目标地物的色调、颜色和阴影等；q形：指目标地物在遥感影像上的形状，这里包括目标地物的形状、纹理、大小、图形等；q位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，这里包括目标地物分布的空间位置、相关布局等；24遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q色调（tone）
13、：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）。如海滩的砂砾，因含水量不同，在遥感黑白像片中其色调是不同的，干燥的砂砾色调发白，而潮湿的砂砾发黑。色调标志是识别目标地物的基本依据，依据色调标志，可以区分出目标地物。在一些情况下，还可以识别出目标地物的属性。例如，黑白航空像片上柏树为主的针叶林，其色调为浅黑灰色，山毛榉为主的阔叶林，其色调为灰白色。目标地物与背景之间必须存在能被人的视觉所分辨出的色调差异，目标地物才能够被区分。25遥感图像目标地物的识别特征北京故宫博物院与护城河之间的色调差异。26遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q颜色（colour）：是彩色遥感图像中目标地物识
14、别的基本标志。日常生活中目标地物的颜色是地物在可见光波段对入射光选择性吸收与反射在人眼中的主观感受。遥感图像中目标地物的颜色是地物在不同波段中反射或发射电磁辐射能量差异的综合反映。彩色遥感图像上的颜色可以根据需要在图像合成中任意选定，例如多光谱扫描图像可以使用几个波段合成彩色图像，每个波段赋予的颜色可以根据需要来设置。按照遥感图像与地物真实色彩的吻合程度，可以把遥感图像分为假彩色图像和真彩色图像。27遥感图像目标地物的识别特征假彩色图像上地物颜色与实际地物颜色不同，它有选择地采用不同的颜色组合，目的是突出特定的目标物。TM4（红）、3（绿）、2（蓝）假彩色合成图像28遥感图像目标地物的识别特征
15、n目标地物识别特征q真彩色图像上地物颜色能够真实反映实际地物颜色特征，这符合人的认知习惯。同一景多光谱扫描图像的相同地物，不同波段组合可以有不同的颜色，目视判读前需要了解图像采用哪些波段合成，每个波段分别被赋予何种颜色。q人眼具有很高的区分色彩能力，将遥感图像赋予颜色，能够充分显示地物的差异，如森林及农作物看上去同为绿色，由于存在微小色差，有经验的目视解译人员仍然能判别出树种及作物的种类。29遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q阴影（shadow）：是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影形状、大小可判读物体的性质或高度，如航空像片判读时利用阴影可以了解铁塔及高层建筑物
16、等的高度及结构。阴影的长度、方向和形状受到光照射角度、方向和地形起伏等影响，山脉等阴影笼罩下的树木及建筑物往往会使目标模糊不清，甚至丢失。 不同遥感影像中阴影的解译是不同的，例如：侧视雷达影像中目标地物阴影由目标阻挡雷达波束穿透而产生，热红外图像中目标地物阴影是由于温度差异所形成，例如夏季中午飞机飞离机场不久进行热红外成像，地表仍会留下飞机的阴影。30遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q形状（shape）：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。如飞机场、港湾设施在遥感图像中均具有特殊形状。用于判读的图像通常多是垂直拍摄的，遥感图像上表现的目标地物形状是顶视平面图，它不同于我们日常生活中
17、经常看到的物体形状。由于成像方式的不同，飞行姿态的改变或者地形起伏的变化，都会造成同一目标物在图像上呈现出不同的形状。解译时必须考虑遥感图像的成像方式。31遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q纹理（texture）：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。如航空像片上农田呈现的条带状纹理。纹理在高分辨率像片上可以形成目标物表面的质感，在视觉上看上去显得平滑或粗糙，幼年林看上去像天鹅绒样平滑，成年的针叶树林看上去很粗糙。纹理可以作为区别地物属性的重要依据。32遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q大小（size）：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积
18、的度量。它是遥感图像上测量目标地物最重要的数量特征之一。根据物体的大小可以推断物体的属性，有些地物如湖泊和池塘，主要依据它们的大小来区别。判读地物大小时必须考虑图像的比例尺。根据比例尺的大小可以计算或估算出图像上物体所对应的实际大小。影响图像上物体大小的因素有地面分辨率、物体本身亮度与周围亮度的对比关系等。33遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q位置（site）：指目标地物分布的地点。目标地物与其周围地理环境总是存在着一定的空间联系，并受周围地理环境的一定制约。位置是识别目标地物的基本特征之一，例如水田临近沟渠。位置分为地理位置、相对位置。依据遥感图像周框注记的地理经纬度位置，可以推
19、断出区域所处的温度带，依据相对位置，可以为具体目标地物解译提供重要判据，例如位于沼泽地的土壤多数为沼泽土。34遥感图像目标地物的识别特征n目标地物识别特征q图型（pattern）：目标地物有规律的排列而成的图形结构。例如住宅区建筑群在图像上呈现的图型，农田与周边的防护林构成的图型，以这种图型为线索可以容易地判别出目标物。q相关布局（association）：多个目标地物之间的空间配置关系。地面物体之间存在着密切的物质与能量上的联系，依据空间布局可以推断目标地物的属性。例如，学校教室与运动操场，货运码头与货物存储堆放区等都是地物相关布局的实例。35遥感图像目标地物的识别特征 地面各种目标地物在遥
20、感图像中存在着不同的色、形、位的差异，构成了可供识别的目标地物特征。目视解译人员依据目标地物的特征，作为分析、解译、理解和识别遥感图像的基础。36遥感图像目视判读n遥感摄影像片的判读n遥感扫描影像的判读n微波影像的判读n目视解译方法与基本步骤37遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的种类n遥感摄影像片的特点与解译标志n遥感摄影像片的判读方法38遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的种类 遥感探测中采用了多种遥感摄影像片，常见的包括可见光黑白像片、黑白红外像片、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片和热红外摄影像片。q可见光黑白像片采用的胶片乳剂感光范围在0.360.72m之间，它与人眼对光的敏感范围0.
21、40.7m接近，像片上的明暗色调与人们日常熟悉的真实景物明暗色调近似，与真实景物相比，像片上反差稍低，加上黑白像片多为航空像片，具有高分辨率，像片上的各种目标地物与现象很容易为人们判读。39遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的种类q黑白红外像片采用的胶片乳剂对蓝色、紫色、红色和近红外光敏感。由于植被类型在近红外波段具有较高的光谱反射率，采用红色滤光片对红外像片胶片曝光后，可以增强目标地物与背景的反差，大大增加不同植被之间的反差。我们在黑白红外像片上看到的地物色调，与人们日常熟悉的真实景物不同，它的明暗色调是由地物在近红外波段反射率强弱所决定的。40遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的种类q彩色像片
22、采用的胶片乳剂分别对蓝色、绿色和红色敏感，彩色胶片上记录的影像信息，经过显影洗印后获得的像片能够达到或接近天然彩色。它与人们日常熟悉的真实景物色彩非常相似，因此利用彩色像片解译要比黑白全色像片更加容易。采用航空彩色像片解译，可以提高判读精度，缩短解译时间，但是一些目标地物在可见光波段反差对比不明显，在彩色图像上则不易于判读。41遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的种类q彩红外像片的胶片乳剂分别对绿色、红色和近红外光敏感，经过显影洗印后获得的彩红外像片上各种地物颜色与人们日常熟悉的真实景物不同。原来的绿色地物被赋予蓝色，原来的红色地物被赋予绿色，反射红外线的地物被赋予红色。 42遥感摄影像片的判读
23、n遥感摄影像片的种类q多波段摄影像片，包括航空和航天两种类型。这种像片的优点是可以利用地物在不同波段具有不同的电磁波反射率和吸收率的特点，通过多波段黑白像片的比较来识别地物目标。它也可以选取同一地区三个波段像片进行组合，合成彩色图像来增强目标地物与背景之间的对比度。43遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的特点与解译标志q摄影像片的特点n遥感摄影像片绝大部分为大中比例尺像片，在像片中各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨，这为解译者提供了更多的依据。n遥感摄影像片绝大部分采用中心投影方式成像，对于没有经过正射纠正的遥感摄影像片，其边缘分布的高耸楼房或起伏形状的物体，其形状会有明显的变形。利用摄影
24、像片仅能定性了解不同地物类型的分布，如利用摄影像片了解城市轮廓，不同建筑物分布状况，主要道路，河流和湖泊，绿化用地和工厂分布位置，商业中心的位置等，但依据摄影像片制作城市土地利用现状图时，需要对摄影像片进行正射纠正。 44遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的特点与解译标志q摄影像片的特点n从航空像片上看到的是地物的顶部轮廓，这与我们日常生活中观察目标地物的视角不同。我们熟悉地物侧面形状，但不一定熟悉地物的顶部形状，因此，航空像片解译，需要利用熟悉的区域和熟悉的地物类型进行练习，掌握“鸟瞰”目标地物的经验和解译技巧。 45遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的特点与解译标志q摄影像片的解译标志为提高摄
25、影像片解译精度与解译速度，需要掌握摄影像片的解译标志。解译标志（又称判读标志）是指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像各种特征，这些特征能帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。解译标志分为直接判读标志和间接解译标志。 46遥感摄影像片的判读q摄影像片的解译标志n直接判读标志 直接判读标志是指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，它包括遥感摄影像片上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图型等，解译者利用直接解译标志可以直观识别遥感像片上的目标地物。航空摄影像片直接解译标志主要包括以下几种： 47遥感摄影像片的判读q直接解译标志n形状：形状描述了一个目标地物的外形与结构。地表分布
26、的目标物体都具有一定的几何形状，根据像片上物体特有的形态特征可以判断和识别目标地物。在大比例尺航空像片上，人造地物一般具有规则的几何外形和清晰的边界，例如楼房、道路等，自然地物往往具有不规则的外形和不规则的边界，例如湖泊、沙丘、山地等。48遥感摄影像片的判读q直接解译标志n大小：是在二维空间上对目标物体尺寸或面积的测量。在不知道像片比例尺时，比较两个物体的相对大小有助于我们识别它们的性质，例如单车道和多车道的街道宽度不同。如果知道了像片的比例尺，可以根据目标地物影像的尺寸直接算出它的实际大小和分布规模，也可以利用已知目标地物在像片上的尺寸来比较其他待识别的目标。当像片上线状地物与背景反差较大时
27、，其影像大小往往超出其按比例计算的尺寸。 49遥感摄影像片的判读q直接解译标志n色调与颜色：是地物波谱在像片上的表现。采用不同波段和使用不同感光胶片，其色调反映的意义是不同的。如在黑白红外像片上，茂密植被表现为浅白色调。在可见光黑白像片中，同样茂密的植被表现为灰暗色调。自然界各种颜色的物体在全色像片上表现为不同的色调。影像色调一般划分为710级灰阶。10个级别灰阶分别为白、灰白、淡灰、浅灰、灰、暗灰、深灰、淡黑、浅黑。黑。由于黑白航空像片上影响地物色调变化的因素很多，如太阳入射角和像片洗印情况等，判读时往往不是根据地物色调的分级来识别地物，而是根据各地物间色调的相对差异来区别地物的。50遥感摄
28、影像片的判读q直接解译标志n在目视解译中，人对颜色的分辨率远高于对色调的分辨率。试验表明，人眼只能分辨十几种灰度，但能够辨别出120多种颜色。因此，对于人眼来说，彩色像片的信息量高于黑白像片。在彩色像片上，不同地物可以表现为不同颜色的差异，也可以表现为色彩深浅（纯度）的差异。例如，彩色航空像片上，正常的针叶林呈深绿色，枯萎的植被则呈现为黄绿色。但由于人眼与传感器的光谱响应的差别以及其他因素的影响，真彩色图像也存在彩色失真现象。此外不同种类的彩色图像上，同一种目标地物的颜色也会不同。例如，针叶林在真彩色像片上表现为绿色，但在彩红外像片上则表现为红到品红的颜色。 51遥感摄影像片的判读q直接解译标
29、志n阴影：是像片上阳光被地物遮挡产生的影子。阴影在像片上表现为地物背光面形成的深色或黑色的色调。在航空像片上阴影分为两种：本影和落影。本影是地物未被阳光直接照射到的部分在像片上的构像，本影有助于地物获得立体感，如汽车的背光部分或低太阳角下的建筑物。落影是阳光直接照射物体时，物体投在地面上的影子在像片上的构像，如高架桥投在地面上的阴影。落影可以显示出物体的侧面形状，但在阴影内的地物，会因阴影的存在而影响到人们对它的识别。地物的阴影，随着太阳的方位角和高度角变化而变化，因此地物阴影因时因地而异。 52这张分辨率为1米的纽约曼哈顿的卫星照片，是 2000年6月30日由空间图像公司的 IKONOS 卫
30、星拍摄的。这张图像是从南方拍摄的，中间是 110 层高的世界贸易中心的双塔。532001年9月12日2001年9月15日54遥感摄影像片的判读q直接解译标志n纹理：是通过色调或颜色变化表现的细纹或细小的图案，这种细纹或细小的图案在某一确定的图像区域中以一定的规律重复出现。像片上的纹理可以揭示出目标地物的细部结构或内部细小的物体。目标地物的纹理特征与航空像片的比例尺有关。在大比例尺像片上，可显示出一个个树冠的纹理，据此可区分不同的树。而在比例尺较小的像片上，则表现为由一系列树冠的顶部构成的整个森林的纹理。同一个目标地物在不同太阳高度角下，也会具有不同的纹理特征。如黄土高原丘陵沟壑区，在太阳高度角
31、很大时，地表纹理比较平滑，在太阳高度角很小时，地表纹理比较粗糙。5556遥感摄影像片的判读q直接解译标志n图型：是目标地物以一定规律排列而成的图形结构。图型是一个综合性解译标志，它由形状、大小、色调、纹理等影像特征组合而成。人工地物往往具有某种特殊的图型。例如多个建筑物有序排列构成的街区，由教室、操场和跑道构成的学校，它们都具有一定的整体图型。自然界中，一些地物也具有特定的图型，如水系有树枝状、羽毛状和格网状等多种图型，它们综合反映了流域内地质构造和水文特征。地物的图型揭示了不同地物之间的内在联系，也为解译者识别这些地物提供了依据。5758遥感摄影像片的判读q直接解译标志n位置：指目标地物在空
32、间分布的地点。目标地物的位置与它的环境密切相关，据此可以识别一些目标地物或现象。如农田与水渠之间的位置，根据农田与水渠的相对位置可以判断该农田为水浇地、水田或旱地。位置与相关地物的联系可以作为判断推理的依据之一，如一条道路在河一侧中断，又在河另一侧出现并延伸到远方，据此可以推测此处为徒涉场或渡口。59遥感摄影像片的判读q间接解译标志间接解译标志是指能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，借助它可以推断与某地物属性相关的其他现象。遥感摄影像片上经常用到的间接解译标志有：n目标地物与其相关指示特征：例如，像片上河流边滩、沙嘴和心滩的形态特征是确定河流流向的间接解译标志。像片上呈线状延伸
33、的陡立三角面地形，是推断地质断层存在的间接标志。n地物与环境的关系：“植物是自然界的一面镜子”，可以根据有代表性的植物类型推断当地的生态环境，例如寒温带针叶林的存在说明该地区属于寒温带气候。60遥感摄影像片的判读q间接解译标志n目标地物与成像时间的关系：了解成像时间，有助于对目标地物的识别。例如，东部季风区夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，土壤含水量因此具有季节变化，河流与水库的水位也有季节变化。间接判读标志因地域和专业而异。建立和运用各种间接判读标志，一般需要有一定的专业知识和判读经验。熟悉和掌握遥感摄影像片特点与解译标志，对遥感摄影像片的判读大有帮助。61遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方
34、法q可见光黑白像片和黑白红外像片解译可见光黑白像片和黑白红外像片上，目标地物的形状和色调是识别地物的主要标志。由于人类习惯在可见光条件下观察地物，因此，可见光黑白像片上各种地物比较容易识别。黑白像片识别与解译的规律是：可见光范围内反射率高的地物，在航空像片（正片）上呈现淡白色调，反射率低的地物，在像片上呈现暗灰色调，如水泥路面呈现灰白色，而湖泊中的水体呈现深暗色。加上可见光黑白像片多数为大比例尺像片，地物形状特征明显，形状特征与色调特征等多种解译标志综合使用，可以提高目标地物的正确识别率。62遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q可见光黑白像片和黑白红外像片解译黑白红外像片上地物色调深浅
35、的解释不同于可见光黑白像片。在可见光黑白像片上，茂密植被的颜色为暗灰色，但在黑白红外像片上为浅灰色，这是因为植物的叶子在近红外具有强烈反射的特点。各种植被类型或植物处在不同的生长阶段或受不同环境的影响，其近红外线反射强度不同，在黑白红外像片上表现的明暗程度也不同，根据像片色调差异可以区分出不同的植被类型。63遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q可见光黑白像片和黑白红外像片解译物体在近红外波段的反射率高低决定了在黑白红外像片上影像色调的深浅，例如水体在近红外波段具有高的吸收率，很低的反射率，因此在黑白红外像片上呈现深灰色或灰黑色。同样是道路，水泥路面反射率高，影像色调浅，柏油路面反射率低
36、，影像色调深。农田土壤含水量的多寡，可以通过影像色调的深浅反映出来，含水量多，影像色调呈现暗灰色，含水量少，影像色调呈现灰白色。由于大气散射、吸收对红外波段摄影影响小，雾、烟尘对红外波段影响也小，利用红外摄影进行土地资源调查、洪水灾害评估，军事侦察是十分有效的。64遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q彩色像片与彩色红外像片解译遥感彩色像片基本反映了地物的天然色彩，地物类型间的细微差异可以通过色彩的变化表现出来，如清澈的水体呈现蓝绿色，而含有淤泥的水体为浅绿色。彩色像片上的丰富色彩提供了比可见光黑白像片更多的信息，其形状特征的识别类似于可见光黑白像片。利用彩色像片判读比可见光黑白像片更加
37、容易，也可以获得更多的信息。65遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q彩色像片与彩色红外像片解译由于受到大气散射与吸收的影响，在航空摄影高度相同的条件下，彩色摄影信息损失量远大于彩红外摄影，并且随着航摄高度增加，其损失的信息量也在加大，因此航空遥感中广泛使用彩色红外摄影，彩红外像片可以应用在许多领域。例如，正常生长的植物在0.68微米处附近反射率曲线有一段陡峭的上升，高反射率曲线落在近红外波段。在同一个生长季节中，正常生长的绿色植物在彩色红外像片上呈红色，受到虫害的植物，在植被的光谱特征上会有不同的反映。在虫害初期，人眼还看不出植被异常现象时，在彩色红外像片上却已显示出病变的色彩。彩红外
38、像片上遭受病虫害的植物显现为暗红色，严重的甚至达到浅青色。66遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q彩色像片与彩色红外像片解译彩色红外像片在识别伪装方面也有突出的功用。地球表面的各种地物，诸如土地、森林、农作物、房屋、道路、河流，它们在可见光与近红外波段都以自身的特性反射电磁波，因此它们具有不同的光谱特征。例如，采用绿色植物进行伪装的物体，其光谱特征与植被不同，在近红外像片上则呈紫红色，披盖绿色伪装物的目标地物在像片中呈蓝色，而正常的植被则呈现红色。因此，根据地物的光谱特征，容易区分出正常生长的植物和用植物伪装的目标地物。67遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q彩色像片与彩色红外
39、像片解译彩色红外像片判读时，应遵循的步骤：了解彩色红外摄影感光材料的特性和成像原理；熟悉各种地物在可见光和近红外光波段的反射光谱特性；建立地物的反射光谱特性与像片假彩色的对应关系；建立彩红外像片其他判读标志；遵循遥感解译步骤与方法对彩红外像片进行解译。68遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q彩色像片与彩色红外像片解译应注意：n在彩色红外像片上，植物的叶子因反射红外线而呈现为红色。各种植被类型或植物处在不同的生长阶段或受不同环境的影响，其光谱特性不同，因而在彩色红外像片上红色的深浅程度不同。如生长正常的针叶林颜色为红色到品红色，枯萎的植被呈现暗红色，即将枯死的植被呈现青色。n水体污染、泥
40、沙和水深等因素都对像片上水体的颜色产生影响，例如富营养化的水体呈现棕褐色至暗红色，含有泥沙或淤泥的水体呈现青色至浅蓝色，清洁的浅水呈青蓝色，水体很深并且洁净时呈现深蓝到暗黑色。因此，必须根据地面实际调查建立各种地物的判读标志，在判读中要考虑环境等多种因素的影响。69遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q热红外像片解译 地物具有反射、透射和发射电磁波的能力。在3.55.5微米和814微米热红外区间上，有两个重要的大气窗口，遥感器透过大气窗口可以探测地物表面发射的电磁波辐射，因此，热红外图像的成像原理不同于可见光和近红外像片。热红外像片记录了地物发射热红外线的强度。地物本身具有热辐射特性，各
41、种地物热辐射强度不同，在像片上具有不同的色调和形状构像，这是识别热红外像片地物类型的重要标志。70遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q热红外像片的直接解译标志n色调：是地物亮度温度的构像。判读热红外像片时，关键是要细致区分影像色调的差异。影像的不同灰度表征了地物不同的辐射特征。影像正片上深色调代表地物热辐射能力弱，浅色调代表地物热辐射能力强。各种地物热辐射状况的不同，在影像上形成了深浅不同的色调，这是判别地物的基础。71遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q热红外像片的直接解译标志n形状与大小：热红外探测器检测到物体温度与背景温度存在差异时，就能在影像上构成物体的“热分布”形状。
42、山区河流在白天拍摄的热红外像片上，呈现暗灰色调，这因为水体热容量大，增温慢，周围丘陵和山地增温快，成为一个热辐射区域。但对于夜间拍摄的山区河流，由于河水热容量大、散热慢，河流成为一个热辐射带，在热红外像片上为灰白色的飘带。由于河水表面热辐射特性基本相同，这个灰白色的飘带的形状基本反映了河流的形状特征。一般说来，物体的“热分布”形状不是它的真正形状（例如，高温目标的热扩散可导致物体形状扩大变形），除非物体表面热辐射能力处处相同。72遥感摄影像片的判读白天夜间73遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q热红外像片的直接解译标志n地物大小：地物的形状和热辐射特性影响物体在热红外像片上的尺寸。当高
43、温物体与背景具有明显热辐射差异时，即使很小的物体，如正在运转的发动机、高温喷气管、较小的火源，都可以在热红外像片上表现出来。由于高温物体向外辐射热源，因此其在影像中的大小往往比实际尺寸要大。但地物与背景之间温差很小时，地物的大小不易辨识。74遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q热红外像片的直接解译标志n阴影：热红外影像上的阴影是目标地物与背景之间辐射差异造成的，可分为冷阴影和暖阴影两种。例如，在烈日下飞机停放在飞机场，飞机遮挡了阳光直射，飞机下面被遮挡的地面与阳光直射的停机场接收的太阳辐射不同，它们发射的热辐射强度也不同。当飞机发动机发动时，高温热气流冲出，在地面留下很强的热辐射。飞机
44、起飞后对机场进行热红外摄影，可以在像片上看到飞机喷气尾流在地面形成的喷雾状白色调阴影（热阴影），以及飞机在地面上留下的黯黑色轮廓（冷阴影）。热红外像片上的军事目标阴影在军事侦察上是十分有价值的。75遥感摄影像片的判读76遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q根据热红外影像解译标志，可以识别不同的地物。n水体与道路：在白天热红外像片上，由于水体具有良好的传热性，一般呈暗色调。相比之下，道路在影像上呈浅灰色至白色，这因为构成道路的水泥、沥青等建筑材料，白天接受了大量太阳热能，又很快转换为热辐射的缘故。午夜以后获取的热红外像片，河流、湖泊等水体在影像上呈浅灰色至灰白色，而道路呈现暗黑色调，这因
45、为水体热容量大，散热慢，而道路在夜间散热快。在无法知道热红外像片是在白天或夜间拍摄时，可以凭借水体与道路的色调和形状来判断。白天热红外像片中，道路呈现亮色调，并可以看到道路两侧比较平直，有时还可以看到道路上的车辆。夜晚热红外像片中，河流呈现亮色调，并可以看到水体具有不规则的弯曲边界。77遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法n树林与草地：白天的热红外影像上，树林呈暗灰至灰黑色。这是因为在白天，树叶表面存在水汽蒸腾，降低了树叶表面温度，使树叶的温度比裸露地面的温度低。夜晚，树木在热红外影像上多呈浅灰色调，有时呈灰白色，这是因为树林覆盖下的地面热辐射使树冠增温。草地在夜晚热红外像片上呈黑色调或
46、暗灰色调，这是因为夜间草类很快地散发热量而冷却的缘故。78遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法n土壤：热红外影像上土壤含水量不同，其色调也不同。在午夜后拍摄的热红外影像中，土壤含水量高，呈现灰色或灰白色调，土壤含水量低呈现暗灰色或深灰色，这因为水体的热容量大，在夜间热红外辐射也强。79遥感摄影像片的判读n遥感摄影像片的判读方法q据有关研究，夜间的热红外航空像片比白天的解译效果要好，黎明前的热红外像片效果最佳，这因为夜间不受太阳辐射的干扰，热红外像片上色调差异主要取决于地物的温度和辐射热红外线的能力。q应当指出，天气状况对自然地物色调特征会造成一定影响。例如，连续的阴天，使得地物之间温差大
47、大减小，不同地物的差异难以在热红外影像上反映出来。大风会使物体表面热量散失，温度下降，地物色调特征不明显，或产生地物热影像位移等现象。相比之下，具有人工热源的人造地物，例如海洋上行驶的客轮，受气象条件的影响较小，其热成像比较稳定。目前，一些地球卫星也提供热红外遥感影像，其判读方法类似热红外航空像片，但影像分辨率低于热红外航空像片。80遥感扫描影像的判读n常见遥感扫描影像的主要特点n遥感扫描影像特征与解译方法81常见遥感扫描影像的主要特点nMSS影像为多光谱扫描仪（MultiSpectralScanner）获取的影像。第一颗至第三颗地球卫星（Landsat）上，反束光导管（RBV）摄像机获取的三
48、个波段摄影像片分别称为第1、23波段，多光谱扫描仪获取的4个波段为4、5、6、7波段（两个波段为可见光波段，两个波段为近红外波段）。第4、5颗星上多光谱扫描仪获取的4个波段扫描影像后重新被分别命名为1、2、3、4波段。波长（微米）波段波段序号地面分辨率（米）1、2、3号星4、5号星1、2、3号星4、5号星0.50.60.60.70.70.80.81.1绿色红色近红外近红外45671234797979798282828282常见遥感扫描影像的主要特点nMSS影像多光谱扫描仪探测器上获取的目标地物模拟信号经过模/数转换，以数字形式记录下不同波段的特征值，这些特征值经过采样与归一化处理，以64级辐射
49、亮度来描述不同地物的光谱特性。因此，MSS影像上每个像元可以具有063级亮度值，由于人眼只能分辨出十几种灰度，这些亮度值又按照一定的区间归并为14级灰度，当采用电子束扫描胶片使它曝光产生遥感影像时，每个像元的亮度值被转换为对应的灰阶，同时每幅遥感影像下部也曝光产生一个灰阶尺。像元的亮度值为0时，影像上像元的灰阶为黑色，像元的亮度值为63时，影像上像元灰队为白色，像元值从0向63增加时，其灰队也按照一定分级规则由黑转白。由于影像复制时像元灰阶与灰度尺受到同样因素的影响，这样解译者可以利用灰度尺来衡量像元的灰阶。83常见遥感扫描影像的主要特点nMSS影像严格说来，MSS像片的每一行不同部位的影像比
50、例尺都是不相同的。例如，Landsat-1在标准轨道高度上，瞬间视场对应的地面分辨率为79m，图像边缘比例尺变小。MSS图像像元是个矩形，它在卫星前进方向上的边长由MSS瞬间视场角决定，在扫描线方向（近似东西方向）像元边长是由像元采样速率决定的。84常见遥感扫描影像的主要特点nMSS各波段的应用q第4波段为绿色波段，对水体有一定透射能力，在清洁的水体中透射深度可达1020m，可以判读浅水地形和近海海水泥沙。由于植被在绿色波段有一个次反射峰，可以探测健康植被绿色反射率。q第5波段为红色波段，可用于城市研究，对道路、大型建筑工地、砂砾场和采矿区反映明显。对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物质与河水浑浊
51、度有明显反映。可区分沼泽地和沙地，可以利用植物绿色素吸收率进行植物分类。85常见遥感扫描影像的主要特点nMSS各波段的应用q第6波段为近红外波段，植被在此波段有强烈反射峰，可区分健康与病虫害植被。水体在此波段上具有强烈吸收作用，水体呈暗黑色，含水量大的土壤为深色调，含水量少的土壤色调较浅，水体与湿地反映明显。q第7波段也为近红外波段，植被在此波段有强烈反射峰，可用来测定生物量和监测作物长势。水体吸收率高，水体和湿地色调更深，海陆界线清晰。该波段还可用于地质研究，划出大型地质体的边界，区分规模较大的构造形迹或岩体。86常见遥感扫描影像的主要特点nTM影像为专题绘图仪（ThematicMapper
52、）获取的图像。从Landsat-4起，发射的卫星上加装了TM来获取地球表层信息。TM在光谱分辨率、辐射分辨率和地面分辨率方面都比MSS图像有较大改进。在光谱分辨率方面，它增加了蓝色波段、短波红外波段和热红外波段。遥感器设计制造人员根据MSS数据使用的经验与光谱适用范围研究结果，TM在波长范围与光谱位置上都作了调整。在辐射分辨率方面，TM采用双向扫描，改进了辐射测量精度，以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性，一些在MSS中无法觉察出的地物电磁波辐射中的细小变化，现在可以在TM波段内观测到。在地面分辨率方面，TM瞬间视场角对应的地面分辨率为30m（第6波段为120米）。87常见遥感扫描影像的
53、主要特点nTM影像1999年4月15日发射的Landsat-7，采用了ETM（增强加型专题绘图仪）遥感器来获取地球表层信息，它与TM的区别是增加了全色波段（0.5 0.9微米，分辨率为15m），并改进了热红外波段的空间分辨率（60米）。TM的主要应用范围88常见遥感扫描影像的主要特点nSPOT图像SPOT遥感影像产品包括：q1A级产品，包括70mm胶片、HDDT（高密度数字磁带）、CCT（计算机兼容磁带）和CD-ROM（光盘）上记录的影像数据，这种产品没有进行任何辐射与几何纠正，为SPOT数据的即时产品。q1B级产品，包括24mm胶片、HDDT、CCD、CD-ROM为载体的影像数据，这种产品对
54、原始数据进行了辐射与几何纠正。q2级产品，包括24mrn胶片、采用HDDT和CD-ROM记录的影像数据，采用69个地面控制点对每景图像做了几何精纠正，并且把遥感影像变换到某种地图投影上，例如UTM投影。q3级产品进行了正射纠正，通过控制点可以对相同地区两幅影像进行匹配。89常见遥感扫描影像的主要特点nSPOT图像主要应用领域 SPOT卫星的主要任务是监测自然资源分布，特别是监测农业、林业和矿产资源，观测植被生长状态与农田含水量等项，对农作物进行估产，了解城市建设与城市土地利用状况等。各个波段主要应用领域：q第一波段为绿色波段，该波段以叶绿素反射曲线的次高峰（0.55微米）为中点，可区分植被类型
55、和评估作物长势，对水体有一定的穿透深度，在干净水域能够穿透 1020 m的深度，可以区分人造地物类型。q第二波段为红色波段，该波段与MSS第5波段和TM第3波段很接近，在晴朗天气下，该波段的大气透过率约为90，是叶绿素反射曲线的低谷区，据此可以识别农作物类型，对城市道路、大型建筑工地反映明显，可用于地质解译，辨识石油带、岩石与矿物等。 90常见遥感扫描影像的主要特点nSPOT图像主要应用领域q第三波段为近红外波段，分别与MSS第7波段和TM第4波段接近。在晴朗天气下，该波段的大气透过率约为95，是叶绿素反射率曲线的强反射率区。据此可以监测作物长势，区分植被类型。在灰度图像上植被表现为浅白色调，
56、干净水域的水面反射率为1，水面呈黑色或者暗黑的色调，该波段图像可绘制水体边界。含水量大的土壤呈现深灰或暗黑色，含水量小的土壤呈现灰白色调，可用来探测土壤含水量。q第四波段为短波红外波段，这是SPOT新增加的一个波段，用于探测植物含水量及土壤湿度，区别云与雪。qSPOT全色波段，该波段的地面分辨率为10m，可用于调查城市土地利用现状、区分城市主要干道、识别大型建筑物，了解都市发展状况，据统计，城市总体规划中调查土地利用现状，购买SPOT影像的费用仅仅是航空摄影费用的10%，可节约投入成本。91nSPOT5SPOT5号卫星上搭载有三种成像装置，除了前几颗卫星上的高分辨率几何装置(HRG)和植被探测
57、器(VEGETATION)外，SPOT5更有一个高分辨率立体成像(HRS)装置。常见遥感扫描影像的主要特点92SPOT 5波 段高分辨率几何装置（HRG）植被成像装置（VGT）高分辨率立体装置（HRS）PA：0.49-0.69m 2.5m或5m-10mB0：0.43-0.47m -1km-B1：0.49-0.61m 10m-B2：0.61-0.68m 10m1km-B3：0.78-0.89m 10m1km-SWIR：1.58-1.75m 20m1km-93遥感扫描影像特征与解译方法n遥感扫描影像特征 目前经常使用的遥感扫描影像都是卫星遥感影像，如MSS、TM和SPOT遥感图像，这些影像具有以下
58、特征：q宏观综合概括性强：1景TM影像，其覆盖范围为34225km2。在影像中，大中地貌类型、山脉走向，水系类型，植被分布和大地构造均能清晰地表现出来。由于受遥感器瞬间视场角的限制，地面景物经过了自然的综合概括，目标地物仅保留了宏观特征，地物的表面细节和细微结构隐含在像元之中。例如，MSS遥感影像提供的地面信息，可以反映出水系的宏观特征，但河流细节特征不明显。空间分辨率高，可以提高景物细节的表现力，但也干扰了地表宏观特征的表现。94遥感扫描影像特征与解译方法n遥感扫描影像特征q信息量丰富：遥感扫描影像采用多波段记录地表各种地物的电磁波信息，MSS图像具有4个波段，TM图像具有7或8个波段，SP
59、OT图像具有5个波段，每个波段都提供了丰富的信息。例如，一景SPOT图像上全色波段具有6000*6000个像元，每个像元对于地面100m2的范围，信息量巨大。q动态观测：地球资源卫星与飞机不同，一旦发射进入太空，就一刻不停地围绕地球运转，以一定周期重复扫描地球表面，并向地面接收站及时发送最新获取的扫描影像。利用其遥感影像，可以对同地区感兴趣的目标地物进行动态监测，了解它们的变化。例如，利用TM图像监测郊区土地利用的变化，可了解城市化发展对郊区农用土地资源的影响。95遥感扫描影像特征与解译方法n主要解译方法 遥感扫描影像的判读，要遵循“先图外、后图内，先整体、后局部，勤对比，多分析”的原则。q“
60、先先图图外外、后后图图内内”是指遥感扫描影像判读时，首先要了解影像图框外提供的各种信息，即：图像覆盖的区域及其所处的地理位置；影像比例尺；影像重叠符号；影像注记；影像灰阶。了解图外相关信息后，再对影像进行判读。q判读时遵循“先先整整体体，后后局局部部”的原则，作整体的观察，了解各种地理环境要素在空间上的联系，综合分析目标地物与周围环境的关系。 q鉴于多光谱扫描影像可以同时获取多个波段的扫描图像，因此，必须遵循“勤勤对对比比，多多分分析析”判读原则，在判读过程中进行多波段、多时相、不同地物的对比分析： 96遥感扫描影像特征与解译方法n主要解译方法 遥感扫描影像解译标志在许多方面与航空摄影像片类似
61、，不重复介绍。由于卫星遥感影像一般比航空摄影像片比例尺要小，色调和颜色在遥感影像中具有主要作用，因此扫描影像解译，要重视色调和颜色解译标志的运用。 在运用色调和颜色解译标志对遥感影像解译过程中，应该注意一些影像解译标志往往带有区域性和条件性。影像色调、颜色、阴影、图型、纹理等解译标志也会因影像所在的区域、成像季节和环境条件的改变而变化，因此要根据具体情况，结合其他解译标志，如空间位置、形状等进行综合分析，可以借鉴前人的解译标志和解译经验，但不能生搬硬套，以免造成判读的错误。 97遥感扫描影像特征与解译方法n主要解译方法 根据目视判读实践，一般认为卫星影像解译比航空像片解译难度更大，因此，熟悉地
62、物在不同波段的光谱特性，了解地物在不同空间分辨率影像上的表现，以及在不同假彩色合成影像的表现，熟练掌握扫描影像解译标志与解译方法，对于提高目视解译水平是很有帮助的。 98微波影像的判读n微波影像的特点（略）n微波影像的应用范围n解译标志n微波影像的判读99微波影像的应用范围 在目前遥感成像技术所能利用的电磁波段中，微波波段是波长最长的一个波段，根据应用的需要，这个波段被细分为8个波段，其中成像雷达通常采用的波段有5个（Ka、X、C、L、P）。在地学研究领域，经常采用Ka及X波段成像雷达进行资源与环境调查。雷达影像可应用于以下领域：n 海洋环境调查。根据微波影像色调差异，可以获取海冰厚度、分布海
63、域、冰山高度、冰与水分布的边界，检测海洋大面积石油污染等。微波影像色调差异与浅海地形地貌具有一种直接相关性，从微波影像上可以了解浅海地形和水深状况。对微波影像作快速富里叶变换，可以确定二维海浪谱、海表面波的波长、波向和内波。 100微波影像的应用范围n地质制图和非金属矿产资源调查。雷达影像上断层和断裂带等线性构造明显，可以制作大面积小比例尺地质图，由于雷达对地表具有一定穿透能力，可识别埋藏在浅层地表的泥炭、煤等非金属矿产资源。n洪水动态监测与评估。1998年入汛以后，长江发生历史罕见的全流域性大洪水；嫩江、松花江也发生超历史记录的特大洪水。中科院中国遥感卫星地面站利用加拿大Radarsat微波
64、影像，与其他遥感卫星资料进行比较，对受灾地区进行全过程全流域的动态监测与评估。 101微波影像的应用范围n地貌研究和地图测绘。SAR的分辨力与距离是无关的，它不会随着距离的增加而降低。SAR能够以很高的分辨力提供详细的地面测绘资料和地形影像，它可以应用于地貌研究。为了获取地表三维信息，近年来干涉合成孔径雷达正逐步在地形测量中得到应用，它利用雷达的干涉技术来获取目标地物的高度信息，经过数据处理，干涉雷达数据可以形成高分辨率的三维图像，它的发展日益引起人们的重视。 n军事侦察。合成孔径雷达SAR采用侧视雷达成像，可以不直接飞越某一国家而能从边境另一侧对该国进行军事侦察。因此，在美国的综合机载侦察战
65、略中，SAR因其全天候能力而被列为基准的成像手段。装备SAR的飞机包括载人侦察机如U2和SR71间谍飞机，战斗机和轰炸机如F-15战斗机和F/A-18战斗轰炸机以及B2轰炸机。102解译标志 微波与地面目标地物互相作用方式不同于我们所熟悉的可见光和红外遥感。例如，地形对雷达能量的反射特性完全不同于可见光，目标地物表面粗糙程度和地形起伏对微波影像具有重要影响，因此，熟悉微波影像解译标志和主要地物影像特征，可以帮助我们更好地解译微波图像。 微波遥感影像解译标志包括n色调：雷达回波强度在微波影像上的表现。微波图像色调变化主要依赖于地形目标的后向散射特性，地物后向散射截面产生的强回波在影像正片呈现白色
66、调，弱回波信号在影像正片上呈现为灰暗色调，通过色调我们可以认识不同地物的后向散射特性，根据地物后向散射特性的分析可以识别目标地物的类型，因此，色调是微波影像最重要的解译标志。103解译标志n色调：单波段微波影像上色调由黑白和深浅不同的灰度组成。通常描述雷达影像色调程度的术语是白色、灰色、暗黑色和黑色，它分别与雷达回波的强、中、弱和无四种程度相对应。相邻雷达回波之间的色调密度之比为对比度，即反差。反差越大，在影像中发现目标的可能性越大。因此，增大反差可以提高解译质量。n阴影：阴影是微波影像上出现的无回波区，它是由于雷达和目标地物之间存在障碍物阻挡了雷达波的传播所造成的。地形起伏是造成微波影像上出
67、现阴影的主要原因之一。雷达阴影的长度与地形起伏的高度有关，同时又与雷达高度，隆起障碍物与雷达的距离等因素有关。104解译标志n形状：指目标地物轮廓或外形的雷达回波在微波影像上的构像。自然地物的轮廓或外形在影像上表现为不规则形状，如冲积扇、河漫滩、火山锥，褶皱、断层等。人造地物一般都有规则的几何形状。例如高层建筑物，在微波入射角度合适时，会产生强烈回波，在微波影像上形成L形状，容易与天然目标区分。n图型：微波影像的图型是某一群体各个要素在空间排列组合的构像，图型因土壤、植被、地表温度状况以及地貌要素形状的差异而有所不同。 105解译标志n纹理：指微波影像上周期性或随机性的色调变化。微波影像上的纹
68、理可分微细纹理、中等纹理和大纹理三个层次。 在具体运用微波影像解译标志时，应了解雷达波长、极化方式等，结合微波成像原理进行分析。例如，雷达波长直接影响到目标地物表面粗糙度的度量与它的复介电常数。106解译标志极化表示电磁辐射电场向量的振动方向，或者电场向量随时间变化时的空间取向。电场向量与地面平行的，称为水平极化；电场向量与地面垂直的，称为垂直极化；考虑到从雷达天线发射的微波必须采用固定的极化状态，从雷达天线接收的微波也必须采用固定的极化状态，这样组合起来极化方式具有四种类型，即发射微波与接收雷达回波均为水平极化或者垂直极化，也可以是发射微波为垂直极化(或水平极化)而接收雷达回波为水平极化(或
69、垂直极化)，后者又称为“正交极化”。极化方式不同，获得的微波遥感影像不同。在具体应用中，需要经过实际测试，才能知道地物对雷达回波的极化特性的影响。 107解译标志复介电常数是描述物体表面电性能的复数常数，地物的微波散射率是复介电常数的幅度函数，它是物体对电磁能量的反射率和电导率的指标。复介电常数高的地物包括：金属、植物、水田、含水大的地物等。在自然环境里，电导率大的物体散射率也大。108微波影像的判读进行雷达影像解译，需要具备微波遥感的基础理论知识，掌握各种目标地物的微波特性和微波与目标地物相互作用规律，同时也需要掌握微波影像的判读方法和技术。n微波与目标地物相互作用规律地物表面粗糙度是影响雷
70、达回波的主要因素，也是确定影像色调的主要因素之一。同一地物表面起伏高差，在不同波段上有着不同的地面粗糙度。例如，假设地物表面起伏高差0.5cm，在Ka波段（0.81.1cm)微波影像上为粗糙；在X波段(2.483.8cm)上为中间类型；在L波段(1530cm)则为平滑类型。因此，不同雷达波长下，同一目标地物的雷达影像不一样。在微波影像解译之前，要了解微波影像的成像波段及成像参数。109微波影像的判读n微波与目标地物相互作用规律当雷达波长固定时，目标地物表面的粗糙程度与雷达回波的强度具有对应关系：目标地物表面粗糙，后向散射强，微波影像呈现灰白或浅色调，例如翻耕过后的田地呈现灰白色，海面上的波浪为
71、浅白色；当目标地物表面粗糙度为中等时，后向散射变弱，微波影像呈现暗灰色调，例如平坦的地面土路。当地物表面为平滑表面时，后向散射很弱，微波影像呈现暗黑色调，例如大型机场的跑道。一般说来，平滑表面容易产生镜面反射，它使得入射的微波能量几乎全部被反射掉。110微波影像的判读n微波与目标地物相互作用规律微波影像能很好地显示地表的粗糙度。随着地面由平滑表面向粗糙表面过渡，后向反射逐渐增强，微波影像上的色调则逐渐由深变浅。目标地物几何特征对微波影像的构像具有重要影响。 人造目标地物一般具有规则的几何特征，它们在微波影像上的构像随着成像雷达视向的变化而不同。例如，当雷达视向与建筑物的墙面呈一合适方向时，呈现
72、为L形状的强回波。当雷达视向与建筑物的墙面呈另一方向时，回波很弱，目标影像几乎丢失。这种现象在城市建筑群微波成像中比较典型，平行于航线的街道，在影像上呈现一条条明亮清晰的平行线，而垂直于航线的街道在影像上几乎没有任何表现。111微波影像的判读n微波与目标地物相互作用规律 自然目标地物一般具有不规则的几何特征，地形的高低起伏会改变雷达波束入射角，这对微波成像具有重要影响。对于平坦地形，如果雷达波束的俯角沿途不变，则入射角将保持为常数，当地形坡度沿途改变时，存在两种情况；（1）当地形坡向面向雷达时，有效入射角随坡度角增大而减小，此时回波增强；（2）当地形坡向背向雷达时，有效入射角随坡度角增大而增大
73、，此时回波减弱。112微波影像的判读n微波与目标地物相互作用规律当山区的地形完全遮挡住雷达波束，在背向雷达一侧的地域会出现雷达波束照射不到的区域，产生阴影。同样高度的山地，离飞机越近时阴影越长，而飞行高度越高时，阴影越短。雷达阴影总是处于垂直飞行航线方向，当航线的高度和方向适宜时，可使整个区域的阴影一致。阴影给微波影像带来很强的反差和立体感，但也造成阴影处无法获得目标地物信息。因此，雷达影像上面向雷达的山坡，影像呈现灰白至白色，而背向雷达的山坡，影像是灰色至黯黑色，其他地形的色调则处于这两者之间，阴影区则为黑色。113微波影像的判读n微波与目标地物相互作用规律电导率大的物体散射率也大，在微波影
74、像上为明晰的浅色调影像。电导率小的物体，散射率也小，微波影像上呈深色调。例如土壤含水量大，导电性能好，复介电常数大，其后向散射率也大，在微波影像上，水田呈浅淡色调，旱田呈深灰或暗色调就是这个道理。许多目标地物影像的色调灰度是相对稳定的，如高大光滑表面的建筑物和钢结构的桥梁，后向散射强，一般都是呈现强回波。114微波影像的判读n微波影像的判读方法 微波影像的判读方法和技术不同于航空像片。由于雷达波束是侧视的，微波是不可见的，因此微波影像不同于眼睛或摄像机获得的那种图像。微波影像的判读，应遵循以下方法：q采用由已知到未知的方法利用有关资料熟悉解译区域，有条件时可以拿微波影像到实地去调查，从宏观特征
75、入手，对需要判读的内容，可以把微波影像与专题图结合起来，反复对比目标地物的影像特征，建立地物解译标志，在此基础上完成对微波影像的解译。 115微波影像的判读n微波影像的判读方法q对微波影像进行投影纠正可与TM或SPOT等影像进行信息复合，构成假彩色图像，利用TM或SPOT等影像增加辅助解译信息，进行微波影像解译。q利用同一航高的侧视雷达在另一侧对同一地区两次成像，或者利用不同航高的侧视雷达在同一侧对同一地区两次成像，获得可产生视差的影像，对微波影像进行立体观察，获取不同地形或高差，或对其他目标地物进行解译。 116目视解译方法与步骤n目视解译方法 遥感影像目视解译方法是指根据遥感影像目视解译标
76、志和解译经验，识别目标地物的办法与技巧。常用的方法有以下几种：q直接判读法 是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。例如，在可见光黑白像片上，水体对光线的吸收率强，反射率低，水体呈现灰黑到黑色，根据色调可以从影像上直接判读出水体，根据水体的形状则可以直接分辨出水体是河流，或者是湖泊。在MSS4、5、7三波段假彩色影像上，植被颜色为红色，根据地物颜色色调，可以直接区别植物与背景。117目视解译方法与步骤n目视解译方法q对比分析法 此方法包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相动态对比法。n同类地物对比分析法是在同一景遥感影像上，由已知地物推出未知目标地物的方法。
77、例如，在大、中比例尺航空摄影像片上识别居民点，我们一般都比较熟悉城市的特点，可以根据城市具有街道纵横交错、大面积浅灰色调的特点与其他居民点进行对比分析，从众多的居民点中将城市从背景中识别出来，也可以通过比较浅灰色调居民点的大小，将城镇与村庄区别开来。 118目视解译方法与步骤n目视解译方法q对比分析法n空间对比分析法是根据待判读区域的特点，选择另一个熟悉的与遥感图像区域特征类似的影像，将两个影像相互对比分析，由已知影像为依据判读未知影像的一种方法。例如，两张地域相邻的彩红外航空像片，其中一张经过解译，并通过实地验证，解译者对它很熟悉，因此就可以利用这张彩红外航空像片与另一张彩红外航空像片相互比
78、较，从“已知”到未知，加快对地物的解译速度。使用空间对比分析法应注意对比的区域应该是自然地理特征基本相似的，即应在同一个温度带，并且干湿状况相差不大。 119目视解译方法与步骤n目视解译方法q对比分析法n时相动态对比法，是利用同一地区不同时间成像的遥感影像加以对比分析，了解同一目标地物动态变化的一种解译方法。例如，遥感影像中河流在洪水季节与枯水季节中的变化。利用时相动态对比法可进行洪水淹没损失评估，或其他一些自然灾害损失评估。 120目视解译方法与步骤n目视解译方法q信息复合法 利用透明专题图或者透明地形图与遥感图像重合，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。例
79、如TM影像图，覆盖的区域大，影像上土壤特征表现不明显，为了提高土壤类型解译精度，可以使用信息复合法，利用植被类型图增加辅助信息。从地带性分异规律可知，太阳辐射能在地表沿纬度变化也会导致土壤与植被呈现地带性变化，植被类型提供的信息有助于对土壤类型的识别。 121目视解译方法与步骤n目视解译方法q信息复合法 等高线对识别地貌类型、土壤类型和植被类型也有一定的辅助作用。例如在卫星影像上，高山和中山多呈条块状、棱状、肋骨状或树枝状图型。等高线与卫星影像复合，可以提供高程信息，这有助于中高山地貌类型的划分。使用信息复合法的关键是遥感影像图必须与等高线图等辅助图件严格配准，这才能保证地物边界的精度。 12
80、2目视解译方法与步骤n目视解译方法q综合推理法 综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。例如，铁道延伸到大山脚下，突然中断，可以推断出有铁路隧道通过山中。在摄影航空像片中，公路在像片上的构像为狭长带状，在晴朗天气下成像时，公路因为平坦，反射率高，影像上呈现灰白或浅灰色调，铁路在形状上构像与公路相似，但色调为灰色或深灰色，从色调上比较易于识别，但在大雨过后成像的航空像片上，公路因路面积水，影像色调也呈现灰色至深灰色，很难依据色调将公路与铁路区分，此时就需要采用综合推理法，因汽车转弯相对灵活，公路转弯处半径很小，而火车转弯不灵活，铁路在转弯处半径很大。此外，铁路在
81、道口与公路或大路直角相交，而大路与公路既有直角相交，也有锐角相交。铁路每隔一定距离就有一个车站，根据这些特征综合分析，就可以将公路与铁路区别开来。 123目视解译方法与步骤n目视解译方法q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。例如，利用地理相关分析法分析洪冲积扇各种地理要素的关系。山地河流出山后，因比降变小，动能减小，水流速度变慢，常在山地到平原过渡带形成巨大的洪冲积扇，其物质分布带有明显的分选性。冲积扇上中部，主要由沙砾物质组成，呈灰白色和淡灰色，由于土层保肥与保水性差，一般无植物生长。冲积扇
82、的中下段，因水流分选作用，扇面为粉沙或者黏土覆盖，土壤有一定保肥与保水能力，植物在夏季的标准假彩色图像上呈现红色或者粉红色。冲积扇前沿的洼地，地势低洼，遥感影像色调较深，表明有地下水溢出地面，影像上灰白色小斑块表明土壤存在盐渍化。 124目视解译方法与步骤n遥感图像目视解译步骤 遥感影像目视解译是一项认真细致的工作，解译人员必须遵循一定行之有效的基本程序与步骤，才能够更好地完成解译任务。q目视解译准备工作阶段n明确解译任务与要求；n收集与分析有关资料；n选择合适波段与恰当时相的遥感影像。125目视解译方法与步骤n遥感图像目视解译步骤q初步解译与判读区的野外考察n初步解译的主要任务是掌握解译区域
83、特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。n在室内初步解译的工作重点是建立影像解译标准，为了保证解译标志的正确性和可靠性，必须进行解译区的野外调查。野外调查之前，需要制定野外调查方案与调查路线。n在野外调查中，为了建立研究区的判读标志，必须做大量认真细致的工作，填写各种地物的判读标志登记表，以作为建立地区性的判读标志的依据。在此基础上，制订出影像判读的专题分类系统，根据目标地物与影像特征之间的关系，通过影像反复判读和野外对比检验，建立遥感影像判读标志。 126目视解译方法与步骤n遥感图像目视解译步骤q室内详细判读n在专题内容判读中，除了遵循“全面观察、综合分析
84、”的原则外，在解译中还应该做到：统筹规划、分区判读，由表及里，循序渐进，去伪存真，静心解译。n室内详细判读过程中，对于复杂的地物现象，可以综合运用各种解译方法，可以避免一种解译方法固有的局限性，提高影像解译质量。 n无论应用何种解译方法，都应把握目标物体的综合特征，重视解译标志的综合运用，提高解译质量和解译精度。对于有经验的目视解译人员来说，还可以利用遥感影像成像时刻、季节、遥感影像种类和比例尺等间接解译标志来识别目标地物，提高解译的准确性。 n在详细判读过程中，要及时将解译中出现的疑难点、边界不清楚的地方和有待验证的问题详细记录下来，留待野外验证与补判阶段解决。 127目视解译方法与步骤n遥
85、感图像目视解译步骤q野外验证与补判 野外验证指再次到遥感影像判读区去实地核实解译的结果。主要内容包括两方面：n检验专题解译中图斑的内容是否正确。n验证图斑界线是否定位准确，并根据野外实际考察情况修正目标地物的分布界线。 疑难问题的补判是对室内目视判读中遗留的疑难问题的再次解译。其方法是根据解译过程中的详细记录，找到疑难问题的地点，通过实际观察或调查，确定其地物属性。若疑难问题具有代表性，应建立新的判读标志。根据野外验证情况，对遥感影像进行再次解译。 128目视解译方法与步骤n遥感图像目视解译步骤q目视解译成果的转绘与制图 遥感图像目视判读成果，一般以专题图或遥感影像图的形式表现出来。 129遥
86、感影像制图遥感技术的发展，导致了地图制作方法的变化。1943年德国开始利用航空像片制作各种比例尺的影像地图。1945年前后美国开始生产影像地图，中国在20世纪70年代开始研制影像地图。由于遥感影像地图结合了遥感影像与地图的各自优点，比遥感影像具有可读性和可量测性，比普通地图更加客观真实，信息量更加丰富，因此日益受到人们的重视。 130遥感影像地图遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。在遥感影像地图中，图面内容要素主要由影像构成，辅助以一定地图符号来表现或说明制图对象，与普通地图相比，影像地图具有丰富的地面信息，内容层次分明，图面清晰易读，充分表
87、现出影像与地图的双重优势。131遥感影像地图影像地图按其表现内容分为普通影像地图和专题影像地图。n普通遥感影像地图是在遥感影像中综合、均衡、全面地反映一定制图区域内的自然要素和社会经济内容，包含等高线、水系、地貌、植被、居民点、交通网、境界线等制图对象。n专题遥感影像地图是在遥感影像中突出而较完备地表示一种或几种自然要素或社会经济要素，如土地利用专题图，植被类型图等，这些专题内容是通过遥感影像信息增强和符号注记来予以突出表现的。132遥感影像地图按照获取遥感信息传感器的不同，遥感影像地图可以分为航空摄影影像地图、扫描影像地图和雷达影像地图。此外，这些影像都具有比例尺、地理坐标等数学基础，采用线
88、划符号表示的制图对象，地名注记和说明注记等，大比例尺普通影像图还具有等高线和高程注记。133遥感影像地图遥感影像地图具有以下主要特征：n丰富的信息量：它与普通线划地图相比，没有信息空白区域，彩色影像地图的信息量远远超过线划地图。利用遥感影像地图可以解译出大量制图对象的信息，因此，普通影像地图具有补充和替代地形图的作用。n直观形象性：遥感影像是制图区域地理环境与制图对象进行“自然概括”后的构像，通过正射投影纠正和几何纠正等处理后，它能够直观形象地反映地势的起伏，河流蜿蜒曲折的形态，增加了影像地图的可读性。134遥感影像地图遥感影像地图具有以下主要特征：n具有一定数学基础：经过投影纠正和几何纠正处
89、理后的遥感影像，每个像素点都具有自己的坐标位置，根据地图比例尺与坐标网可以进行量测。n现势性强：遥感影像获取地面信息快，成图周期短，能够反映制图区域当前的状况，具有很强的现势性，对于人迹罕至地区，如沼泽地、沙漠、崇山峻岭，利用遥感影像制作遥感影像地图，更能显示出遥感影像地图的优越性。135遥感影像地图目前，不少国家利用航空像片生产了1：500、1：1000和1：2000的超大比例尺正射影像地图以满足城市发展和工程建设的需要，也有一些国家利用卫星遥感影像制作了1：100万或1：400万卫星遥感影像地图，以反映国家所处的地理环境，不少区域和部门利用SPOT或TM卫星影像制作彩色影像地图，以了解区域
90、发展和地理环境特征。136遥感影像地图遥感影像地图发展具有广阔前景，一些新型影像地图的问世，代表了影像地图制作技术发展的主要趋势：n电子影像地图：这种影像图以数字形式存贮在磁盘、光盘或磁带等存贮介质上，需要时可由电子计算机的输出设备（如绘图机、显示屏幕等）恢复为影像地图。这种影像图与传统的影像地图相比较，仍然保留了影像地图的基本特征，例如数学基础、图例、符号、色彩等。主要差异在于载荷影像地图信息的介质不同。电子影像地图的制作与使用必须依赖于计算机系统。137遥感影像地图n多媒体影像地图：这种地图是电子地图的进一步发展。传统的影像地图主要给人提供视觉信息，多媒体影像地图则增加了声音和触摸功能，用
91、户可以通过触摸屏甚至是声音来对多媒体影像地图进行操作，系统可以将用户选择的影像区域放大，直观、形象的影像信息再配以生动的声音解说等，使影像地图信息的传输和表达更加有效。138遥感影像地图n立体全息影像地图：这种影像地图利用从不同角度摄影获取的区域重叠的两张影像构成像对，阅读时需戴上偏振滤光眼镜，使重建光束正交偏振，将左右两幅影像分开，使得左眼看左面影像，右眼看右边影像，利用人类生理视差，就可以看到立体影像。139常规制作遥感影像图n一般说来，航空摄影像片主要用于大比例尺影像地图的编制，卫星扫描影像主要用于中小比例尺影像地图的编制。常规编制流程的第一步是根据任务要求对影像地图进行设计。影像地图设
92、计包括根据用图的要求恰当地选择影像地图内容，探讨自然与社会现象的专题表示方法，影像制图资料分析和制图数据处理，地图图面配置，影像地图生产流程，生产技术措施和质量管理方法等。140常规制作遥感影像图n遥感影像的选择、处理和识别是提高影像制图质量与精度的关键，对于不同专题影像地图来说，选择恰当时相和波段是至关重要的。为了增加遥感影像的可读性，需要对选定的遥感影像进行增强处理或除噪，并对专题内容进行目视解译。141常规制作遥感影像图n地理基础底图的选取。地理基础底图是遥感影像制图的基础，它用来显示制图要素的空间位置和区域地理背景，对遥感影像进行几何纠正。遥感制图一般选取地形图作为地理基础底图。这因为
93、地形图具有统一的大地控制基础、统一的地图投影、分幅编号、规范和图式，其特点是综合、全面地反映制图区域内的自然要素和社会经济现象，这便于抽取其中一种或几种自然要素或社会经济要素作为符号或注记，以弥补遥感影像在某些方面的不足。例如，在制作影像地图时，可以将地形图上的等高线、行政区划界线和境界线等内容添加到遥感影像上，也可以采用不同符号将不同等级居民点、交通道路网在影像地图上表现出来。地理底图的区域范围和专题要素的选取取决于制图目的和实际需要。142常规制作遥感影像图n影像几何纠正。对于航空影像，若所摄地区为平坦地区，则采用光学机械纠正的方法。在影像上选取适当分布的四个以上明显地物点作为纠正点，点的
94、坐标可野外实测，在纠正仪上进行几何纠正。若所摄地区有地形起伏，可采用微分纠正的方法进行几何纠正。对于卫星影像，可在影像图和地理基础底图上选择均匀分布的控制点，点数与区域大小和选择的纠正模型要求有关。点的坐标可在底图上量取，采用多项式拟合方法进行几何纠正，如果需要可以同时镶嵌影像图。143常规制作遥感影像图n在此基础上，制作线划注记版，并在遥感影像图上套合地图基本要素，例如经纬网、高程点、等高线、交通网、居民点等，利用摄像仪或复照仪对影像图和线划注记版摄像，形成遥感影像地图彩色负片，利用负片可以洗印遥感影像地图正片。n遥感影像地图印制过程包括：将彩色负片拿到电分机上，经过色彩平衡、校正后输出分色
95、要素片，将分色片进行套印，可以大批印刷遥感影像地图。从影像视觉效果看，洗印的遥感影像地图质量比印刷的质量要更好一些，但成本价格要高得多。144计算机辅助遥感制图计算机辅助遥感制图是在计算机系统支持下，根据地图制图原理，应用数字图像处理技术和数字地图编辑加工技术，实现遥感影像地图制作和成果表现的技术方法。计算机辅助遥感制图是在20世纪70年代以后发展起来的新方法，它是数字制图和遥感图像处理等技术的结合。与遥感影像图的常规编制方法相比，它简化与革新了影像地图编制工艺，改善了影像制图条件，提高了遥感影像上配置符号注记的灵活性，缩短了成图周期，降低了劳动强度，是具有发展潜力的遥感影像制图新技术。145
96、计算机辅助遥感制图计算机辅助遥感制图，需要计算机硬件和软件的支持。硬件由计算机和各种图像与图形输入、输出设备构成，其中计算机是遥感制图的核心设备，用于控制整个遥感制图过程，进行遥感图像数据的处理与分类以及数字地图的编辑修改。输入设备主要是扫描仪和手扶跟踪数字化仪，其功能是将地理基础底图和遥感影像进行数字化，以便计算机编辑和处理；输出设备可以将计算机存贮的数字影像转换成以多种形式表现的或不同介质记录的影像地图，它包括计算机显示器、打印机、绘图仪和激光照排机等。软件控制硬件自动地执行和实现影像地图制作，由于影像地图制作过程复杂，软件的类型和功能也多种多样。目前从遥感影像和地理基础底图输入、图像处理
97、、数字地图编辑、地图整饰、直至输出分色胶片、印刷打样等影像制图环节都有相应的软件支持。146计算机辅助遥感制图计算机辅助遥感制图的基本过程和方法包括：n遥感影像信息选取与数字化：根据影像制图要求，选取合适时相、恰当波段与指定地区的遥感图像，需要镶嵌的多景遥感图像宜选用同一颗卫星获取的图像或胶片，非同一颗卫星图像时，也应选择时相接近的影像或胶片，检查所选的影像质量，制图区域范围内不应有云或云量低于10。n地理基础底图的选取与数字化n遥感影像几何纠正与图像处理n遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接：如果制图区域范围很大，一景遥感影像不能覆盖全部区域，或一幅地理基础底图不能覆盖全部区域，这就需要进行遥感影
98、像镶嵌或地理基础底图拼接。147计算机辅助遥感制图计算机辅助遥感制图的基本过程和方法包括：n遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接q镶嵌时，要注意使镶嵌的影像投影相同、比例尺一致，有足够的重叠区域。q图像的时相应保持基本一致，尤其季节差不宜过大。q多幅图像镶嵌时，应以最中间一幅图像为基准，进行几何拼接和灰度平衡，以减少累积误差。q镶嵌结果在整体上质量满足要求，但局部的几何和灰度误差不符合要求时，应对图像局部区域进行二次几何校正和灰度调整。q多幅地理基础底图拼接可以利用GIS提供的地图拼接功能进行。148计算机辅助遥感制图计算机辅助遥感制图的基本过程和方法包括：n地理基础底图与遥感影像复合：同一区域的图
99、像与图形准确套合，但它们在数据库中仍然是以不同数据层的形式存在的。复合目的是提高遥感影像地图的定位精度和解译效果。n符号注记图层生成：注记是对某种地物属性的补充说明，如在影像图上可注记街道名称、山峰和河流名称，标明山峰的高程，这些注记可以提高影像地图的易读性。符号与注记可以利用图形软件交互式添加在新的数据图层中。149计算机辅助遥感制图计算机辅助遥感制图的基本过程和方法包括：n影像地图图面配置：图面配置的要求是保持影像地图上信息量均衡和便于用图者使用。合理设计与配置地图图面可以提高影像地图表现的艺术性。一般商业GIS软件和计算机辅助制图软件都提供了交互式图面配置功能。图面配置的内容包括影像地图
100、放置的位置、图例、参考图、比例尺、指北箭头、图幅边框等。n以上工作完成后，就可以生成数字影像地图的原图。1503.3 遥感数字图像信息提取3.3.1遥感数字图像的概念q图象、数字图象q遥感数字图象3.3.2遥感数字图像处理q遥感数字图像的获取q遥感数字图像预处理q遥感数字图像的变换、增强和融合q遥感数字图像分析1513.3.1 遥感数字图像的概念l图象、数字图象物理世界中客观对象的一种表示u数字图像客体或可见图像的数字表述。它实际上是具有某种数值的一些点按行(横)和列(纵)排成的二维矩阵u模拟图像指空间坐标和明暗程度都连续变化的、计算机无法直接处理的图像1523.3.1 遥感数字图像的概念l遥
101、感数字图象指以遥感方式获得的以数字形式表述的遥感影像遥感数字图像最基本的单位是像素像素的属性特征常用灰度值来表示，即该像素位置上亮暗程度的整数值1533.3.2 遥感数字图像处理l一、遥感数字图像的获取一、遥感数字图像的获取 通过接收、记录目标物的电磁波特征的仪器，即传感器获得的数字图像获取过程1543.3.2 遥感数字图像处理二、遥感数字图像预处理u1、辐射校正消除图像数据中依附在辐射亮度里的各种失真的过程称为辐射校正。完整的辐射校正包括遥感器校正、大气校正，以及太阳高度和地形校正。遥感器纠正：遥感器的设计大气辐射纠正：地形辐射纠正：需要DEM地物反射模型纠正：需要和成像时刻取得同步的地面地
102、物光谱测量数据1553.3.2 遥感数字图像处理大气纠正方法以红外波段最低值校正可见光波段回归法相对散射模型1563.3.2 遥感数字图像处理以红外波段最低值校正可见光波段q前提假设：大气散射的影响主要在短波波段，红外波段中清洁的水体几乎不受影响，反射率值应当为0。由于散射影响，而使得水体的反射率不等于0，推定是由于受到了天空辐射项的影响。q直方图法确定q纠正方法：差值法1573.3.2 遥感数字图像处理回归法l原理l选择可见光和红外波段进行2维散点图，建立线性回归方程。1583.3.2 遥感数字图像处理相对散射模型qSTEP1:根据某个可见光波段的直方图选出黑暗地物的初始灰雾值；qSTEP2
103、:根据此灰雾值的幅度确定大气类型（选择合适的散射模型）；qSTEP3:根据模型和初始灰雾值预测其它波段的灰雾值；qSTEP4:对每个波段进行大气纠正。1593.3.2 遥感数字图像处理地形辐射纠正q需要DEMq简单的处理方法比值法：有效消除阴影的影响。1603.3.2 遥感数字图像处理2、几何校正造成几何位置的畸变有原因：q遥感器本身引起的畸变q外部因素引起的畸变q处理过程中引起的畸变1613.3.2 遥感数字图像处理遥感器本身引起的几何畸变与遥感器的结构、特性和工作方式不同而异。这些因素主要包括：1）透镜的辐射方向畸变像差；2）透镜的切线方向畸变像差；3）透镜的焦距误差；4）透镜的光轴与投影
104、面不正交；5）图像的投影面非平面；6）探测元件排列不整齐；7）采样速率的变化；8）采样时刻的偏差;9)扫描镜的扫描速度变化。n n 遥感器本身引起的畸变遥感器本身引起的畸变1623.3.2 遥感数字图像处理影响图像变形的外部因素包括：1）地球的曲率2）大气密度差引起的折光3）地形起伏4）地球自传5）遥感器轨道位置和姿态等n n 外部因素引起的畸变外部因素引起的畸变1633.3.2 遥感数字图像处理遥感器轨道位置和姿态引起的误差遥感器轨道位置和姿态引起的误差地球自传引起的误差1643.3.2 遥感数字图像处理地球曲率和地形起伏引起的误差地球曲率和地形起伏引起的误差遥感器轨道位置和姿态引起的误差遥
105、感器轨道位置和姿态引起的误差1653.3.2 遥感数字图像处理 遥感图像再处理过程中产生的误差，主要是由于处理设备产生的噪声引起的。q传输、复制q光学q数字n n 处理过程中引起的畸变处理过程中引起的畸变1663.3.2 遥感数字图像处理n遥感图像的几何纠正方法遥感图像的几何纠正方法q遥感图象的几何粗处理和精处理q遥感图像的几何纠正按照处理方式分为光学纠正和数字纠正q光学纠正主要用于早期的遥感图像的处理中，现在的应用已经不多。除了对框幅式的航空照片（中心投影）可以进行比较严密的纠正以外，对于大多数动态获得的遥感影像只能进行近似的纠正1673.3.2 遥感数字图像处理l数字图象几何纠正：通过计算
106、机对离散结构的数字图像中的每一个像元逐个进行纠正处理的方法。l几何精校正是指利用地面控制点使遥感图像的几何位置符合某种地理系统，与地图配准，并调整亮度值。也就是在遥感图像的像元与地面实际位置之间建立数学关系，将畸变图像空间中的全部像元转换到校正图像空间去。l内容一般包括两个方面：一个是图像像元空间位置的变换，另一个是像元灰度值的重采样。1683.3.2 遥感数字图像处理n几何精校正具体步骤：q选取地面控制点（GCP）q选择空间变换函数q重采样和内插最邻近内插法双线性内插三次卷积内插1693.3.2 遥感数字图像处理数字图象的纠正过程数字图象的纠正过程纠正的函数可有多种选择：多项式方法、共线方程
107、方法、随机场内插方法等等。其中多项式方法的应用最为普遍。1703.3.2 遥感数字图像处理l三、遥感数字图像的变换、增强和融合三、遥感数字图像的变换、增强和融合 1.遥感数字图像变换u概念：图像变换指的是将图像从空间域转换到变换域例如频率域的过程。进行图像变换的目的就是为了使图像的处理过程简化。u作用：通过图像变换简单而有效的实现增强处理通过图像变换可以对图像进行特征抽取。1713.3.2 遥感数字图像处理快速傅立叶变换q目的进行数据压缩、图像的增强、特征提取q方法信号处理中的频率域分析方法q步骤选择适当的变换函数进行傅里叶变换分析变换的结果进行傅里叶逆变换1723.3.2 遥感数字图像处理K
108、L变换q目的n减少图像波段之间的相关性，去除多余的信息，减少图像的数据量q方法n统计学中的正交变换方法q性质和特点q步骤n进行数据统计n进行主成分分析n进行旋转变换和逆变换1733.3.2 遥感数字图像处理KT变换q目的n分离和消除干扰信息n突出研究的专题信息q方法n几何中的坐标旋转方法q性质和特点q步骤n作两个波段的散点图n分析灰度值的变换特点1743.3.2 遥感数字图像处理2.遥感数字图像增强l1、反差增强图像反差增强又称对比度增强u灰度拉伸根据原图像的直方图确定需要做拉伸变换的灰度值区间，然后把这一（或一些）灰度值区间按某种直线或曲线方程关系拉伸或压缩而成为变换后的灰度值区间直方图线性
109、拉伸直方图分段线性拉伸非线性拉伸变换1753.3.2 遥感数字图像处理u直方图均衡化q变换后的直方图接近均匀分布。即图象中每一灰度级的像元数目大致相同。q使得面积最大的地物细节得以增强，而面积小的地物与其灰度接近的地物进行合并，形成综合地物。减少灰度等级换取对比度的增大。原直方图：均衡后直方图：176原图及其直方图均衡后的图和直方图1773.3.2 遥感数字图像处理u直方图匹配q将原始图象转换为给定直方图的图象q各种拉伸以后虽然对于感兴趣的地物提高了分辨能力，但同时也造成了信息损失。1783.3.2 遥感数字图像处理l2、空间域图像增强空间域图像增强处理是应用某种数学模式直接改变图像像元灰度值
110、的变换。这种变换与像元的坐标无关，只改变像元点的灰度深浅程度。即改变了图像的对比度，这样图像中的某些信息被突出（可能也有些信息被压抑了）达到了图像增强的目的。可分为单点处理和邻域处理1793.3.2 遥感数字图像处理u边缘增强突出目标的轮廓或边缘信息，主要是通过微分法实现的梯度法和拉普拉斯算子法u平滑滤波低频增强的空间域滤波技术。它可以滤掉由于孤立的单点噪声而引起的灰度偏差u中值滤波u定向滤波1803.3.2 遥感数字图像处理l3、频率域图像增强高通滤波（锐化）低通滤波（平滑）带通滤波（突出地物）同态滤波（改善图像质量）1813.3.2 遥感数字图像处理l4、代数运算增强q基本代数运算n差值运
111、算两个波段的差值n比值运算两个波段的比值q应用1823.3.2 遥感数字图像处理u差值运算q利用不同地物之间光谱的特征q有利于突出目标与背景反差小的信息红外波段-红波段，突出植被实实例例B4-B31833.3.2 遥感数字图像处理u比值运算q两个波段的比值q目的减轻地形的干扰q如果阴坡的坡度大于太阳高度角，则难于处理扩展地物，特别是植被间的光谱差异抑制大气的影响减少了数据之间的相关性1843.3.2 遥感数字图像处理l植被指数NDVITM4/TM3l其他林业上常用n4/2(3),5/1,7/3(2)n4/3(2),5/1,3/2(1)常用的比值1853.3.2 遥感数字图像处理二 应用实例ND
112、VI1863.3.2 遥感数字图像处理TM图像的5/2突出水体187 3.3.2 遥感数字图像处理l5、彩色图像增强u假彩色密度分割将灰度按照指定的间隔分割为不同的级，对新的密度分级分别赋予不同的颜色1881893.3.2 遥感数字图像处理u彩色增强在一个输入像元的灰度级上分别进行三个独立的色变换在显示屏幕上产生一个彩色合成图像。从而达到明显的分辨和识别效果？1903.3.2 遥感数字图像处理u假彩色合成q目的综合不同波段的特征，突出研究对象的差异q原理q原则信息量最大相关性最小差异最大q方法信息量分析相关分析方差分析其他1913.3.2 遥感数字图像处理TM图像4-3-2合成实例1923.3
113、.2 遥感数字图像处理l3.遥感数据融合u实质在统一地理坐标系中将对同一目标检测的多幅遥感图像数据采用一定的算法，生成一幅新的、更能有效表示该目标的图像信息u原理及过程预处理主要包括遥感影像的大气校正、辐射校正及空间配准数据融合根据融合目的和融合层次智能地选择合适的融合算法，将空间配准的遥感影像数据（或提取的图像特征或模式识别的属性说明）进行有机合成，得到目标的更准确表示或估计1933.3.2 遥感数字图像处理u数据融合分类q像元级融合像元级融合是一种最低水平的融合q特征级融合特征级融合是一种中等水平的融合q决策级融合决策级融合是最高水平的融合u数据融合方法IHS变换、代数法、Brovey变换
114、、图像回归法、主成分变换（PCT）、小波变换等1943.3.2 遥感数字图像处理三级融合层次下的融合方法三级融合层次下的融合方法 像元级特征级决策级代数法熵法专家系统IHS变换表决法神经网络小波变换聚类分析Bayes估计Brovey变换Bayes估计模糊聚类法主成分变换神经网络法可靠性理论回归模型法加权平均法基于知识的融合法Kalman滤波法Dempater-shafer推理法Dempater-shafer推理法195TM741RadarSatTM和RadarSat复合1963.3.2 遥感数字图像处理l四、遥感数字图像分析四、遥感数字图像分析u图像理解从图像中提取有用信息的过程u包括图像分类
115、图像分割特征分析u输出内容明确的数据或图形图像u特点以具体的知识和目的为基础，结果更接近于解释的成果和实际的应用1973.3.2 遥感数字图像处理图像信息获取信息处理特征提取分类 图像分类（模式识别）1983.3.2 遥感数字图像处理l1、遥感图像分类技术u原理n同类地物在相同的条件下（光照、地形等）应该具有相同或相似的光谱信息和空间信息特征。不同类的地物之间具有差异n同类地物的像元在数目较大时，其特征量的分布类型接近正态分布u方法n利用像素的灰度值之间的关系，综合考虑矢量数据，考虑属性数据。对像素的进行分类n以随机变量的统计分析为基础1993.3.2 遥感数字图像处理u特点多变量的图像分类分
116、类在一定的比例尺上进行u原则多变量综合考虑在特征空间的位置可以用均值表示，离散程度可以用方差表示分类的实质是将特征空间分为若干子区域，每个子区域为一类2003.3.2 遥感数字图像处理u指标（特征）波段其他属性地形特征调查数据u统计量均值方差距离度量离差平方和2013.3.2 遥感数字图像处理l2、具体分类方法u非监督分类n最大似然法最大似然法n最小距离法最小距离法n2022033.3.2 遥感数字图像处理u非监督分类q特征空间识别法q系统聚类法q分裂法(isomix)q动态聚类法(k-means)2043.3.2 遥感数字图像处理n影响结果的主要因素选择的距离聚类方式n特点需要较少的人工参与
117、结果不依赖于统计参数对于非正态分布的数据可以得到较好的结果不适合同谱异物的数据结果的稳定性较低结果可以作为监督分类的参考2053.3.2 遥感数字图像处理n非监督分类小结需要较少的人工参与不适合同谱异物的数据计算速度慢分类结果不依赖于统计参数q对于非正态分布的数据可以得到较好的结果稳定性较低可以作为监督分类的参考2063.3.2 遥感数字图像处理u数字图像分类新技术q人工神经网络分类法q模糊分类法q亚像元分类法(subpixelclassification)q其他分类法2073.4 遥感数字图像信息定量反演l遥感图像信息定量反演的原理l遥感图像信息定量反演方法l遥感地表参数反演2083.4.1 遥感图像信息定量反演的原理u遥感机理和各种前向模型q统计模型q物理模型q半经验模型u反演模型和反演策略的研究2093.4.2遥感图像信息定量反演方法u辐射传输模型（RT模型)u几何光学模型（GO模型)u几何光学辐射传翰混合模型(GORT混合模型)u计算机模拟模型2103.4.3 遥感地表参数反演u方向反射BBDF的反演u植被结构参数反演叶面积指数LAI叶倾角分布LAD211
