【正文】 1 第七章 遙感圖像目視解譯與制圖 遙感圖像解譯分為兩種： ? 目視解譯： 指專業(yè)人員通過 直接觀察或借助判讀儀器 在遙感圖像上獲取特定目標(biāo)地物信息的過程。 ? 遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯： 以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為支撐環(huán)境，利用 模式識(shí)別技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合 ，根據(jù)遙感圖像中目標(biāo)地物的各種影像特征，結(jié)合專家知識(shí)庫中目標(biāo)地物的解譯經(jīng)驗(yàn)和成像規(guī)律等知識(shí)進(jìn)行分析和推理，實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感圖像的理解，完成對(duì)遙感圖像的解譯。 2 目視解譯的重要性 ? 地學(xué)研究和遙感應(yīng)用的一項(xiàng)基本技能 。 ? 遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地獲取資源與環(huán)境信息，如重大自然災(zāi)害信息等，可以全方位、全天候地監(jiān)測(cè)全球資源與環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供定性、定量與定位的信息服務(wù)。 通過目視判讀遙感圖像 ? – 地理學(xué)家 可以了解山川分布，研究地理環(huán)境等 ? – 地質(zhì)學(xué)家 可以了解地質(zhì)地貌或深大斷裂 ? – 考古學(xué)家 可以在荒漠中尋找古遺址和古城堡 …… ? 由于目視判讀需要的設(shè)備少，簡單方便，可以隨時(shí)從遙感圖像中獲取許多專題信息，因此是 地學(xué)工作者研究工作中必不可少的一項(xiàng)基本功 。 3 目視解譯的重要性 ? ，需要運(yùn)用目視解譯的方法進(jìn)行抽樣核實(shí)或檢驗(yàn)。 ? 通過目視解譯，可以 核查遙感圖像處理的效果或計(jì)算機(jī)解譯的精度，查看它們是否符合地域分異規(guī)律，這是遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作 。忽視目視解譯在遙感圖像處理和計(jì)算機(jī)解譯中的重要作用，不了解計(jì)算機(jī)處理過程中的有關(guān)圖像的地學(xué)意義或物理意義，單純強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)解譯或遙感圖像理解，有可能成為一種高水平的計(jì)算機(jī)游戲。計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，會(huì)更加 迫切要求運(yùn)用目視解譯的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)指導(dǎo)遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯，從這點(diǎn)來看，目視解譯是遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯發(fā)展的基礎(chǔ)和起始點(diǎn) 。 4 ? 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 目視解譯的認(rèn)知過程 5 ? 圖像是人的視覺所能感受到的一種形象化的信息。日常生活中，人們經(jīng)常能夠接觸到各種不同的圖像，如黑白照片和彩色圖像等。 人從外界獲取的信息中， 80％以上是通過視覺獲得的 。 對(duì)于地表空間分布的各種物體與現(xiàn)象，遙感圖像包含的信息量遠(yuǎn)比文字描述更為豐富、直觀和完整。因此，在地學(xué)研究中人們非常注意利用遙感圖像來獲取地球表層資源與環(huán)境的信息 。 ? 遙感圖像目視解譯的目的是從遙感圖像中獲取需要的地學(xué)專題信息，它需要解決的問題是 判讀出遙感圖像中有哪些地物，它們分布在哪里，并對(duì)其數(shù)量特征給予粗略的估計(jì) 。 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 6 一、目標(biāo)地物的特征 1. 色： 指目標(biāo)地物在遙感影像上的顏色，包括 色調(diào)、顏色和陰影 。 2. 形： 指目標(biāo)地物在遙感影像上的形狀，包括 形狀、紋理、大小、圖形 等。 3. 位： 指目標(biāo)地物在遙感影像上的空間位置，包括目標(biāo)地物分布的 空間位置、相關(guān)布局 等。 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 遙感圖像中目標(biāo)地物特征是地物電磁輻射差異在遙感影像上的典型反映 。按其表現(xiàn)形式的不同，目標(biāo)地物特征可以概括分為 3類 : 7 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 色調(diào)（ tone）：全色遙感圖像中從白到黑的密度比例叫色調(diào)（也叫灰度）。 如 海灘的砂礫 ，因含水量不同，在遙感黑白像片中其色調(diào)是不同的，干燥的砂礫色調(diào)發(fā)白，而潮濕的砂礫發(fā)黑。 色調(diào)標(biāo)志是識(shí)別目標(biāo)地物的基本依據(jù)，依據(jù)色調(diào)標(biāo)志，可以區(qū)分出目標(biāo)地物。在一些情況下，還可以識(shí)別出目標(biāo)地物的屬性。 例如，黑白航空像片上柏樹為主的針葉林，其色調(diào)為淺黑灰色，山毛櫸為主的闊葉林，其色調(diào)為灰白色。 目標(biāo)地物與背景之間必須存在能被人的視覺所分辨出的色調(diào)差異，目標(biāo)地物才能夠被區(qū)分 。 8 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 北京故宮博物院與護(hù)城河之間的色調(diào)差異。 9 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 顏色（ colour）：是彩色遙感圖像中目標(biāo)地物識(shí)別的基本標(biāo)志。 日常生活中目標(biāo)地物的顏色 是 地物在可見光波段對(duì)入射光選擇性吸收與反射在人眼中的主觀感受 。 遙感圖像中目標(biāo)地物的顏色 是 地物在不同波段中反射或發(fā)射電磁輻射能量差異的綜合反映 。 彩色遙感圖像上的顏色可以根據(jù)需要在圖像合成中任意選定 ，例如多光譜掃描圖像可以使用幾個(gè)波段合成彩色圖像，每個(gè)波段賦予的顏色可以根據(jù)需要來設(shè)置。 按照遙感圖像與地物真實(shí)色彩的吻合程度，可以把遙感圖像分為假彩色圖像和真彩色圖像 。 10 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 假彩色圖像上地物顏色與實(shí)際地物顏色不同，它有選擇地采用不同的顏色組合，目的是突出特定的目標(biāo)物。 TM4（紅）、 3（綠）、 2（藍(lán)）假彩色合成圖像 11 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? – 真彩色圖像上地物顏色能夠真實(shí)反映實(shí)際地物顏色特征，這符合人的認(rèn)知習(xí)慣。同一景多光譜掃描圖像的相同地物，不同波段組合可以有不同的顏色， 目視判讀前需要了解圖像采用哪些波段合成，每個(gè)波段分別被賦予何種顏色 。 ? – 人眼具有很高的區(qū)分色彩能力，將遙感圖像賦予顏色，能夠充分顯示地物的差異 ，如森林及農(nóng)作物看上去同為綠色，由于存在微小色差，有經(jīng)驗(yàn)的目視解譯人員仍然能判別出樹種及作物的種類。 15 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 陰影（ shadow）：是遙感圖像上光束被地物遮擋而產(chǎn)生的地物的影子 . 根據(jù)陰影形狀、大小可判讀物體的性質(zhì)或高度 ，如航空像片判讀時(shí)利用陰影可以了解鐵塔及高層建筑物等的高度及結(jié)構(gòu)。 陰影的長度、方向和形狀受到光照射角度、方向和地形起伏等影響，山脈等陰影籠罩下的樹木及建筑物往往會(huì)使目標(biāo)模糊不清，甚至丟失 。 不同遙感影像中陰影的解譯是不同的 ，例如： 側(cè)視雷達(dá) 影像中目標(biāo)地物陰影由目標(biāo)阻擋雷達(dá)波束穿透而產(chǎn)生，熱 紅外圖像中目標(biāo)地物陰影是由于溫度差異所形成，例如夏季中午飛機(jī)飛離機(jī)場不久進(jìn)行熱紅外成像，地表仍會(huì)留下飛機(jī)的陰影。 16 17 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 形狀（ shape）：目標(biāo)地物在遙感圖像上呈現(xiàn)的外部輪廓。 ? 如飛機(jī)場、港灣設(shè)施在遙感圖像中均具有特殊形狀。用于判讀的圖像通常多是垂直拍攝的，遙感圖像上表現(xiàn)的目標(biāo)地物形狀是頂視平面圖，它不同于我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？吹降奈矬w形狀。由于成像方式的不同，飛行姿態(tài)的改變或者地形起伏的變化，都會(huì)造成同一目標(biāo)物在圖像上呈現(xiàn)出不同的形狀。 解譯時(shí)必須考慮遙感圖像的成像方式 。 20 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 紋理（ texture）：也叫內(nèi)部結(jié)構(gòu)，指遙感圖像中目標(biāo)地物內(nèi)部色調(diào)有規(guī)則變化造成的影像結(jié)構(gòu)。 ? 如航空像片上農(nóng)田呈現(xiàn)的條帶狀紋理。 紋理在高分辨率像片上可以形成目標(biāo)物表面的質(zhì)感，在視覺上看上去顯得平滑或粗糙 ，幼年林看上去像天鵝絨樣平滑，成年的針葉樹林看上去很粗糙。 紋理可以作為區(qū)別地物屬性的重要依據(jù) 。 21 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 大?。?size）：指遙感圖像上目標(biāo)物的形狀、面積與體積的度量。 ? 它是遙感圖像上測(cè)量目標(biāo)地物最重要的數(shù)量特征之一。根據(jù)物體的大小可以推斷物體的屬性 ，有些地物如湖泊和池塘，主要依據(jù)它們的大小來區(qū)別。 ? 判讀地物大小時(shí)必須考慮圖像的比例尺 。根據(jù)比例尺的大小可以計(jì)算或估算出圖像上物體所對(duì)應(yīng)的實(shí)際大小。 ? 影響圖像上物體大小的因素有地面分辨率、物體本身亮度與周圍亮度的對(duì)比關(guān)系 等。 22 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 位置（ site）：指目標(biāo)地物分布的地點(diǎn)。 ? 目標(biāo)地物與其周圍地理環(huán)境總是存在著一定的 空間聯(lián)系，并受周圍地理環(huán)境的一定制約 。位置是識(shí)別目標(biāo)地物的基本特征之一 ，例如水田臨近溝渠。 ? 位置分為地理位置、相對(duì)位置。 ? 依據(jù)遙感圖像周框注記的地理經(jīng)緯度位置，可以推斷出區(qū)域所處的溫度帶， ? 依據(jù)相對(duì)位置，可以為具體目標(biāo)地物解譯提供重要判據(jù)，例如位于沼澤地的土壤多數(shù)為沼澤土。 27 28 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? – 圖型（ pattern）：目標(biāo)地物有規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。 ? 例如住宅區(qū)建筑群在圖像上呈現(xiàn)的圖型，農(nóng)田與周邊的防護(hù)林構(gòu)成的圖型，以這種圖型為線索可以容易地判別出目標(biāo)物。 ? – 相關(guān)布局（ association）：多個(gè)目標(biāo)地物之間的空間配置關(guān)系。 地面物體之間存在著密切的物質(zhì)與能量上的聯(lián)系，依據(jù)空間布局可以推斷目標(biāo)地物的屬性。 ? 例如，學(xué)校教室與運(yùn)動(dòng)操場，貨運(yùn)碼頭與貨物存儲(chǔ)堆放區(qū)等都是地物相關(guān)布局的實(shí)例。 36 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 (總結(jié)） 4. 形狀： 目標(biāo)地物在 遙感圖像上呈現(xiàn)的外部輪廓。 5. 紋理： 也叫內(nèi)部結(jié)構(gòu)，指遙感圖像中目標(biāo)地物內(nèi)部色調(diào)有規(guī)則變化造成的影像結(jié)構(gòu)。 6. 大小： 指遙感圖像上目標(biāo)物的形狀、面積與體積的度量。 7. 位置： 指目標(biāo)地物分布的地點(diǎn)。 8. 圖形： 目標(biāo)地物有規(guī)律的排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。 9. 相關(guān)布局： 多個(gè)目標(biāo)地物之間的空間配置關(guān)系。 1. 色調(diào)： 全色遙感圖像中從白到黑的密度比例叫色調(diào)（也叫灰度） 2. 顏色： 是彩色圖像中目標(biāo)地物識(shí)別的基本標(biāo)志。 3. 陰影： 是圖像上光束被地物遮擋而產(chǎn)生的地物的影子。據(jù)此可判讀物體性質(zhì)或高度。 37 遙感圖像目標(biāo)地物的識(shí)別特征 ? 地面各種目標(biāo)地物在遙感圖像中存在著不同的色、形、位的差異，構(gòu)成了可供識(shí)別的目標(biāo)地物特征。目視解譯人員依據(jù)目標(biāo)地物的特征，作為分析、解譯、理解和識(shí)別遙感圖像的基礎(chǔ)。 38 第二節(jié) 目視解譯的認(rèn)知過程 ? 遙感圖像知覺形成的客觀條件 ? 遙感圖像的認(rèn)知過程 39 遙感圖像知覺形成的客觀條件 ? 色調(diào)完全均一或顏色完全相同的圖像是不能產(chǎn)生圖像知覺的，目視判讀遙感圖像時(shí)， 只有在遙感圖像上存在著顏色差異或者色調(diào)差異時(shí)，并且這種差異能為判讀者視覺所感受，才有可能將目標(biāo)地物與背景區(qū)別開。這是圖像知覺形成的客觀條件。 40 遙感圖像知覺形成的客觀條件 ? 遙感圖像上 顏色差異 或者 色調(diào)差異 達(dá)到一定程度時(shí)，目標(biāo)地物就 容易與背景產(chǎn)生對(duì)比 ，形成形狀和紋理。 ? 遙感圖像中，不同目標(biāo)地物往往表現(xiàn)出不同的顏色或不同的色調(diào)， 呈現(xiàn)出形狀與紋理的差異 。 ? 目視判讀過程中， 圖形知覺的持續(xù)性取決于目標(biāo)地物與背景的對(duì)比度。 對(duì)比度高，地物目標(biāo)的邊界清晰，視網(wǎng)膜細(xì)胞感受的光刺激強(qiáng)，視神經(jīng)活動(dòng)處于興奮狀態(tài)，構(gòu)成圖像知覺穩(wěn)定。反之，圖形知覺易于消失。 ? 為了提高目視判讀效果，人們經(jīng)常使用 圖像增強(qiáng)技術(shù)來擴(kuò)大地物之間的對(duì)比差異，以便于判讀 。 41 遙感圖像知覺形成的客觀條件 心理特點(diǎn)對(duì)遙感圖像解譯的影響 1. 同一時(shí)刻， 只有一種地物是目標(biāo)地物 ,圖像的其余部分以目標(biāo)地物的背景出現(xiàn) ,此時(shí)判讀者的 注意力往往集中在目標(biāo)地物上 . 2. 判讀者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)目標(biāo)地物的確認(rèn)有一定的導(dǎo)向作用 ,因此 ,不同的解譯者可能得出不同的結(jié)論 . 3. 心理慣性對(duì)目標(biāo)地物的識(shí)別有一定的影響 . 4. 觀察的時(shí)效性 .正確辨認(rèn)目標(biāo)地物 ,需要一個(gè)最低限度的時(shí)間才能完成 . 42 遙感圖像的認(rèn)知過程 遙感圖像知覺形成的客觀條件 :遙感圖像存在顏色差異或色調(diào)的差異。遙感圖像顏色差異或色調(diào)的差異達(dá)到一定程度時(shí) ,目標(biāo)地物就容易與背景產(chǎn)生對(duì)比，形成紋理和形狀 . 1. 自下向上的過程 圖像信息獲取、特征提取、識(shí)別證據(jù)選取。 2. 自上向下的過程 特征匹配、提出假設(shè)、圖像辨識(shí) 遙感圖像解譯是一個(gè)復(fù)雜的認(rèn)知過程，對(duì)一個(gè)目標(biāo)的識(shí)別，往往需要經(jīng)歷幾次反復(fù)判讀才能得到正確結(jié)果。概括來說，遙感圖像的認(rèn)知過程包括 : 43 遙感圖像的認(rèn)知過程 ? 自下向上過程 圖像信息獲取 特征提取 識(shí)別證據(jù)選取 44 遙感圖像的認(rèn)知過程 ? 自下向上過程 –圖像信息獲?。?圖像判讀過程中，人眼感受到遙感圖像中顏色、色調(diào)、形狀和紋理等信息，視網(wǎng)膜的視錐細(xì)胞及視桿細(xì)胞接受這些信息并轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動(dòng)，由視神經(jīng)傳導(dǎo)到各視覺中樞。在信息傳輸過程中， 圖像的顏色、形狀和空間位置信息沿著三條獨(dú)立通道在神經(jīng)系統(tǒng)中傳輸，經(jīng)過大腦皮層的整合功能，實(shí)現(xiàn)圖像信息的空間與時(shí)間精確的配位，構(gòu)成圖像的知覺 。 45 遙感圖像的認(rèn)知過程 ? 自下向上過程 –特征提取 ：大腦皮層特定的功能區(qū)負(fù)責(zé)選擇性知覺的加工，進(jìn)行圖像特征提取，遙感圖像各種目標(biāo)地物特征信息會(huì)轉(zhuǎn)換成各種模式的神經(jīng)沖動(dòng)而被記錄下來，從而完成各種信息的抽取。 試驗(yàn)證明，判讀者熟悉的遙感圖像，無論從什么方向去辨識(shí)目標(biāo)地物，都可以將它識(shí)別，這是因?yàn)榕凶x者掌握了圖像上不同地物特征的緣故 。 46 遙感圖像的認(rèn)知過程 ? 自下向上過程 –識(shí)別證據(jù)選取： 從多種特征中選取識(shí)別證據(jù)是一個(gè)復(fù)雜的認(rèn)知過程，其中的認(rèn)知機(jī)制有待心理學(xué)家闡明。但試驗(yàn)表明，經(jīng)常閱讀漢字的人，熟悉并掌握漢字的全局特征，就會(huì)把它作為一個(gè)單元來區(qū)別，而不再注意它的局部細(xì)節(jié)特