遙感圖像的目視解譯

遙感掃描影像的判讀1．遙感掃描影像特征和解譯標(biāo)志目前經(jīng)常使用的遙感掃描影像都是衛(wèi)星遙感影像，這些影像具有以下特征：多中心投影、像框扭動變形、信息量豐富、動態(tài)觀測等特點。遙感掃描影像解譯標(biāo)志直接解譯標(biāo)志主要包括以下幾種：（1）色調(diào)與顏色。這是掃描圖像解譯的基本標(biāo)志。對于中低分辨率的掃描影像來說，圖像中色調(diào)與顏色更是一個重要的判讀標(biāo)志。由于掃描圖像多數(shù)為多光譜影像，同一地區(qū)多光譜掃描圖像中的相同地物，在不同波段的圖像上可能會呈現(xiàn)不同色調(diào)，組合可以有不同的顏色，這因為同一種地物在可見光和近紅外波段上具有不同的反射率，它們在單波段掃描影像中表現(xiàn)為不同的色調(diào)。(2)陰影(shadow)，在多光譜圖像中，陰影是電磁波被地物遮擋后在該地物背光面形成的黑色調(diào)區(qū)域。在掃描影像中陡峭的山峰往往形陰成影，增加了立體感，同時也造成陰影覆蓋區(qū)地物信息的丟失。陰影的出現(xiàn)給山區(qū)的掃描影像(3)形狀(shape)，目標(biāo)地物的形狀在不同空間分辨率的掃描圖像上表現(xiàn)特點不同。在中低分辨率掃描影像上，地物的形狀特征是經(jīng)過自然綜合概括的外部輪廓，它忽略了地物外形的細(xì)節(jié)，突出表現(xiàn)了目標(biāo)物體宏觀幾何形狀特征，如山脈的走向，水系的形態(tài)特征等。在中高分辨率掃描影像上，可以看到地物的較為詳細(xì)的形狀特征。但線狀地物（如道路和河流）的寬度經(jīng)常被夸大。在高分辨率掃描影像上，可以看到地物具有的形態(tài)特征的更多細(xì)節(jié)，如飛機場內(nèi)的飛機與停機坪等。（4）紋理(texture)，在不同空間分辨率的掃描圖像上紋理揭示的對象不同。在中低分辨率掃描影像上，地物的紋理特征反映了自然景觀中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如沙漠中流動沙丘的分布特

點和排列方式。在中高分辨率掃描影像上，紋理才揭示了目標(biāo)地物的細(xì)部結(jié)構(gòu)或物體內(nèi)部成分。(5)大小(size)，同一地物在不同空間分辨率的掃描圖像上表現(xiàn)出尺寸大小不同。在低空間分辨率的掃描圖像上該地物尺寸小，在高空間分辨率的掃描圖像上該地物尺寸大。圖像判讀中，必須結(jié)合圖像的空間分辨率（或比例尺）來認(rèn)識地物大小。(6)位置(site)，根據(jù)目標(biāo)地物在掃描圖像上位置可以進行空間分析。制作規(guī)范的掃描圖像（如MSS、TM）提供了兩種形式的位置，一種是在圖像周圍邊框上標(biāo)注的地理位置，另一種是目標(biāo)地物與周圍地理環(huán)境的相對位置。(7)圖型與相關(guān)布局。在高空間分辨率的掃描圖像上經(jīng)常使用，對識別人造地物很有幫助，例如對城市街區(qū)和火車站等識別。掃描圖像間接解譯標(biāo)志可參考上節(jié)有關(guān)內(nèi)容。2常．見的遙感掃描影像類型與主要特點目前，常見的遙感掃描影像類型包括以下幾種：MSS影像MSS影像為多光譜掃描儀(MultiSpectralScanner)獲取的影像，它具有四個波段，兩個波段為可見光波段，兩個波段為近紅外波段，第一顆至第三顆地球衛(wèi)星(Landset)上，反束光導(dǎo)管(RBV)攝像機獲取的三個波段攝影像片分別稱為第1、2、3波段，多光譜掃描儀獲取的掃描影像按順序分別被命名為4、5、6、7波段，此外，第三顆地球衛(wèi)星(Landset)上還提供熱紅外波段影像，這個波段被稱為第8波段，熱紅外波段使用不久，就因儀器操作上的問題而關(guān)閉了，因此，Landset提供的熱紅外波段影像并不多。第4、5顆地球衛(wèi)星上多光譜掃描儀獲取的四個波段掃描影像重新被分別命名為1、2、3、4波段。在MSS影像中，灰度又按照一定的區(qū)間歸并為16級灰階，同時每幅遙感影像下部也曝光產(chǎn)生一個灰階尺，灰階尺由白－灰白－淡灰...淺灰-灰-暗灰...淺黑-黑等多個灰階組成。像元的亮度值為0時，

影像上像元的灰階為黑色，像元的亮度值為63時，影像上像元灰階為白色，像元值從0向63增加時，其灰階也按照一定分級規(guī)則由黑轉(zhuǎn)白。由于影像復(fù)制時像元灰階與灰度尺受到同樣因素的影響，這樣解譯者可以利用灰度尺來衡量像元的灰階。MSS各個波段的應(yīng)用范圍MSS第4波段為綠色波段，對水體有一定透射能力，在清潔的水體中透射深度可達(dá)10-20米，可以判讀淺水地形和近海海水泥沙。由于植被波譜在綠色波段有一個次反射峰，可以探測健康植被在綠色波段的反射率。第5波段為紅色波段，該波段可反映河口區(qū)海水團涌入淡水的情況，對海水中的泥沙流、河流中的懸浮物質(zhì)與河水渾濁度有明顯反映，可區(qū)分沼澤地和沙地，可以利用植物綠色素吸收率進植行物分類。此外該波段可用于城市研究，對道路、大型建筑工地、砂礫場和采礦區(qū)反映明顯，在紅色波段各類巖石反射更容易穿過大氣層為傳感器接收，也可用于地質(zhì)研究。第6波段為近紅外波段，植被在此波段有強烈反射峰，可區(qū)分健康與病蟲害植被，水體在此波段上具有強烈吸收作用，水體呈暗黑色，含水量大的土壤為深色調(diào)，含水量少的土壤色調(diào)較淺，水體與濕地反映明顯。第7波段也為近紅外波段，植被在此波段有強烈反射峰，可用來測定生物量和監(jiān)測作物長勢，水體吸收率高，水體和濕地色調(diào)更深，海陸界線清晰，第7波段可用于地質(zhì)研究，劃出大型地質(zhì)體的邊界，區(qū)分規(guī)模較大的構(gòu)造形跡或巖體。第8波段，為熱紅外波段，該波段可以監(jiān)測地物熱輻射與水體的熱污染，根據(jù)巖石與礦物的熱輻射特性可以區(qū)分一些巖石與礦物，并可用于熱制圖。TM圖像TM影像為專題繪圖儀(ThematicMapper，TM)獲取的遙感圖像。從Landsat－4起，陸地衛(wèi)星增加了專題繪圖儀（TM）。TM在光譜分辨率、輻射分辨率和地面分辨率方面都比MSS有較大改進。在光譜分辨率方面，它采用7個波段來記錄目標(biāo)地物信息，與

MSS相比，它增加了三個新波段，一個為藍(lán)色(藍(lán)綠)波段，一個為短波紅外波段，一個為熱紅外波段，根據(jù)MSS數(shù)據(jù)使用的經(jīng)驗與光譜適用范圍研究結(jié)果，TM在波長范圍(wavelength)與光譜位置(Nominalspectrallocation)上都作了調(diào)整。在輻射分辨率方面，TM采用雙向掃描，改進了輻射測量精度，目標(biāo)地物模擬信號經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以256級輻射亮度來描述不同地物的光譜特性，一些在MSS中無法探測出的地物電磁輻射的細(xì)小變化，現(xiàn)在可以在TM波段內(nèi)觀測到。在地面分辨率方面，TM瞬間視場角對應(yīng)的地面分辨率為30米(第6波段除外)。1999年4月15日發(fā)射的陸地衛(wèi)星（7Landsat－7），又增加了分辨率為15米的全色波段（PAN波段）圖像，并把波段6的圖像分辨率從120米提高到60米。TM主要應(yīng)用范圍專題繪圖儀比MSS增加了4個波段，在波段寬度設(shè)計上更具有針對性TM，它比起MSS更廣。對植被和土壤含水量等檢測效果更好。ETM+技術(shù)參數(shù)見下表。主要應(yīng)用領(lǐng)域波段名地面分波段序號波長范圍稱辨率對水體有一定的透視能力，能夠反射淺水水下特征，區(qū)分土壤和植被、編制森林類型圖、區(qū)分人造地物類型0.45~0.52μm藍(lán)綠色130m探測健康植被綠色反射率、區(qū)分植被類型和評估作物長勢，區(qū)分人造地物類型，對水體有一定透射能力測量植物綠色素吸收率，以并此進行植物分類，可區(qū)分人造地物類型綠色紅色2340.52~0.60μm0.63~0.69μm30m30m30m測量生物量和作物長勢，區(qū)分植被類型，繪制水體邊界、探測水中生物的含量和土壤濕度0.76~0.90μm近紅外短波紅外探測植物含水量和土壤濕度，區(qū)別雪和云5671.55~1.75μm30m60m探測地表物質(zhì)自身熱輻射，用于熱分布制圖，巖石識別和地質(zhì)探礦10.4~12.5μm熱紅外短波紅2.08~2.35μm外探測高溫輻射源，如監(jiān)測森林火災(zāi)、火山活動等，區(qū)分人造地物類型30m15m0.52~0.908（PAN）全色μmSPOT圖像從法國1986年2月22日發(fā)射第一顆SPOT地球觀測衛(wèi)星起，到目前已經(jīng)發(fā)射了5顆SPOT衛(wèi)星。SPOT衛(wèi)星上搭載了兩臺相同的高分辨率遙感器，遙感器使用了CCD(ChargeCoupledDevice)線性陣列探測器和推掃式掃描技術(shù)，提高了SPOT影像的質(zhì)量。SPOT-5衛(wèi)星于2002年5月3日晚上由阿里亞娜4型火箭送入太空。它與前4顆SPOT衛(wèi)星相比，具有兩個突出特點：①更高的地面分辨率。利用兩臺高分辨率幾何成像儀，把2個5米分辨力圖像相疊加，把全色圖像分辨力提高到2.5米分辨率；②利用高分辨率立體成像儀分別從前后視不同角度對目標(biāo)地物觀測，獲取同一地區(qū)的立體圖像。它能同時獲取兩幅圖像，因此可用于制作更為精確的地形圖和高程圖。這與前4顆SPOT衛(wèi)星立體觀測不同，前4顆采用旁向成像方式。此外，SPOT-5衛(wèi)星攜帶了"植被-2"相機，幾乎每天可實現(xiàn)全球覆蓋，圖像的分辨率為1千米。目前，法國SPOT衛(wèi)星提供的遙感影像通過其在不同國家的分公司和代理向世界各國銷售，其遙感影像產(chǎn)品包括：1A級產(chǎn)品、1B級產(chǎn)品、2級產(chǎn)品、3級產(chǎn)品等。SPOT圖像主要應(yīng)用領(lǐng)域SPOT-5衛(wèi)星上的主要遙感設(shè)備是兩臺“高分辨率幾何成像儀”(HRVIR)，其工作譜段有4個，主要任務(wù)是監(jiān)測自然資源分布，特別是監(jiān)測農(nóng)業(yè)、林業(yè)和礦產(chǎn)資源，觀測植被生長狀態(tài)與農(nóng)田含水量等項，對農(nóng)作物進行估產(chǎn)，了解城市建設(shè)與城市土地利用狀況等。高空間分辨率遙感影像1998年開始，國際上幾個對地觀測技術(shù)公司注意到高空間分辨率衛(wèi)星圖像具有廣闊的市場前景，陸續(xù)發(fā)射了幾顆新型商用遙感衛(wèi)星,它們的分辨率較之以往的商用遙感衛(wèi)星而言都有很大的提高,統(tǒng)稱為高分辨率遙感衛(wèi)星。衛(wèi)星發(fā)射后，這些公司開始提供商用高分辨率衛(wèi)星圖像。這些圖像具有以下主要特征：（1）遙感影像具有空間分辨率高，地物形態(tài)清晰的特點，便于目視判讀。（2）衛(wèi)星影像具有較高的制圖精度，例如遙感圖像空間分辨率達(dá)到1米，能夠滿足萬分之一比例尺測圖精度要求。（3）衛(wèi)星影像為在旁向為多中心投影。在航向上正射投影，其變形規(guī)律與航空像片不同。典型的高分辨率遙感影像主要有SpaceImaging公司的IKONOS衛(wèi)星圖像和Earth-watch公司的QuickBird衛(wèi)星圖像。SpaceImaging公司的IKONOS衛(wèi)星在1999年9月24日發(fā)射。衛(wèi)星高度為680公里，同時采集1米分辨率的全色圖像和4米分辨率的多光譜圖像,地面掃描帶的寬度為11～13km。SpaceImaging公司提供三種圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品：:1m分辨率的全色圖像，4m分辨率的多波段圖像和1米分辨率的全色增強圖像。Earth-watch公司的QuickBird衛(wèi)星采用推掃式成像，輻射量化值為11位，成像模式：單景為16.5公里X16.5公里，條帶為16.5公里X165公里，星下點成像為沿軌/橫軌跡方向（+/-25度），立體成像沿軌/橫軌跡方向，重訪周期1–6天。高光譜技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展起來的一種新型遙感技術(shù)。它將成像技術(shù)與高光譜技術(shù)結(jié)

合在一起，對目標(biāo)地物成像時，也對組成每個地物的像元經(jīng)過色散形成幾十個乃至幾百個窄波段進行光譜覆蓋，形成同一地區(qū)幾十個乃至幾百個的高光譜圖像。對于高光譜像片的判讀一般可采取兩種方法：假彩色合成法、比較判讀的方法等。其它遙感影像有：印度遙感衛(wèi)星IRS-1C獲取的WIFS影像、中國資源衛(wèi)星獲取的遙感影像等。熱紅外像片的判讀地物具有反射、透射和發(fā)射電磁輻射的能力。遙感器透過3.5-5.5mm和8-14mm區(qū)間上的大氣窗口，探測地物表面發(fā)射的電磁輻射。這點不同于可見光和近紅外遙感。地物本身具有熱輻射特性，熱紅外像片記錄了地物熱輻射。各種地物熱輻射強度不同，在像片上具有不同的色調(diào)和形狀構(gòu)像，這是我們識別熱紅外像片地物類型的重要標(biāo)，志熱紅外像片的直接解譯標(biāo)志主要包括：色調(diào)色調(diào)是地物亮度溫度的構(gòu)像。判讀熱紅外像片時，關(guān)鍵是要細(xì)致區(qū)分影像色調(diào)的差異。影像的不同灰度表征了地物不同的輻射特征。影像正片上深色調(diào)代表地物熱輻射能力弱，淺色調(diào)代表地物熱輻射能力強。形狀與大小熱紅外探測器檢測到物體溫度與背景溫度存在差異時，就能在影像上構(gòu)成物體的“熱分布”形狀。地物大小地物的形狀和熱輻射特性影響物體在熱紅外像片上的尺寸，當(dāng)高溫物體與背景具有明顯熱輻射差異時，即使很小物體，如正在運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，高溫噴氣管、較小的火源，都可以在熱紅外像片上表現(xiàn)出來，由于高溫物體向外輻射，因此它在影像中的大小往往比實際尺寸要大。陰影熱紅外影像上的陰影是目標(biāo)地物與背景之間輻射差異造成的，它分為冷陰影和暖陰影兩種。根據(jù)熱紅外影像解譯標(biāo)，志可以識別不同的地物。下面介紹一些主要地物的解譯方法：

水體與道路在白天熱紅外像片上，由