第⼀章遥感信息的地学评价1、本章内容概述
(1)遥感信息的综合特征:基本概念、遥感信息的特征
(2)遥感信息地学评价标准:空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率、辐射分辨率(3)地⾯特征的遥感信息分析:地学光谱特征分析、地物空间特征分析2、本章内容
● 遥感”(Remote Sensing),即“遥远的感知”。在⼀定距离以外感测⽬标物的信息,通过对信息的分析研究,确定⽬标物的属性及⽬标物之间的相互关系。它是⼀种以物理⼿段、数学⽅法和地学分析为基础的综合性应⽤技术:● 物理⼿段——传感器、平台及信息传输● 数学⽅法——计算机图像处理、数理统、建模
● 地学分析——以地学规律为基础的地学处理过程(Geo-Processing)
● 遥感地学分析是建⽴在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型,是结合物理⼿段、数学⽅法和地学分析等综合性应⽤技术和理论,通过对遥感信息的处理和分析,获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息的理论⽅法(陈述彭,1990)。
2.1遥感信息的综合特征(1)基本概念
● 讲到遥感信息的地学评价,是把遥感作为地学信息源来考虑的。众所周知,地学信息源除遥感之外还有许多,如野外调查;定位观测、统计数据。这就是说,遥感仅仅是采集地学信息源的⼀部分。因⽽就提出了两个问题:⼀是遥感究竟能为地学提供哪些信息,今后是否可能提供更多的信息,⼆是从地学⾓度应如何更充分地利⽤遥感信源,这就是地学评价遥感信息的两个出发点。为了说明这个问题,先讨论⼀下遥感信息
● 遥感信息,是指以光或电磁波为载体,经介质传输⽽由航空或航天遥感平台所收集到的反映地球表层系统现象的空间信息。对⼀个连续、开放、完整、复杂的地球系统⽽⾔,遥感信息是地⾯⽬标离散化、特征化的信息,是通过遥感系统对地表的成像过程获得的反映地⾯物理、化学、⼏何、⽣物及相关地学特征等属性的信息。
● 遥感信息中最基本的⼏何单元是像元(pixel),每⼀个像元所载的信息是灰度(gray)。尽管不同的波段所代表的物理特性、地理意义是不同的,但是,⽆论是哪⼀个波段,都以归⼀化的灰度值来表⽰。不⽤物理意义的绝对值,⽽⽤归⼀化的相对值,给地理学的理论研究和实际应⽤带来了极⼤的⽅便。灰度在平⾯空间的分布⼜构成了纹理(texture)。所以像元、灰度和纹理是遥感信息中最基本的信息。(2)遥感信息的特征
● 遥感过程是个信息传递的过程,地⾯信息是的、⽆限的,⽽通过遥感成像,简化为⼆维、有限的信息(陈述彭等1990)。因此遥感影像空间所包含的是⼀种复合型、瞬时、间接、不确定的信息,并具体表现出以下特征:● 多源性:
● 多平台:不同的遥感平台,其⾼度、运⾏速度、观察范围、图像分辨串等都不相同。它构成了对地⾯有层次的⼀个⽴体观测系统。
● 多波段:遥感利⽤的电磁波谱范围主要是紫外——可见光——红外——微被。其中,紫外——远红外(0.3-15.0微⽶)为光学波段。它包括0.38-3.0微⽶的反射波段以及3.0-15.0微⽶的远红外波段。前者传感器所接收到的能量主要来⾃太阳辐射和地⾯物体的反射辐射;后者传感器所接收到的能量主要来⾃地⾯物体的热辐射。反射波段⼜可分为可见光波段(0.38-0.74微⽶)、近红外(0.74-1.3微⽶)和中红外(1.3-3.0微⽶)波段。不同波长谱段的电磁辐射与物质的相互作⽤不同,即物体在不同波段的反射率不同。为此,已经研制了各种不同类型的传感器,设计了多种的波谱频道来获取信息。
● 多视场:视场⼤⼩取决于平台⾼度、摄影机焦距或扫描仪扫描⾓度:⼀般说来,它与⾼度成正⽐。平台越⾼,视场越⼤,地⾯覆盖越宽;反之,地⾯覆盖越窄。
● 空间宏观性:遥感影像覆盖范围⼤、视野⼴,具有概括性
● 遥感信息的时间性:
● 时相周期,提供地物变化的各种规律:地表⽬标是⼀个动态系统,它的光学特性、⼏何特性随时间⽽发⽣重⼤变化。其变化性质是不可逆变化和有规律的变化,以不同速度,按不同⽅式表现在各类级地理系统外观的变化上。⽬标外在形态的变化按时间可分为五个范畴:多年变化(如新构造运动、⽓候周期、植被覆盖演替、⼟壤侵蚀、⼟壤的形成、⼈类活动等)、年变化(如⽔⽂动态、地域农业利⽤差异等)、季相变化(如北⽅森林、草甸、沼泽、农⽥等)、天⽓变化(如灾害等)和昼夜变化。
● 时效性:许多地物都具有时相变化,⼀是⾃然变化过程,即发⽣、发展和演化的过程;⼆是节律,即事物的发展在时间序列上表现出某种周期性重复的规律,亦即地物的波谱信息与空间信息随时间的变化⽽变化。所以必须考虑研究对象所处的时态,充分利⽤多时相影像。如农业监测对于遥感数据的要求⽐较严格,⾸先是数据的时效,如果在所需要的时间内⽆法获得必要的遥感数据,就意味着遥感监测的失败。
● 综合性、复合性:从信息论⾓度看,遥感信息的综合特征,不仅表现在它所反映的地理要素多样化——地质、地貌、⽔⽂、⼟壤、植被、社会⽣态等相互关联的⾃然及社会现象的综合;⽽且表现在遥感信息本⾝的综合,即它是不同波谱分辨率、空间分辨率和时间分辨率的遥感信息综合。
● 波谱、辐射量化性:地物波谱反射、辐射的定量化记录
● 遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性:地⾯信息是的、⽆限的(时间和空间的),⽽遥感信息是简化的⼆维信息,遥感信息在进⾏地学空间分析和过程反演过程中具有模糊性和多解性的特点。其复杂性和不确定性表现为:同物异谱、异物同谱;混合像元;时相变化;信息传输中的衰减和增益(辐射失真和⼏何畸变)。2.2 遥感信息地学评价标准(1)空间分辨率
● 空间分辨率(Spatial resolution),⼜可称地⾯分辨率(Ground resolution),前者就记录的图像⽽⾔,后者就地表⽽⾔,其意义相同。
● 空间分辨率的三种表⽰形式:
● 像元(pixel size)——瞬时视域所对应的地⾯⾯积像元(pixe1),即与⼀个像元⼤⼩相当的地⾯尺⼨,单位为⽶(m)。它是遥感信息中基本的⼏何单位,⼤⼩与形状决定于遥感传感器的性能和卫星的⾼度与姿态。如Landsat TM ⼀个像元相当地⾯28.5×28.5m的范围,简称空间分辨率30m。像元是扫描影像的基本单元,是成像过程中或⽤计算机处理时的基本采样点。● 线对数(解像率Photographic resolution 、Line Pairs)——对于摄影系统⽽⾔,影像最⼩单元的确定往往通过l毫⽶间隔内包含的线对数,单位为:线对/毫⽶(1/mm)。所谓线对是指⼀对同等⼤⼩的明暗条纹或规则间隔的明暗条对
● 瞬时视场(IFOV),指遥感器内单个探测元件的受光⾓度或观测视野,单位为毫弧度(mrad)。IFOV越⼩,最⼩可分辨单元(可分像素)越⼩,空间分辨率越⾼。
● 地⾯⽬标是个的真实模型,是个⽆限、连续的信息源(时空尺度上);遥感数据是对地⾯信息源有限化、离散化的⼆维平⾯记录。像元的⼤⼩反映了离散化程度。从地⾯原型到遥感信息,即把地⾯信息有限化、离散化过程必然要损失部分信息,这本⾝就是⼀种概括能⼒。这种概括能⼒对于宏观概念的建⽴是有意义的。从地⾯信息到遥感信息,经历⼀定的处理过程,它损失了⼀部分信息,必然产⽣⼀种概括能⼒。如同制图综合⼀样。遥感信息的概括能⼒是随分辨率的降低⽽增⼤的。
● 空间分辨率的数值只是⼀个粗略的等级概念。它表明影像细节的可见程度,但并⾮完全可以通过精确计算得到效果的,必须考虑到周围的环境因⼦。(2)光谱分辨率
● 光谱分辨率指传感器所⽤的波段数⽬、波段波长以及波段宽度。也就是选择的通道数,每个通道的波长、带宽,这三个因素决定光谱分辨率。。● 光谱分辨率在遥感中的意义
● 多波段光谱信息的利⽤⼤⼤开拓遥感应⽤领域:卫星遥感开始了多波段的利⽤。从综合波段记录电微波信息,到分波段分别记录电磁波的强度,这样
可以把地物波谱的微弱差异区分并记录下来,使遥感应⽤范围逐步扩⼤。光谐波段分得越多越细、频带宽度越窄,所包含的信息量就越⼤,针对性越强,别易于鉴别细微差异,因⽽在实验室研究中多光谱波段往往可以发展到⼗⼏、甚⾄⼏⼗个波段。但是在实际应⽤中,便要对之进⾏综合归纳。因为波段分得越细,各波段数据间的相关性就越⼤,增加了信息的冗余度,未必能达到预期识别效果。在实际⼯作中,波段数的确定必须综合考虑多种因素。陆地卫星MSS 仅⽤了4个波段,TM增加到7个波段,SPOT卫星仅采⽤3个波段。也就是说,波段中⼼位置的选择要与地物特征光谱位置相对应:不能要求⼀种传感器能“包罗万象”地解决所有问题。
● 专题研究中波段选择针对性:各种光谱波段既有它的针对⽐、有效性,⼜有它的局限性,因⽽⼈们在⼯作⼩,必须根据不同的遥感应⽤⽬的“有的放⽮”地选择光谱分辨率。
● 图像处理中多波段的应⽤提⾼判识效果: 对于复杂的⽬标进⾏分离抽取或判读时,往往不仅要利⽤其特征波段内的差异,⽽且还要利⽤各波段间的差异。也就是说还要通过各波段相互间的⽐较来突出所需的⽬标。(3)时间分辨率
● 时间分辨率指对同⼀地区遥感影像重复覆盖的频率。时间分辨率有不同的数量级。它的变化范围从静⽌⽓象卫星的半⼩时/次,到陆地观测卫星⼏天或⼏周/次,到航空摄影或空间飞⾏⼈⼯摄影⼏个⽉,甚⾄⼏年/次。遥感资料的时间分辨率差异很⼤。
● 时间分辨率的类型:根据探测周期的长短可将时间分辨率划分为三种类型。
● 超短、短周期时间分辨率;(⼀天以内,⽤来探测⼤⽓海洋物理现象、⽕⼭爆发、植物病⾍害、森林⽕灾、污染源监测等)
● 中周期时间分辨率;(⼀年以内,⽤来探测植物的季相节律、再⽣资源、旱涝、⽓候学、⼤⽓动⼒学、海洋动⼒学分析等)
● 长周期时间分辨率(以年为单位的变化,环境、资源变化等)● 时间分辨率的意义:
●动态监测与预报:遥感应⽤从资源清查、定性描述的静态阶段到动态分析、预报并直接参与⽣产管理,必须解决时间分辨率的问题。如利⽤短周期遥感信息——⽓象卫星云图进⾏天⽓、海况(海洋表⾯物理状况、温度场、风场、波浪)、渔情监测与预报,我国约每半个⽉1次,⽽⽇⽊则每天2次,并能及时送到出海的船上由电视屏幕显⽰出来,由于及时拿捏情报,使⽇本的产渔量约是我国的10倍。
● ⾃然历史变迁和动⼒学分析:湖北江汉平原上,河流交叉纵横,湖泊星罗密布,是我国⽔⽹密度最⼤的省份之⼀。这⾥古代发育了⼤湖“云梦泽”,曾经有2000多个湖泊。前⼣的地图上还保留有609个湖。但现在通过卫星图像的核实仅留下300多个,并且湖廓界线也发⽣了变化。原来的⼩湖丧失殆
尽,中等湖泊也有部分不复存在,即使洪湖、⼤同湖这样的⼤湖也被肢解破碎。平原上湖泊的明显消长变化直接影响到区域⽔系⽹络、农⽥灌溉、⽣态环境、⽔⽣资源等。这些变化需要动态信息(较长间隔,不同时相的卫星图像、航空像⽚等)及时更新。运⽤遥感和历史资料的结合是可以完成的。
● 利⽤时间差提⾼遥感的成像率和解像率:由于不同时相的遥感图像⼟壤的光谱特征变化很⼤,所以在我们进⾏⼟地资源和⼟壤资源调查中,必须选择差异特征明显的时期。例如,对于华北平原地区则应该抓住两个特征时期,⼀是冬春时节(多在3⽉中上旬),⽓候⼲旱、地⾯覆盖差、多呈裸露状,地表⽔盐动态变化特征和差异以及地貌等现象均反映明显;⼆是春末或秋末时节(⼀般5⽉上旬或9⽉上旬),即作物成熟期、⽔盐⼟条件的差异集中反映在作物的类别与长势上。利⽤这两个时间差进⾏对⽐,可以得到任何⼀个单时相所得不到的信息,有效地提⾼了图像解译能⼒。可见,合理利⽤光谱响应的时间效应,选择合适时相的遥感图像进⾏对⽐,将有助于分析和识别地物。
● 更新数据库:动态多时相的遥感数据,是数据库的重要信息源。由于它具有周期短的特点,尤其适合于不断更新数据库。(4)辐射分辨率(Radiant resolution)
● 辐射分辨率指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能⼒。即探测器的灵敏度(遥感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最⼩辐射度差,或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能⼒),⼀般⽤灰度的分级数来表⽰,即最暗—最亮灰度值(亮度值)间分级的数⽬—量化级数
● 光学传感器的辐射测量特性(radiometric characteristics),指⽤光学传感器测量时,来⾃⽬标或辐射的电磁波中的物理量在通过光学系统后回发⽣何种变化。
● 有效量化的级数,⼀般是由动态范围和信噪⽐S/N所确定。其中动态范围是指传感器可测量的最⼤信号与最⼩信号之⽐。所谓最⼤信号指在此值以外⽆论输⼊的信号多强,响应也⽆变化的饱和区:所谓最⼩信号指在此值以外为对输⼊的弱信号⽆响应的⽆感应区;⽽仅在动态范围内,输⼊与输出信号⼏乎呈线性关系。⽽信噪⽐(S/N)是指有效信号(signal)与噪声(noise)之⽐。即信号功率与噪声功率之⽐。⽽为了实⽤⽅便,信噪⽐常定义为信号均⽅根电压和噪声均⽅根电压之⽐,单位均为分贝(dB)
● 同为20⽶分辨率的中巴资源1号卫星CCD图象质量⽐法国SPOT多光谱图像差的主要原因是辐射分辨率低造成的。
● 由此看来,对于⼀个遥感系统均有它⼀定的信息容量。它的最⼤信息容量与其空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率、辐射分辨率有关。在进⾏具体地学分析时,它是通过研究对象的三个地学属性(空间分布、波谱反射和辐射特征、时相变化)来体现它对遥感信息的具体要求。⽽这种要求必须与遥感系统的信息能⼒,即可能性⼀致起来达到统⼀。这就是说,遥感不是万能
的。我们所做的⼯作必须根据条件,根据任务来决定相选择相应的遥感资料,超越这种条件就不⾏。这是遥感地学分析中最基本和最重要的前提条件。2.3 地⾯特征的遥感信息分析(1)地学光谱特征分析
● 地物均有⾃⼰独特的波谱反射和辐射特性。相同的物体具有相同的电磁波谱特征,不同的物体由于物质组成和结构不同具有相异的电磁波谱特征。因⽽可以根据遥感仪器所接收到的电磁波谱特征的差异来识别不同的物体——这就是遥感的基本出发点。
● 地物波谱特征的研究,不仅为传感器的研制、频道选择直接提供科学依据,⽽且是在具体应⽤中选择合理的波段、波段组合以及在计算机遥感图像处理中建⽴影像分析的定量标准,有效地提取专题信息和进⾏成像机理分析的重要依据。
● 应该说明的是,光谱特征随时间、地点、环境背景等的变化⽽变化。它的影响因素很多,是—种综合作⽤的结果。对于某—特定的地表特征并不存在“标准光谱值”。(2)地物空间特征分析● 形状(Shape)
● 形状特征就是物体的外貌轮廓,任何地物都具有⼀定的形状。例如,游泳池呈长⽅形、房屋呈窄长⽅形、⾜球场显⽰为两端呈弧形的长⽅形。公路、桥梁和⽔渠则为长条形(见图1.1)。形状在遥感图像上的表现与图像⽐例及成像⾓度等因素有关。由于成像⾓度的不同。同⼀物体在遥感图像上的⼏何形状可以不同。⽐例的不同也影响物体细节显⽰的程度,⽐例愈⼤,其细节显⽰的愈清楚;⽐例愈⼩,其细节显⽰的就愈不清楚,致使复杂的形状变为简单的形状,并渐渐变为模糊,当⽐例继续变⼩,地物形状变成点状,甚⾄完全消失。
● 遥感图像上所看到的地物主要是平⾯形状或顶部的轮廓,这是从空中俯视地物的关系,完全不同于⼈们习惯的侧视和斜视,从顶部看到的物体形状有时虽然难以看到地物的所有细节,但它确是遥感图像显⽰的主要⽅式。了解与运⽤俯视能⼒,对于提⾼遥感图像解译效果是极为重要的,因为物体的俯视形状是它的总体轮廓、构造、组成和功能的重要的,甚⾄是决定性的显⽰。例如,飞机的顶部外形⽐侧⾯外形更易辨认些;辫状⽔系和⽹状⽔系从空中俯视的效果较地⾯的侧视、斜视效果要好的多;对⽕⼭机构的俯视要⽐侧视能了解
更多的情况。
图1.1 道路和桥梁的形状⽰图图1.2 铁路轨道与⽕车尺⼨⽰图● ⼤⼩(Size)
● 地物的⼤⼩是指其表⾯积和体积⽽⾔,但遥感图像解译的⼤⼩往往体现在平⾯形状的⼤⼩。⼤⼩特征是识别物体的重要标志之⼀,确定地物的实际⼤⼩,对判断地物的性质有很⼤的帮助。某⼀地物在图像上的尺⼨,通常可以⽤该地区的其它⼰知的地物尺⼨加以⽐较确定。
● 同⼀地物在航⽚上影像的⼤⼩,取决于摄影⽐例,当摄影⽐例变化时,同⼀地物的尺⼨也随之变化。在同⼀⽐例图像上,⼤⼩不同的物体,其属性可能很不相同,根据航⽚上地物影像的⼤⼩,往往可以区别地物的属性。
● 形状相似⽽难于判别的两种地物。可根据其⼤⼩这个标志加以区别。例如,单轨铁路和双轨铁路形状很相似,只要量算其宽度,就不难区别。⼜如⾜球场和跑马场其总体轮廓在遥感图像上有⼀定相似性,但借助其⾯积⼤⼩,可将两者区别开。当然有些情况下,还可根据⾜球场和跑马场的内部设施,以及周围相关体的情况进⾏判断。地物尺⼨⼤⼩还受中⼼投影的影响⽽变化(见图1.2)。
● ⾊调与⾊彩(Tone and Color)
● ⾊调是地物的亮度在⿊⽩图像上的表现,也就是⿊⽩深浅的程度。影像⾊调的深浅不同是决定于该地物表⾯的光学性质和表⾯粗糙度,当然还包括摄影技术及处理条件。由于地物表⾯的光学性质不同,造成吸收和反射光谱波长和能量⼤⼩不同,记录在图像上的影像亮度也就不同。⾊调是重要的解译标志,各专业解译⼈员都可利⽤⾊调来辨认其所要了解对象的同性。实际上,影像之间如果没有⾊调差别,图像上的地物形状是显⽰不出来的。⾊调的深浅⽤灰阶(灰度、灰标)来表⽰。为了便于解译和统⼀描述尺⼨,⼀般把航空图像上影像⾊调从⽩到⿊,分为⽩、灰⽩、淡灰、浅灰、灰、暗灰、深灰、淡⿊、浅⿊、⿊l0级。
● 随着光照条件的变化,⾊调也产⽣变化。在航⽚上,我们经常看到同⼀地物在阴坡与阳坡,同⼀河流各个段落,其⾊调不相同。冬季和夏季成像的陆地卫星图像,由于太阳⾼度⾓的不同,其影像⾊调也不⼀样。地物在遥感图像上的⾊调标志是不稳定的,只有当解译⼈员了解影响⾊调的因素后,才可以把⾊调作为辨认地物的重要标志。尤其是当地物在遥感图像上显⽰较⼩或缺乏⽴
体感时。⾊调作为解译标志就显得特别重要(见图1.3)。
● ⿊⽩图像上的⾊调难于反映绚丽多彩的地物景象,因此,使鉴别地物能⼒受到很⼤。⽽彩⾊图像则能充分显⽰地物的真实情况,提⾼了图像的光谱分辨率。通常⼈眼辨别⿊⽩⾊调只能达到⼗余级灰阶,⽽区分⾊彩的能⼒,仅⾊别即可辨别100余种,加上明度和饱和度的组合,分辨⾊彩的种类就更多了。利⽤计算机能细分出许多⾊调反差,并以不同颜⾊来表⽰这些级差。可⼤⼤提⾼彩⾊图像的解译效果。天然彩⾊图像(真彩⾊图像)上的颜⾊,反映了实际地物的颜⾊特征,⽐较符合⼈们的视觉习惯,较⿊⽩图像更有助于识别⽬标。多光谱合成的彩⾊图像和彩⾊红外⽚都是假彩⾊⽚,影像的⾊彩不是地物的真实彩⾊。假彩⾊合成⽚的优点在于增强显⽰某些地物的影像信息,提⾼了识别能⼒,有助于解译复杂的地物。
图1.3不同⾊调地物⽰图图1.4 建筑物阴影⽰图● 阴影(Shadow)
● 阴影是指被地物遮挡阳光束照射到的部分。它是遥感图像解译经常应⽤的标志之⼀。阴影具有不同的形状、⼤⼩、⾊调和⽅向。地物的⼤⼩、形状、⾼度,可以通过其阴影⽽显现于图像上。由于航空摄影⼀般均系垂直摄影,地物的侧⾯不易观察到,有时借助阴影,可以帮助解译⼈员识别到地物的侧⾯形状。当物体很⼩,或与其周围背景⾊调相似时,阴影就显得特别有⽤。借助阴影还可判定图像的⽅位(见图1.4)。阴影可分为本影与落影两种。
● ①本影:地物未被太阳光直接照射到的背光阴暗部分称为本影。在解译中,本影有助于地物产⽣⽴体感,有利于地貌的解译。有些航空地质摄影是在太阳⾓很低的时候进⾏的,就是为了增强微⼩的地表起伏感,这也是为什么近似于低太阳⾓摄影的侧视雷达成像在地质调查上显得较为重要的⼀个原因。
● ②落影:在太阳光照射下,地物投落在地⾯上影⼦称为落影,落影的形状、长短,与地物本⾝的形状、阳光照射⽅向、太阳⾼度⾓、地形起伏有关。
● 根据落影的形状和长度,可以帮助识别物体的性质、类型和量算其⾼度。例如,楼房类型、层数:桥梁的类型、结构、桥孔数;树⽊的种类及其⾼度等。在航空图像上利⽤落影量算地物⾼度的⽅法有太阳⾼度正切法、落影长度⽐较法等。
● 阴影的长度和⽅向,随摄影⽇期、时间、地区的纬度⽽呈有规律地变化。在平坦地区,当物体⾼度不变时,阴影的长度主要与太阳⾼度有关。
● 低太阳⾓成像的卫星图像对地球起伏不⼤地区,有利于微地形的分辨;地形切割剧烈地区,⽤低太阳⾓成像的卫星图像,沟⾕全被阴影遮盖,⽽⽆法辨认。⼀般⽤30°~40°太阳⾼度⾓成像的卫星图像最有利于解译。所以在订购选择卫星图像时,应按⼯作地区的纬度和所需的太阳⾼度⾓,订购选⽤⽉份的卫星图像。
● 对于近红外摄影图像,其上的地物阴影特征与上述可见光图像的情况⼀样,主要区别在于红外图像上的地物阴影⾊调较深。热红外图像与雷达图像也有阴影,但它们分别代表的是温度较低及微波因受障碍⽆法直接到达的地段(微波盲区),与可见光的阴影性质不同。热红外上的阴影是由于地表阴影处的温度较低所致,但这些热阴影通常在太阳下⼭后,或被云层覆盖后,仍然会存在⼀段时间,不像可见光阴影那样⽴即消失。● 纹理(Texture)
● 纹理⼜称“影像结构”。指图像影像⾊调变化的频率。它是由成群细⼩具有不同⾊调、形状的地物多次重复所构成,给视觉造成粗糙或平滑的印象。这些物体往往很⼩。单独识别不易看出。纹理是解译细⼩地物、特别是岩性、植被的重要标志。例如,根据纹理的差别可判断海滩上砂粒的粗细度,还可区别河床上的卯、砾⽯和砂⼦,以及区别砾岩和砂岩。在⼤⽐例航空图像上,根据树冠顶部树叶的影像纹理,可判别树种。在⼩⽐例图像上,根据树冠顶部形成的纹理,可区分针叶林和阔叶林。天鹅绒状平滑的纹理⼀般是幼龄林;粗糙状的纹理,⼀般是成材的⽼龄林等。纹理⽰图见图1.5。
● 物体的纹理⼤⼩是随着影像的⽐例尺⽽变化。图像⽐例愈⼩,纹理作为解译标志的科学性愈加明显。纹理可⽤光滑状、粗糙状、参差状等进⾏描述。● 图案(Pattern)
● 图案⼜称“图型结构”。图案是指影像上重复代表了许多⼈造物体和某些⾃然地物的特征。它也可以说是包括地物形状、⼤⼩、阴影在影像上综合表现的模型。⼀般由点、线、斑、块、链、格、栅、环等形状有规律排列组合构成。由于⾃然界的地物是千差万别,因此,反映在图案上也是多种多样的,很难进⾏完美的归纳。⽔系类型、植被类型、耕地类型、居民点类型、地质体等都有其独特的图型结构。由于地物类型间有密切关系。如⽔系类型与地质构造、岩性、⼟壤之间有着密切关系,植被类型反映了周围环境的特征和变化等。因此,某种地物类型的图型结构⼜是另⼀种地物类型相关解译的重要标志。图案⽰例见图1.6。
● 位置(Site)
● 指地物所处的环境部位。各种地物都具有特定的环境部位,且总是与周围环境有⼀定联系或受环境条件的⼀定制约。物体的环境位置对⼈⼯或天然物体的解译往往是有帮助的。例如,有些植物只⽣长在沼泽地、堤岸、沙地和⼽壁滩等地;河漫滩、阶地从低到⾼分布在河⾕两侧;冲积、洪积扇总是位于沟⼝;崩塌都位于陡⼭坡上。⼈⼯建筑物也有类似情况,如飞机场通常位于⼤城市郊区的平坦开阔地段;⼭区铁路、公路多沿河⾕两侧修建等。若利⽤地物的这些特定的环境部位,并配合其他标志,就能在遥感图像上正确判断地物的属性。
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