高分辨率遙感影像解譯方法探討

劉媛媛 寇靜行

摘 要：隨著測(cè)繪技術(shù)的飛速發(fā)展，高分辨遙感影像的解譯十分重要。高分辨率遙感影像解譯是指從已獲得的高分辨率遙感影像上獲取目標(biāo)地物信息的過(guò)程。論文重點(diǎn)講述了高分辨率遙感影像解譯的原則、方法和細(xì)節(jié)問(wèn)題，這使得遙感影像能被高效、準(zhǔn)確地解譯并最終成圖，同時(shí)也會(huì)推動(dòng)各種新的遙感技術(shù)應(yīng)用，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：高分辨率遙感影像 解譯 紋理 顏色

中圖分類號(hào)：TP75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）03（c）-0049-02

通過(guò)遙感測(cè)量所得影像具有差異性特征，通過(guò)對(duì)影像資料特征差異進(jìn)行分析，可以識(shí)別不同的地物，而遙感影像資料中的影像特征就被稱為遙感影像解譯的標(biāo)志。

1 高分辨率遙感影像解譯

1.1 高分辨率遙感影像解譯概念

高分辨率遙感影像解譯是指從高分辨率遙感影像上獲取有用信息的基本過(guò)程。解譯的基本過(guò)程包括利用各種解譯標(biāo)志，根據(jù)相關(guān)理論和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，在高分辨率遙感影像圖上識(shí)別、分析地物或現(xiàn)象，揭示其性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及成因聯(lián)系，并編制有關(guān)數(shù)字化地圖等一系列的工作過(guò)程。

1.2 高分辨率遙感影像解譯的基本原則

高分辨率遙感影像的解譯，要遵循“先已知、后未知，先圖外、后圖內(nèi)，先整體、后局部，勤對(duì)比、多分析”的原則。其中“先已知、后未知”，要先解譯已經(jīng)準(zhǔn)確知道的影像信息，再解譯不能確定的影像信息；“先圖外、后圖內(nèi)”，要先了解影像圖框外提供的各種信息，即圖像覆蓋的區(qū)域及所處的大的地理環(huán)境、比例尺、影像注記、影像灰階等；“先整體、后局部”要對(duì)整體環(huán)境進(jìn)行觀察，了解各地理環(huán)境要素在空間上的聯(lián)系，分析目標(biāo)地物與周邊環(huán)境的關(guān)系；遙感影像通常都有多個(gè)波段，“勤對(duì)比、多分析”可在多個(gè)波段、不同角度、不同時(shí)相和不同地物間進(jìn)行對(duì)比。

1.3 遙感影像解譯方式

遙感影像解譯有兩種方式，一是目視解譯，又稱目視判讀，指專業(yè)技術(shù)人員通過(guò)直接觀察或者借助一定的簡(jiǎn)單判讀工具，在影像上獲取信息的解譯方式；另一種是計(jì)算機(jī)解譯，它以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為平臺(tái)，利用模式識(shí)別技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)影像中地物目標(biāo)的各種影像特征，結(jié)合專家知識(shí)庫(kù)中目標(biāo)地物的成像規(guī)律和解譯經(jīng)驗(yàn)，來(lái)進(jìn)行分析和推理的解譯方式。

1.4 準(zhǔn)備工作

（1）根據(jù)項(xiàng)目測(cè)區(qū)的區(qū)域特征，搜集所有的測(cè)量資料，包括高清影像圖、外業(yè)調(diào)繪圖、外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)等，準(zhǔn)備好遙感影像。

（2）根據(jù)項(xiàng)目測(cè)區(qū)坐標(biāo)系統(tǒng)信息，將高分辨率遙感影像導(dǎo)入到遙感數(shù)據(jù)處理軟件中，經(jīng)過(guò)影像幾何精度糾正，投影轉(zhuǎn)換、影像拼接、影像剪切、影像增強(qiáng)、空間增強(qiáng)、光譜增強(qiáng)等處理過(guò)程得到需要影像解譯的高清影像。

2 高分辨率遙感影像室內(nèi)解譯流程

2.1 建立解譯標(biāo)志

解譯標(biāo)志是指在高分辨率遙感影像上，能識(shí)別區(qū)分地物或現(xiàn)象，并能說(shuō)明它們的性質(zhì)及相互關(guān)系的影像特征。解譯標(biāo)志是地物目標(biāo)的空間信息和波譜信息的圖形顯示。

解譯標(biāo)志可分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志。

直接解譯標(biāo)志是由地物自身有關(guān)屬性在高清影像上所直接表現(xiàn)出來(lái)的影像特征，如形狀、大小、色調(diào)/色彩。

間接解譯標(biāo)志是指與地物目標(biāo)的屬性有內(nèi)在聯(lián)系、通過(guò)相關(guān)分析能夠識(shí)別、推斷目標(biāo)物性質(zhì)的影像特征，如地質(zhì)巖性/構(gòu)造解譯中的水系、地形地貌等標(biāo)志。

2.2 室內(nèi)解譯

高分辨率遙感影像解譯的關(guān)鍵是影像識(shí)別，實(shí)質(zhì)是圖像的分類過(guò)程，即根據(jù)遙感影像的光譜特征、空間特征、時(shí)間特征，按照解譯者的認(rèn)知程度或是自信程度和準(zhǔn)確度，逐步進(jìn)行目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別和鑒定的過(guò)程。首先確定一個(gè)目標(biāo)或特征的客觀存在，在更高一層的認(rèn)識(shí)水平上去理解目標(biāo)或特征，并把它粗略地定為某個(gè)十分普通的、大類別中的一個(gè)實(shí)體，再進(jìn)一步根據(jù)圖像上目標(biāo)的細(xì)微特征，以足夠的自信度和準(zhǔn)確度，將上述識(shí)別的這個(gè)實(shí)體，劃歸在某一種特定的類別中。

高分辨率遙感影像解譯是從影像特征入手的，包括色調(diào)或顏色、陰影、大小、形狀、紋理、圖案、位置、組合等。

影像特征是指不同地物在遙感影像上所表現(xiàn)出的幾何形狀、大小、色調(diào)、紋理等方面的特征，是光線差異在影像上的典型反映，分“色、形、位”三大類，其中：“色”指目標(biāo)地物的顏色，包括色調(diào)、顏色和陰影等；“形”指目標(biāo)地物的形狀，包括形狀、紋理、大小和圖形等；“位”指目標(biāo)地物的空間位置，包括目標(biāo)地物的空間位置、布局關(guān)系等。

以這些地物特征為依據(jù)，將其作為分析、解譯、理解和識(shí)別高分辨率遙感影像的基礎(chǔ)。常用方法包括：直接判讀法、邏輯推理法、對(duì)比分析法、信息復(fù)合法、綜合推理法、地理相關(guān)分析法。

2.3 重點(diǎn)特征描述及應(yīng)用分析

2.3.1 色調(diào)（tone）

全色遙感影像中從白到黑的密度比例叫色調(diào)（灰度）。色調(diào)是識(shí)別目標(biāo)地物的基本依據(jù)，依據(jù)色調(diào)標(biāo)志可以識(shí)別目標(biāo)地物。如黑白航空影像上，柏樹(shù)為主的針葉林，其色調(diào)為淺黑灰色；山毛櫸為主的闊葉林，其色調(diào)為灰白色；色調(diào)的差異可以將目標(biāo)地物識(shí)別和區(qū)分開(kāi)來(lái)。

2.3.2 顏色（color）

彩色遙感影像中目標(biāo)地物識(shí)別的基本標(biāo)志。顏色是地物在不同波段中反射和發(fā)射電磁波輻射能量差異的綜合反映。根據(jù)遙感圖像與地物真實(shí)色彩的吻合程度，可以把遙感圖像分為假彩色圖像和真彩色圖像。假彩色圖像上地物顏色與實(shí)際地物顏色不同，它可以根據(jù)突出特定地物目標(biāo)，有選擇地設(shè)計(jì)不同的顏色組合方案。真彩色圖像上的地物顏色能夠真實(shí)反映實(shí)際地物顏色特征，符合人們的認(rèn)知習(xí)慣。例如，OLI543波段合成的標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像中植被被賦予紅色，可以方便識(shí)別；OLI762波段合成的非標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像，圖像中裸地得到增強(qiáng)，便于識(shí)別。

2.3.3 陰影（shadow）

遙感影像上光束被地物遮擋產(chǎn)生的地物影子，根據(jù)陰影形狀、大小可判斷物體的性質(zhì)與高度，如航空像片判讀時(shí)利用陰影可了解鐵塔的高度、建筑物的高度及結(jié)構(gòu)。陰影籠罩下的地物會(huì)變得模糊不清，不利于識(shí)別。

2.3.4 形狀（shape）

遙感影像上目標(biāo)地物的外部輪廓。如飛機(jī)場(chǎng)、港灣等設(shè)施都有其特殊的輪廓。

2.3.5 紋理（texture）

也稱為內(nèi)部結(jié)構(gòu)，指遙感圖像中目標(biāo)地物內(nèi)部色調(diào)有規(guī)則變化造成的影像結(jié)構(gòu)。圖像上細(xì)部結(jié)構(gòu)以一定頻率重復(fù)出現(xiàn)，是單一特征的集合，如航空相片上農(nóng)田呈現(xiàn)的條帶狀紋理。山區(qū)的球狀紋理可以幫我們判斷其花崗巖巖性。

2.3.6 大?。╯ize）

大小是遙感圖像上目標(biāo)地物的形狀、面積與體積的度量。如湖泊、池塘主要依據(jù)其大小區(qū)別。

2.3.7 位置（site）

位置是目標(biāo)物分布的特點(diǎn)。目標(biāo)地物與其周邊地理環(huán)境總是存在一定的空間聯(lián)系，并受周?chē)乩憝h(huán)境的制約。位置識(shí)別是目標(biāo)地物的基本特點(diǎn)之一。如水田連接溝渠；渡口位于岸邊，并有道路相連；水渠與道路相交處有涵洞；街道公路邊有路燈等。

2.4 勾繪數(shù)字化底圖

根據(jù)提供的高清影像圖，結(jié)合室內(nèi)解譯，在電腦上進(jìn)行草圖勾繪。在進(jìn)行勾繪時(shí)，需要注意勾繪出主要地物，包括主要道路、建筑物、河流等，這樣一些地物在實(shí)地勘察是具有重要的指向作用，保證了外業(yè)調(diào)繪的有效進(jìn)行。對(duì)于航片的初步勾繪，詳略應(yīng)該得當(dāng)，如果繪制得過(guò)于細(xì)致，則會(huì)導(dǎo)致勾繪圖上分不清具體的地物；如果勾繪得過(guò)于粗略，則會(huì)導(dǎo)致不能充分地反映影像內(nèi)容而造成外業(yè)勘察的困難。

3 高分辨率遙感影像室外解譯

根據(jù)所勾繪的數(shù)字化底圖，結(jié)合Google路線圖和高清影像圖，對(duì)無(wú)法從室內(nèi)解譯的或解譯不確定的部分，開(kāi)展外業(yè)調(diào)繪、核實(shí)和補(bǔ)繪。

4 整理成圖

通過(guò)完成外業(yè)調(diào)繪后，需要進(jìn)行整理和清繪，需要達(dá)到能清晰、準(zhǔn)確地反映地表、地物分布的要求。最終利用成圖軟件，繪制出完整、準(zhǔn)確的數(shù)字化地形圖。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，基于高分辨率的遙感應(yīng)用越來(lái)越多，各種新測(cè)繪技術(shù)也逐步在工程測(cè)量上得以實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)高分辨率遙感影像解譯在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以讓我們更高效、更準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)地物的測(cè)量信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感影像的理解，獲得所需要的目標(biāo)地物的測(cè)量信息，這樣就能在工程測(cè)量中，多種測(cè)量技術(shù)結(jié)合，高效省力地完成各項(xiàng)測(cè)量任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 關(guān)澤群，劉繼年.遙感圖像解譯[M].武漢大學(xué)出版社， 2015.