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遥感图像目视解译基础----遥感摄影像片的判读

(2011-08-31 20:21:30)
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杂谈

分类: 环境地质与遥感地质
1.遥感摄影像片的种类:
     1839年摄影像机问世,法国人达格雷(Dagurre)发表了第一张航空像片,开始了人们利用遥感摄影像片认识地理环境的进程。从1913年开始,摄影技术用于地质研究。在利比亚采用常规航空摄影的镶嵌图编制了“本戈逊”地区的油田地质图。第二次世界大战中,航空像片被广泛应用于军事目的,它有力的推动了遥感摄影像片解译技术的发展。
     遥感技术的发展,提供了多种遥感摄影像片。经常可以见到的遥感摄影像片包括可见光黑白全色像片、黑白红外像片、彩色像片和多波段摄影像片。
     黑白全色像片:采用的胶片乳剂感光范围在0.36-0.72mm之间,能感受全部可见光。
     黑白红外像片:感光乳剂中加入增感剂,使感光范围由可见光扩展到近红外波段。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,在不同植被之间增加反差。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。
     彩色像片:分为天然彩色片和红外彩色片两种。
     天然彩色片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,经过显影洗印后能较真实地还原出物体自然色彩,亦称真彩色片。
     红外彩色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。所以红外彩色片是假彩色片或伪彩色片。红外彩色片具有一些不同于彩色像片的特点,它可被应用到农业土地资源调查和森林资源调查,也可以应用在军事方面,探测伪装的军事设施。
2.遥感摄影像片特点与解译标志
(1)摄影像片主要特点
     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。
     遥感摄影像片绝大部分采用中心投影方式成像,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的地形,形状会有明显的变形。例如直立的高层楼房呈向像片中心倾倒之状,航空像片上的地物大小,也与形状要素一样,往往发生某些误差和畸变。
     航空像片为俯视成像,从航空像片上可以看到地物的顶部轮廓。这种成像方式与我们日常生活中观察目标地物的视角不同。我们熟悉的地物侧面形状,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。(2)摄影像片解译标志
     为了提高摄影像片解译精度与解译速度,掌握摄影像片的解译标志很有必要。遥感摄影像片解译标志又称判读标志,它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。
     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各种特征,它包括遥感摄影像片上的色调、色彩、形状、阴影、纹理、大小、图型等,解译者利用直接解译标志可以直接识别遥感像片上的目标地物。
     间接解译标志是指航空像片上能够间接反映和表现目标地物的特征,借助间接解译标志可以推断与某地物的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:
     与目标地物成因相关的指示特征。例如,像片上呈线状延伸的陡立的三角面地形,是推断地质断层存在的间接标志。像片上河流边滩、沙咀和心滩的形态特征,是确定河流流向的间接解译标志。
     指示环境的代表性地物。任何生态环境都具有代表性地物,通过这些地物可以指示它赖以生活的环境。如根据代表性的植物类型推断它存在的生态环境,“植物是自然界的一面镜子”,寒温带针叶林的存在说明该地区属于寒温带气候。
     成像时间作为目标地物的指示特征。一些目标地物的发展变化与季节变化具有密切联系。了解成像日期和成像时刻,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。
     应当指出,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。
3.遥感摄影像片的判读方法
     黑白全色像片解译。在黑白全色像片上,目标地物的形状和色调是我们识别地物的主要标志。在可见光范围内成像的黑白全色像片,与人类在可见光下观察地物的条件相一致,因此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,它在航空像片(正片)上呈现淡白色调,反射率低的地物,它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。
     黑白红外像片解译。黑白红外像片上地物色调深浅的解释不同于黑白全色像片。在黑白全色像片上茂密植被的颜色为暗灰色,在黑白红外像片上为浅灰色,这因为植物的叶子在近红外具有强烈反射。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。
     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,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,雾霾、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。
     天然彩色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,天然彩色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。
     红外彩色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有规律反射电磁波,因此它们具有不同的光谱特征。正常生长的植物在近红外波段具有较高的反射率,采用绿色植物进行伪装的物体,其光谱特征与植被不同,例如用植物枝叶伪装的目标地物在近红外像片上呈紫红色,披盖绿色伪装物的目标地物在像片中呈蓝色,而正常的植被呈现红色。因此,根据地物的光谱特征,容易区分出红外彩色片上正常生长的植物和用植物伪装的目标地物。判读红外彩色片,可以按照以下步骤进行:
(1)认真了解红外彩色片感光材料的特性和成像原理;
(2) 熟悉各种地物在可见光和近红外光波段的反射光谱特性;
(3) 建立地物的反射光谱特性与红外彩色片中地物假彩色的对应关系;
(4) 建立彩红外像片其它判读标志;
(5) 遵循遥感解译步骤与方法对彩红外像片进行解译。
     在解译时应注意: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。但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,如正常生长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。
     水体污染、泥沙和水深等因素都对像片的颜色也会产生影响,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。

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