第五章遥感图像目视解译和制图

第五章 遥感图像目视解译和制图 遥感图像解译：是指从遥感图像上获取目标地物信息的过程，包括目视解译和遥感图像计算机解译。 解译标志：指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像的各种特征，这些特征能帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。

特征选择：把原始多波段测量参数，经过变换重新组合，从中选定对识别分类更有效的特征参数的过程。

TM、MODIS、HRV：TM:美国陆地卫星4～5号专题制图仪（thematic mapper）所获取的多波段扫描影像，影像空间分辨率除热红外波段为120米外，其余均为30米，具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量和较高定位精度；MODIS:中分辨率成像光谱仪,被动式成像分光辐射计。共有490个探测器，分布在36个光谱波段，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖;HRV：高分辨率遥感器HRV(High Resolution Visible imagine System)，

透射收缩：由于雷达按时间序列记录回波信号，因而入射角与地面坡角的不同组合，使雷达图像上的地面斜坡被明显缩短的现象。 地学相关分析：是指充分认识地物之间、地物与遥感信息之间的相关性，并借助这种相关性，在遥感图像上寻找目标识别的相关因子即间接解译标志，通过图像处理与分析，提取出这些相关因子，从而推断和识别目标本身。

叠合光谱图：又称多波段响应图表，是建立在光谱数据统计分析的基础上。首先进行各波段各类别光谱持征的统计分析，主要计算均值、方差，再将分析计算结果表示在图表上。在此图表中、绘出每种类别在每个波段中的平均光谱响应，用各种字母分别表示不同类型，并算出各类别相对于均值的标准偏差（σ），以均值为中点的星线长度表示±σ，即表示该类别亮度值取值的离散程度。因此，星号线越长，表示数据的方差越大，变量与均值的偏差（离散程度）越大；反之，方差较小的类别（和波段），则星线较短。 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，充分表现出影像与地图的双重优势。 遥感制图：通过对遥感图像目视判读或利用图像处理系统对各种遥感信息进行增强与几何纠正并加以识别、分类和制图的过程。遥感图象有航空遥感图象和卫星遥感图象，制图方式有计算机制图与常规制图。目前应用最多及着重研究的是利用Landsat的MSS图象制图。由于多波段的卫星图象具有信息量丰富、现势性强，利用它编图周期短等优点，在制图方面得到了广泛的应用。

数字地球：digital earth，一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。

1、在热红外遥感影像中，水体、草地、金属屋顶在白天和夜晚有何特点。 水体与道路：（白天）水体为暗色调，由于水体具有良好的传热性；道路呈现灰色或白色，由于构成道路的水泥、沥青等建筑材料在白天接收大量太阳能并迅速转换为辐射能。

（午夜）水体为灰色或灰白色，这是由于水体热容量大、散热慢；道路由于散热快显为暗色调； 树林与草地：（白天）树林为灰色至黑色，主要由于树叶表面存在水汽蒸腾降低树叶表面温度，使树叶温度比裸露地面温度低；

（夜晚）树林由于覆盖下的地面辐射使树冠增温，呈灰色调或灰色；草地为黑色或暗灰色调，因为夜间草类很快散发热能而冷却；

土壤与岩石：（夜晚）岩石白天受太阳暴晒，在夜间的热红外像片上成为浅灰色；土壤由于含水量不同而不同，当含水量高时为灰色或灰白色，由于水体热容量大的缘故，含水量低时为暗灰色或深灰色。

金属：由于发射率低其辐射能量低，所以先暗灰色。

2、论述目视判读与自动分类的关系（也就是问目视解译与计算机解译的关系） 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，遥感技术可以实时的、准确的获取资源和环境信息，地理学家通过目视解译判读遥感图像，可以了解地质地貌，考古学家通过目视解译可以在荒漠中寻找古城波和古遗址，而且目视解译判读需要的设备少，简单方便，可以随时从遥感图像中获取许多专题信息，成为地学工作者研究工作中不可少的一项基本功。

遥感图像处理和计算机解译的结果，需要运用目视解译得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得精度，查看它们是否符合地域分布规律，这是遥感图像计算机解译得一项基础性工作，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脚手架游戏，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法计算机解译，从这点看，目视解译时计算机解译发展的基础和起始点。

3、何谓解译标志?直接解译标志有哪些？请具体叙述 解译标志：指能够反映和表现目标地物信息的遥感影像的各种特征，这些特征能帮助判读者识别遥感图像上目标地物或现象。 直接解译标志：

①色调：即灰度。判读前通过反差调整和彩色增强后，成为目视判读的重要标志。如海滩的沙砾因含水量不同在遥感黑白像片中的色调也不同,干燥的沙砾色调发白,而潮湿的沙砾发黑。

②颜色：是目视判读最直观的标志。如在真彩色影像中，森林和农作物看上去同为绿色，由于存在微小色差，有经验的的目视解译人员仍然能够判别出树种及作物的种类。

③大小：根据地物间的相对大小，区分地物。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。

④阴影：可判读地物的高度，但也遮挡部分地物信息。如航空像片判读时利用阴影可以了解铁塔及高层建筑物等的高度及结构。 ⑤形状：目标地物在影像上呈现的外部轮廓。如飞机场和港湾设施在遥感图像中均具有特殊形状。 ⑥纹理：指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条带状纹理。

⑦位置：目标地物分布的地点。例如水田临近沟渠，位于沼泽地的土壤多数为沼泽土。 ⑧图型：目标地物有规律排列而成的图形结构。如住宅区建筑群和农田与周边防护林都构成特殊的图型，在影像上很容易判出。 间接解译标志：

⑨相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。如学校教室与操场，货运码头与货物存储堆放区都有很强的相关性。 补充：解译方法有哪些？

①直接判读法：依据判读标志，直接识别地物属性。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。 ②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。如解译某区域时可用相邻区域已经正确解译的影像作为参考以提高解译速度。 ③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。如等高线与卫星影像复合可以提供高程信息，有助于划分中高山地貌类型（前提是必须要严格配准）。

④综合推理法：综合考虑遥感影像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。如铁路延伸到大山脚下突然中断可推出有铁路隧道通过山中。

⑤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。如可利用此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地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，植物在夏季的假彩色图像上呈现红色或者粉红色。 4、遥感解译中的对比分析法

此方法包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相对比分析法

同类地物对比分析法是在同一遥感影像上，由已知地物推出未知目标地物的方法。例如，在大、中比例尺航空摄影像片上识别居民点，读者一般都比较熟悉城市的特点，我们可以根据城市具有街道纵横交错、大面积浅色调的特点和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，也可以通过比较浅色调居民点的大小，将城镇与村庄区别开来。 空间对比分析法是根据待判读区域的特点，判读者选择另一个熟悉的与遥感影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，两张地域相邻的彩色外航空像片，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色外航空像片与另一张彩色外航空像片比较，从已知到未知，加快对地物的解译速度。使用该方法应注意对比的区域应该是自然地理特征基本相似。 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的变化。利用时相对台对比法可以进行洪水淹没损失评估，或其他一些自然灾害损失评估。 5、叙述图像判读的过程 目视判读过程或步骤： (1) 目视解译准备工作阶段

遥感图像反映的是地球表层信息，由于地理环境的综合性和区域性特点，以及受大气吸收与散射影响等，遥感影像有时存在同质异谱或异质同谱现象，使得遥感图像目视解译存在着一定的不确定性和多解性。为了提高目视解译质量，需要认真做好目视解译前的准备工作。一般说来，准备工作包括以下方面：明确解译任务与要求、搜集与分析有关资料、选择合适波段与恰当时相的遥感影像。

(2) 初步解译与判读区的野外考察

初步解译的主要任务是掌握解译区域特点，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。 (3)室内详细判读

初步解译与判读区的野外考察，奠定了室内判读的基础。建立遥感影像判读标志后，这就可以在室内进行详细判读了。 (4)野外验证与补判

室内目视判读的初步结果，需要进行野外验证，以检验目视判读的质量和解译精度。对于详

细判读中出现的疑难点、难以判读地方则需要在野外验证过程中补充判读。 (5)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。

将遥感图像目视判读成果转绘成专题图，可以采用两种方法： 一种是手工转绘成图，另一种是在精确几何基础的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图。完成专题图的转绘后，再绘制专题图图框、图例和比例尺等，对专题图进行整饰加工，形成可供出版的专题图。 6、气象卫星NOAA-AVHRR的波段划分和各波段的作用

波段1，可见光波段，0.58-0.68um，天气预报、云边景图、冰雪探测；

波段2，近红外波段，0.725-1.1um，水体位置、冰雪融化、植被和农作物评价及草场调查； 波段3，中红外波段，3.55-3.93um,海面温度、夜间云覆盖、水陆边界、森林火灾、禾草燃烧探测；

波段4，热红外波段，10.5-11.3um,海面温度、昼夜云量、土壤湿度； 波段5，热红外波段，11.5-12.5um，海面温度、昼夜云量、土壤湿度； 7、论述陆地卫星Landsat的轨道特征和TM各波段的设置和主要作用 卫星轨道特点：

（1）近圆形轨道，主要目的是使在不同地区获取的图像比例尺一致，还可以使速度也近于匀速，便于扫描仪用固定的扫描频率对地扫描成像，避免造成扫描行之间不衔接的现象 （2）近极地轨道，有利于增大卫星对地面总的观测范围

（3）太阳同步轨道，有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测，有利于卫星在固定的时间飞临地面站上空，并使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度 （4）可重复轨道，有利于对地面地物和自然现象的变化作动态监测。 TM波段设置及作用： B1 为蓝色波段，（0.45-0.52um）该波段位于水体衰减系数最小的部位，对水体的穿透力最大，用于判别水深，研究浅海水下地形、水体浑浊度等，进行水系及浅海水域制图； B2 为绿色波段，（0.52-0.60um）该波段位于绿色植物的反射峰附近，对健康茂盛植物反射敏感，可以识别植物类别和评价植物生产力，对水体具有一定的穿透力，可反映水下地形、沙洲、沿岸沙坝等特征； B3 为红波段，（0.63-0.69um）该波段位于叶绿素的主要吸收带，可用于区分植物类型、覆盖度、判断植物生长状况等，此外该波段对裸露地表、植被、岩性、地层、构造、地貌、水文等特征均可提供丰富的植物信息； B4 为近红外波段，（0.76-0.90um）该波段位于植物的高反射区，反映了大量的植物信息，多用于植物的识别、分类，同时它也位于水体的强吸收区，用于勾绘水体边界，识别与水有关的地质构造、地貌等； B5 为短波红外波段，（1.55-1.75um）该波段位于两个水体吸收带之间，对植物和土壤水分含量敏感，从而提高了区分作物的能力，此外，在该波段上雪比云的反射率低，两者易于区分，B5 的信息量大，应用率较高； B6 为热红外波段，（10.4-12.5um)该波段对地物热量辐射敏感，根据辐射热差异可用于作物与森林区分、水体、岩石等地表特征识别；

B7 为短波外波段，(2.08-2.35um)波长比 B5 大，是专为地质调查追加的波段，该波段对岩石、特定矿物反应敏感，用于区分主要岩石类型、岩石水热蚀变，探测与交代岩石有关的粘土矿物等；

B8 为全色波段（Pan），(0.50-0.90um)该波段为 Landsat-7 新增波段，它覆盖的光谱范围较广，空间分辨率较其他波段高，因而多用于获取地面的几何特征。 补充：简述TM图像的特点

提示：答遥感图像的特点主要从四个分辨率和信息容量回答

Landsat的TM的扫描角为15.4°，TM的可见光-短波红外（TM1~5、7）波段的空间分辨率为30m，TM6热红外空间分辨率为120m,时间分辨率为16天；辐射分辨率提高到256量级；一景TM图像的总数据量增值230兆字节。TM波段数据可以5个特征变量的信息，即亮度、绿度、湿度、透射度、热度，对于不同的应用目的，不同的研究对象，特征变量的意义是不同的，不同的应用分析，需要根据不同地区、不同应用目的、针对不同的图像数据，运用多种方法选择最合适的波段组合。TM数据平面位置几何精度高，便于图像匹配和制图。 8、试述SPOT卫星遥感数据的几何特征和波谱效应 SPO图像的波谱效应：

第一波段为绿色波段，0.50-0.59um，该波段以叶绿素反射曲线的次高峰（0.55um)为中点，可区分植被类型和评估作物长势，对水体有一定得穿透深度，在干净水域能够穿透10-20m的深度，可以区分人造地物类型；

第二波段为红色波段，0.61-0.68um，识别农作物类型，对城市道路、大型建筑物工地反映明显，可用于地质解译，识别石油带、岩石和矿物等；

第三波段为近红外波段，0.79-0.89um，检测作物长势，区分植被类型，可绘制水体边界，可探测土壤含水量；

第四波段为短波红外波段，1.5-1.75um，探测植被含水量及土壤湿度，区别云与雪；

全色波段，0.51-0.73um，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。 图像几何特征：

（1）地面几何分辨率较高，多光谱的空间分辨率为20m，全色空间分辨率为10m；

（2）垂直观察，在正常情况下，垂直观察全球，两台HRV两相邻的垂直扫描带宽各60km，中间重叠3km,总的扫描带宽117km；

（3）倾斜观测，可以根据需要，改变观测角，倾斜观测地面；

立体观测，在不同轨道上，可对同一地区从不同的角度观测成像，得到立体像对，有利于摄影测量、地学及水文等方面的研究；

9、地形的影响在雷达图像上有哪几种，分别说明原因

由于侧视雷达是斜着照射地表的，当地形起伏时，就会在图像上出现透视收缩、顶底位移和雷达阴影等现象，从而使图像失真。当波束照射到传感器一侧的斜面时，其达到斜面顶部的斜距与到达底部的斜距之差?R比地距之差（即水平距离之差）?X要小，在图像上斜面的长度被缩短了，这种现象称为透射收缩。透视收缩进一步发展，使得波束到达斜面顶部的斜距比到达底部的斜距更短时，其顶部和底部是颠倒显示的，这种现象称为顶底位移。地形起伏越大，或波束的照射方向与垂直方向所夹的偏天底角越小时，这种现象就越容易产生。雷达阴影是由波束照射到有起伏的地形时，在斜面的背后往往存在电波不能达到的阴影部分而产生的。

补充：微波影像的判读方法

(1)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判读，反复对比目标地物的影像特征，建立地物解译标志，在此基础上完成微波影像的解译。 (2)对微波影像进行投影纠正，与TM或SPOT等影像进行信息覆合，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，例如中国地面卫星站利用SAR与气象卫星图像覆合对洪水进行检测。

(3)利用同一航高的侧视雷达在同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，对微波影响进行立体观察，获取不

同地形或高差，或对其它目标地物进行解译。

10、试述水体的波谱特征，并说明影响水体波谱特征的主要影响因素，水体在可见光、近红外、热红外、微波图像上的色调特征

水体的反射主要在蓝绿波段，其他波段的吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强。 当水体中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化，水中含有泥沙时，由于泥沙的散射，可见光波段反射率会增强，峰值出现在红区，水中含有叶绿素时，近红外波段明显抬升。 水温对其也有影响，水体污染等

在可见光为暗灰色调，近红外波段为黑色调，热红外时白天为暗色调，夜晚为浅色调，在微波图像上水体呈黑色调。 11、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，充分表现出影像与地图的双重优势。

主要特征：(1)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。(2)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，河流曲折的形态，增加了影像地图的可读性。(3)具有一定数学基础：经过投影纠正和几何纠正处理后的遥感影像，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。(4)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、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

同地形或高差，或对其它目标地物进行解译。

10、试述水体的波谱特征，并说明影响水体波谱特征的主要影响因素，水体在可见光、近红外、热红外、微波图像上的色调特征

水体的反射主要在蓝绿波段，其他波段的吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强。 当水体中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化，水中含有泥沙时，由于泥沙的散射，可见光波段反射率会增强，峰值出现在红区，水中含有叶绿素时，近红外波段明显抬升。 水温对其也有影响，水体污染等

在可见光为暗灰色调，近红外波段为黑色调，热红外时白天为暗色调，夜晚为浅色调，在微波图像上水体呈黑色调。 11、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，充分表现出影像与地图的双重优势。

主要特征：(1)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。(2)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，河流曲折的形态，增加了影像地图的可读性。(3)具有一定数学基础：经过投影纠正和几何纠正处理后的遥感影像，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。(4)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、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

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y4aa.html