干旱區(qū)遙感圖像目視解譯的常見問題

楊雅楠，　阿里木江·卡斯木

(新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 新疆 烏魯木齊，830054)

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干旱區(qū)遙感圖像目視解譯的常見問題

楊雅楠，阿里木江·卡斯木*

(新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 新疆 烏魯木齊，830054)

摘 要：遙感圖像的解譯標(biāo)志反映著地物信息遙感圖像的特征，這些特征能夠幫助解譯者識(shí)別影像上的目標(biāo)地物，不同種類、不同地區(qū)的遙感像片所建立的解譯標(biāo)志雖然可以借鑒其經(jīng)驗(yàn)，但由于地域、季節(jié)等差異并不能生搬硬套，文章針對(duì)我國干旱區(qū)遙感圖像目視解譯中應(yīng)注意的問題作初步的探討。

關(guān)鍵詞：干旱區(qū)； 遙感； 目視解譯

遙感制圖是現(xiàn)代測(cè)繪領(lǐng)域中、小比例尺成圖的重要手段，其解譯(也稱“判讀”)方法有目視解譯和計(jì)算機(jī)解譯兩種，文章針對(duì)在干旱區(qū)利用高分辨率遙感影像成圖時(shí)目視解譯常見的問題做初步探討[1]。

在目視解譯時(shí)，先要建立遙感圖像的解譯標(biāo)志(Image Interpretation Key)，也稱判讀標(biāo)志，指能夠反映和表現(xiàn)地物信息的遙感影像的各種特征，它有直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志兩大類，其中直接解譯標(biāo)志有：目標(biāo)地物的大小、形狀、陰影、色調(diào)、紋理、圖型和位置與周圍的關(guān)系等，間接解譯標(biāo)志是指能夠間接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感影像特征，借助它可推斷與目標(biāo)地物屬性相關(guān)的其它現(xiàn)象[2-3]。影像判讀者的經(jīng)驗(yàn)會(huì)直接影響判讀結(jié)果，產(chǎn)生的差異會(huì)造成判讀者誤差，所以通常需要預(yù)先建立好樣本庫。由于地域、季節(jié)等因素的可變性，即使在相同波段的影像上，相同地物所呈現(xiàn)的特征隨影響因子變化而產(chǎn)生不同，所以解譯標(biāo)志也不同，這就需要在平時(shí)的運(yùn)用中多加以觀察總結(jié)[4-6]。

1研究區(qū)數(shù)據(jù)概況及技術(shù)分析

我國約280萬平方公里的干旱區(qū)面積使我國成為世界上主要的干旱國家之一，昆侖山——秦嶺——淮河一線以北的半干旱和半濕潤易旱區(qū)的面積約為213萬平方公里，從西北國界至大興安嶺西麓，囊括了16個(gè)省、市、自治區(qū)的965個(gè)縣，占了全國總面積的一半以上， 83%的干旱、半干旱區(qū)集中分布于西北地區(qū)，造就了西北干旱少雨的氣候類型[7-9]，大幅度的緯度差異是南北方四季太陽輻射產(chǎn)生的差異導(dǎo)致了降水量不同。例如：南北方的植被和土壤在色調(diào)與形狀上存在較大差異，沿海東南部地區(qū)土壤含水量較大，影像顏色比較深，西北地區(qū)土壤含水量較少，在同波段、同時(shí)相的影像上顏色會(huì)相對(duì)較淺。文章將從建立解譯標(biāo)志時(shí)色調(diào)特征、干旱區(qū)特殊地物圖型解譯、干旱區(qū)易混淆地物類型、干旱區(qū)特殊地貌類型解譯四個(gè)方面針對(duì)性的提出干旱區(qū)目視解譯過程中值得注意的問題與建議[10-11]。

2遙感圖像目視解譯應(yīng)注意的問題

2.1關(guān)于解譯標(biāo)志的建立

在建立解譯標(biāo)志時(shí)，首先應(yīng)該做到，不同種類的遙感影像要分別建立解譯標(biāo)志，可以借鑒經(jīng)驗(yàn)，但不能不區(qū)分區(qū)域、時(shí)節(jié)的生搬硬套，要善于利用待判讀區(qū)域已有的地形圖和專題地圖，結(jié)合野外調(diào)查資料綜合，建立解譯標(biāo)志提高解譯精準(zhǔn)度與效率[12]。

2.2色調(diào)和顏色解譯

色調(diào)與顏色是最常用的解譯標(biāo)志，常見注意類型有以下兩類：

(1)同一地物在不同影像上呈現(xiàn)的顏色不同，如闊葉林在彩色像片上呈現(xiàn)綠色，在彩紅外像片上卻呈現(xiàn)紅色(如表1)。

(2)同類地物(如表1：清澈的水體、含泥沙的水體和含大量植被的水體)在同一幅像片上的色調(diào)也會(huì)存在差異[13]。

表1　彩色像片和彩紅外像片上地物的色彩差異的比較

彩色像片上地物的顏色與天然地物色彩相近，而彩紅外像片上光譜特性不同，呈現(xiàn)的顏色就會(huì)發(fā)生變化(如：城市在微波影像上呈現(xiàn)淺白色，郊區(qū)呈灰白—淺白色，而在假彩色圖像上則一般呈藍(lán)灰色，這是因?yàn)槭芪廴疽约俺鞘袩釋?dǎo)效應(yīng)等影響使光譜特性發(fā)生變化)[14-15]。

2.3區(qū)域特色地物圖型解譯

圖型是指目標(biāo)地物以一定規(guī)律排列而成的圖形結(jié)構(gòu)，由形狀、大小、色調(diào)、紋理等影像特征組合而成。地域、文化的差異，造就了一些在干旱區(qū)中特有的特色圖形(見表2)。

表2　不常見地物遙感影像地物目視解譯標(biāo)志

表2例子說明對(duì)于不同地區(qū)目視解譯時(shí)應(yīng)該充分了解當(dāng)?shù)厝宋沫h(huán)境，如在新疆吐魯番地區(qū)家家戶戶門口都有的“馕坑”，不熟悉的作業(yè)員就容易判別成水井。不同區(qū)域的特色景觀需要解譯人員對(duì)調(diào)查地區(qū)有著充分的了解，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)與資料才能提高作業(yè)效率與準(zhǔn)確率。

2.4干旱區(qū)易混淆地物類型解譯

影像解譯時(shí)常常出現(xiàn)很多圖斑相似或相近的地物類型，下面對(duì)兩類干旱區(qū)易混淆地物舉例。

2.4.1針葉林、闊葉林與針闊混交林

針葉林指由松、柏、杉等裸子植物的喬木樹種為主構(gòu)成的樹林，其針葉樹合計(jì)占面積的65%以上，而闊葉林是由雙子葉喬木樹種為主構(gòu)成的樹林，闊葉樹占地面積合計(jì)占65%以上，針闊混交林是指針闊兩類喬木同時(shí)混生，但混交的林冠覆蓋面積均不超過65%(含)的樹林類型[16]。(見圖1)

圖1　針葉林、闊葉林與針闊混交林的示意圖

林地解譯時(shí)一般呈現(xiàn)深綠色或灰綠色，形狀一般為規(guī)則片狀，色調(diào)單一多處于山地及邊緣地帶，針葉林相比較闊葉林，表面尖銳，樹高較高造成陰影比較明顯；而闊葉林相對(duì)表面平整，呈絨狀分布；針闊混交林更以高低層次感為特色。如在解譯時(shí)，提前參照資料或者了解所處區(qū)域海拔高度和降水，可直接根據(jù)資料判別林地類型。

2.4.2耕地、林地、沙障

經(jīng)過開墾種植農(nóng)作物并經(jīng)常管理的土地被稱作耕地，一般包括熟耕地、待開發(fā)荒地、以農(nóng)為主的規(guī)整草田輪作地；而林地指成片的天然林、次生林和人工林覆蓋的地表，包括喬木、灌木、竹類等多種樹木類型；沙障是用柴草、秸稈、粘土、樹枝等物料在沙面上做成的障蔽物，是干旱區(qū)常見的消減風(fēng)速、固定流動(dòng)沙丘和半流動(dòng)沙丘沙表的程固沙措施[17](見圖2)。

圖2　耕地、林地、沙障示意圖

耕地解譯時(shí)一般呈現(xiàn)灰綠色、灰紫色且形狀一般是規(guī)則的片狀、條狀或塊狀整齊分布排列，色調(diào)單一，表面平整，多處于從城鄉(xiāng)結(jié)合部擴(kuò)張至鄉(xiāng)村，大規(guī)模并伴隨著成熟的防護(hù)林帶、排堿渠、河流兩岸、平原等；林地的色調(diào)通常呈現(xiàn)深綠色，多為片狀不規(guī)則狀，少有人工修繕的痕跡，多分布于山地、小丘上部，解譯結(jié)構(gòu)色調(diào)單一，表面粗糙，根據(jù)不同的植被類型所表現(xiàn)的紋理也具有不同特色；沙障出現(xiàn)的地方往往是道路兩旁，城郊護(hù)坡處，相對(duì)林地，往往形狀規(guī)則，有人工修繕痕跡，且為高度地域林地。

2.5干旱區(qū)特殊地貌類型解譯

干旱區(qū)指屬于干旱氣候的地區(qū)，水分不足是限制植物生長，流水與風(fēng)蝕作用更是帶來了獨(dú)特的干旱區(qū)在地貌，拿洪積扇、漫流沖溝、干涸河床來說，這三類地貌常常會(huì)出現(xiàn)在干旱區(qū)荒漠、城郊等人類活動(dòng)較少的區(qū)域，范圍較大且特征明顯易區(qū)分。

(1)洪積扇指洪流一邊侵蝕溝床、溝坡的同時(shí)將大量的碎屑物質(zhì)搬運(yùn)到溝口或山坡低平地帶，但因流速減小而迅速堆積形成扇狀堆積體，體積較大而坡度較小者。陰山、賀蘭山、祁連山、天山寬廣的各個(gè)山谷谷口的洪積扇互相聯(lián)結(jié)形成山麓洪積平原，產(chǎn)生連片的濕潤地區(qū)，這在干旱地區(qū)最為寶貴，就成了村落與耕地集中的地方。新疆的烏魯木齊、石河子等現(xiàn)代化城市，以及大片的瓜果棉花生產(chǎn)基地，大部分都坐落在天山北麓的山前洪積扇綠洲上，是干旱區(qū)重要的地貌[18]。

(2)漫流沖溝是由間斷流水在地表沖刷形成的溝槽，沖溝是加速水流的侵蝕而切入地表的溝，它切割土地，使之支離破碎，不易對(duì)土地進(jìn)行利用。沖溝發(fā)育地帶，水土的流失，更給建設(shè)帶來困難。由于人類活動(dòng)、火災(zāi)或氣候變化使保護(hù)土壤的天然植被遭到了破壞，或是由于罕見的暴雨帶來了山洪，都可能造成侵蝕從而帶來災(zāi)害[19]。

(3)干涸河床指季節(jié)性斷水或永久性斷流后形成的，原谷底部分河水經(jīng)常流動(dòng)的地方稱為干涸河床，明顯表現(xiàn)為被河流占有或從前被河流占有的溝槽，一般是由河流自身堆積的細(xì)顆粒物質(zhì)組成[20]。

圖3　洪積扇、漫流沖溝與干涸河床影像示意圖

判別時(shí)發(fā)現(xiàn)，干旱地區(qū)山口一般會(huì)形成的洪積扇及漫流沖溝，而地勢(shì)平坦地區(qū)形成的漫流干河，區(qū)分時(shí)可以利用空間對(duì)比法在同一張遙感影像或相鄰較近的遙感影像上進(jìn)行鄰近比較，區(qū)別周邊地物類型，或利用歷史對(duì)比法，對(duì)不同時(shí)間同一地區(qū)重復(fù)成像加以對(duì)比分析，從而判斷出干涸年份，這種方法對(duì)自然資源和環(huán)境動(dòng)態(tài)的研究尤為重要，可運(yùn)用在土壤侵蝕、農(nóng)田面積減少、沙漠化移動(dòng)速度、冰川進(jìn)退、洪水泛濫等。

3結(jié)語

目視解譯重點(diǎn)就是要把握解譯目標(biāo)的特征，將直接或間接的解譯標(biāo)志結(jié)合經(jīng)驗(yàn)、資料與當(dāng)?shù)氐孛蔡卣骶C合運(yùn)用，提高解譯效率，再用多波段、多時(shí)相及不同地物的對(duì)比來提高解譯質(zhì)量和解譯精度，才能更好的運(yùn)用在工作學(xué)習(xí)中。

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Several Problems of Remote Sensing Image Visual Interpretation of the Arid Area

YANG Ya-nan,Alimujiang·KASIMU*

(InstituteofGeographicalSciences,XinjiangNormalUniversity,Urumqi,Xinjiang, 830054,China)

Abstract:Remote sensing image interpreting of the information reflection and all kinds of the remote sensing image's characteristics. Those kinds of characteristics can help the translator recognition ground targets on the remote sensing image. Different types, different regions of the remote sensing image of interpreting marks although can draw lessons from experience because the different of the region, season and so on can not use this. In this text according to problems of the arid area Remote sensing image to preliminary discussion.

Key words:Arid area; Remote sensing; Visual interpretation

中圖分類號(hào):X87

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-9659(2016)01-012-05

[作者簡介]楊雅楠(1991-)，女，新疆烏魯木齊人，碩士研究生，主要從事干旱區(qū)景觀生態(tài)研究。*[通訊作者] 阿里木江·卡斯木(1976-)，男，新疆克拉瑪依人，教授，博士，主要從事環(huán)境遙感研究。

[基金項(xiàng)目]國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41361043)；新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)面向資助項(xiàng)目(2014211A049)；新疆師范大學(xué)精品課程資助。

[收稿日期]2015-10-18