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城市遥感实习讲义.doc

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城市遥感第一节 引 言随着我国城市综合改革的不断深化和现代化建设的大规模展开,城市的面貌焕然一新。建成区的不断扩大,城市内部各地域功能的变化及旧城区的改造,使城市的变化发展变得非常迅速。常规的调查方法费时、费工,而且许多是重复劳动,不能满足城市规划和管理工作对数据和资料现势性的要求。利用航片解译来收集城市规划与管理所需要的信息,在国外已得到广泛的应用,国内有关单位也做了大量的试验研究,实践证明是一种省时、省工的有效调查方法,而且当引进微型计算机处理这些数据,进行计算机辅助城市规划与管理时,更显示出其优越性。随着小像幅航空摄影技术的推广和应用,更为城市航片解译提供了低成本的、快速的航片资料来源。这有助于城市规划和管理部门及时得到最新的数据和资料。利用这些信息可直接用于制作各种专题图,或持有关信息输入到计算机,建立城市专题数据库,使城市规划和管理部门能更有效地管理和应用这些信息。第二节 目视解译标志遥感图像上的影像与相应目标在形状、大小、色调(或颜色) 、阴影、纹理、布局和位置等方面的特征有着密切的关系。人们就是根据这些特征去识别目标和解释某种现象的。这些特征称之为解译标志,有的人把解译标志分为直接解译标志和间接解译标志两大类。所谓直接解译标志就是目标本身属性在像片上的直接反映,如形状、大小等。间接解译标志是根据其他目标影像推断目标属性的标志,如布局、位置等。但是,直接标志和间接标志只是一个相对概念。有的特征对于解译某一地物是直接标志,而对于推断另一现象则可能为间接标志。例如,不同土壤有不同的色调,以色调解译土壤类型,色调是直接标志,而用色调判断同一类土壤的含水量时,色调就成为间接标志。一、地物的形状(shape)形状足指地物外形轮廓在像片上所表现出的影像形状。地物的形状不通,其影响形状也不同。影像形状在一定程度上反映出地物的某些性质,所以形状是识别目标的重要依据之一。具有空间高度的地物在航片上的位置不同,其形状亦不同。由图 1 可见图 1 航片上不同位置地物的投影差(1)像主点附近,航片上地物的构像力地物项部的正射投影形状。(2)位于像主点以外的地物呈倾斜形态,倾斜方向由像主点向外辐射。 ,(3)地物侧面在航片上影像的长度(投影差) 与地物本身的高度和离开像主点距离成正比。投影差引起高出地面的目标影像产生变形,而且压盖其他地物,对解译有不利的一面。但是,投影差对于解译也有有利的一面,例如,可以根据投影影像反映地物侧面的形状来识别地物,还可以根据投影差的大小确定地物高度等。二、地物的大小(尺寸size)大小是指地物在像片上的影像尺寸。它是由地物的大小和测量比例尺决定的,其比例关系如下:L= l*m式中,L 为地面物体的长度;l为该地物在航片上影像的长度;M 为航摄比例尺的分母。在不知道图像比例尺的情况下,可用常见已知尺寸的物体作为相对大小的参考,如用电线杆的间距离一般为50m;标准游泳池为 50m x 25m等。三、影像的色调和色彩影像的色调是对黑白像片而言,色彩是对彩色像片而言。色调是指物体辐射亮度在黑白影像上所表示出的由黑到白的各种不同深浅灰度。目视解译中常把像片上的色调概略地分为亮白色、白色、浅灰色、灰色、深灰色、浅黑色利黑色 7 级, ,实际上,摄影像片的灰度一般都大于 256 级;扫描像片灰度为 64 级,或 l 28级.或 256 级;雷达像片灰度级比较低。色调是最基本的解译标征,如果影像之间没有色调的差异,在像片上就不可能分辨出地物的形状和大小。决定地物影像色调的主要因素为:1)地面物体的表面照度地物表面受太阳光直接照射和大气散射光照射,照度的大小和光谱成份随太阳高度角的变化而变化,在太阳高度角相同的情况下,同一地物,照度大的部分,亮度大,在像片上的影像色调就浅,反之则深。2)物体的亮度系数地物的亮度,取决于它们所受的照度和对光的反射能力,地物对光的反射能力可用亮度系数来衡量。亮度系数越大对光的反射能力越强,影像就越亮。如雪的亮度系数为0.9一1.0,其影像呈亮白色调,而潮湿土壤的亮度系数仅为0.06,故其影像显得很暗。3)物体表面的情况地物表面的情况,决定物体对光反射的性质,平滑的表面主要产生镜面反射,其影像色调与太阳高度角和摄影机所处的位置有关。如果反射光线恰好射入摄影机镜头时,光滑地物在像片上的影像呈亮白色,如果反射光线没有进入镜头,则影像为深色。粗糙表面则产生漫反射.对于太阳直射光反射的方向性不强,反映在像片上的影像色调均匀。水的色调除了与镜面反射有关外,还决定于水的性质,很深的清彻的水体,能吸收大部分光线,其影像呈黑色;含有泥沙的污水,一部分光线由泥沙颗粒反射回来,故其色调呈灰包:此外,带有白色泡沫的溪流或湍急的河流,因这种水体表面不平,能散射大量的光线,其影像色调呈从白色。4)地物的颜色地物本身的颜色对影像的色调也有一定的地物自身的颜色与其在黑白影像上的色调对应关系参见表511表 511 地物自身的颜色与其在黑白影像上的色调对应关系2 色 彩(color)彩色像片上的地物影像是以不同的颜色显示的。颜色之间是根据色调、明度、饱和度即彩色三要素相区别的。色别是色与色之间的光谱差别,如红、橙、黄、绿、蓝等,是颜色在质的方面的特征,主要取决于物体反射光的波长。明度是颜色的明暗程度,如深红、浅红等,是颜色在亮度方面的特征,主要取决于物体的反射率。饱和度是颜色接近纯光谱色的程度,是颜色鲜艳程度的差别,主要取决于颜色中纯光谱色和灰色的比例。含纯光谱色比例愈大,颜色愈饱和。人眼可以分辨出 1000 多种颜色,比分辨黑白色调的能力高近 100 倍。天然彩色像片上影像的颜色与相应地物的颜色一致,解译很方便。因此利用彩色像片判读的效果比黑白像片好。而彩红外影像由于感光材料的特殊设计,所得到的影像的颜色与实际地物的颜色有较大的差别。在彩红外影像上,红色反映地物的红外特性,绿色反映红颜色的地物、蓝色则反映绿颜色的地物。常见地物及其在彩红外影像上的颜色对应关系参见表 5—2—2:。四、阴 影(shadow):地物的阴影按其形成的机理及特性可分为固有阴影(也称本影) 及投射阴影(也称落影)如图 5—2—3 所示。固有阴影是由于太阳光不能直射,而只是靠散射形成的地物自身的阴暗面。地物的各表面因受光不均而产生的阴暗面,在影像上造成一种塑性感觉,可以帮助解译人员正确地理解地物的形状。通常讲的阴影,则是指地物的投射阴影,它是阳光将物体投射到地面上或其他物体〔的影子。凡是高山地物的目标,在像片上不仅有本影,同时还伴有落影。阴影也有形状、大小、色凋和方向性等特性。这些特点有利于确定地物的性质。1、 阴影形状阴影的形状是地物的侧面形态的反映。所以根据阴影的形状可以确定地物的某些性质、恃别是高出地面的小目标,如烟囱水塔、电线杆等,在像片上的影像很小,识别很困难.但根据其阴影就可以很容易确定其准确位置和性质。2、阴影的长度阴影的长度(L)与地物高度(h) 、太阳高度角(θ),以及地形起伏等因素有关,当地表平坦,地物高度、阴影长度与太阳高度角有如下关系:A=L×tgθ当太阳高度角一定时,可以根据阴影的长度推算地物的高度。太阳高度随时间季节和所在地区纬度的不同而变化。阴影的方向与太阳辐射方向一致,在同一张像片上,各种高出地面的地物,其阴影的投射方向相同。在同一张像片上,阴影的方向与地物投影差造成的位移方向之间的关系如图5—2—4 所示。阴影对目视解译产生有利和不利的影响。一方面,人们可以利用阴影判定地物侧面的形状,按落影的长度和成像时间的太阳高度角量测物体的高度以及地形地貌特征等。另—力面,由予阴影的影响,位于阴影区的地物不易解译甚至无法解译,且大片阴影也会影响到对影像的立体观察。五、纹 理(texture)很小的物体,在航片上是很难个别地详细表达的,但是,一群很小的物体可以给航片上的影像色调造成有规律的重复,即影像的纹理特征,它是形状、大小、阴影、空间方向和分布的综合表现,反映了色调变化的频率。不同的地物其纹理特征是不同的。因此,可以从影像的纹理特征识别相应的地物。如针叶树和阔叶树,由于它们的叶子反射阳光及叶绿素吸收图 52—4 阴影的方向与地物投影差的位移方向示意图阳光的程度不同造成了影像上的纹理差异,参见图 6。2—10(h)和图 6—2—lo(i),沙漠类型、海滩性质等也可以根据其纹理特征来识别。有些地物,如草地与灌木依照影像的形状利色调不易区分,但草地影像呈现细致丝绒状的纹理,而灌木林则为点状纹理且比草地糊糙,两者容易区分,参见附图 9f六、组合图案各种地物,特别是人工地物其平面布置均有其独特的特征和要求,如城市道路一般呈网状分布;大型工矿企业则按其工艺流程,将厂房分布在厂区;自来水厂由蓄水池、取水装置及净水池等部分组成,这些地物在航片上都能呈现一定的图案结构。因此,在解译前尽可能多地了解这些地物的平面布置方式及构筑物的特征,对利用组合图案来判定地物,会有很大的帮助。如庙宇和居民住宅,单从屋顶上看,相差无几,但在建筑群落的分布上,大雄宝殿大多坐北朝南,其他房屋则呈轴对称分布,从这些特征就可以很容易地区别庙宇和居民住宅。参见附图 10。七、位 置(location)自然界中的各种地物之间往往存在一定的联系,有时甚至相互依存,如桥粱与道路及水系、居民地与道路、植被与土质、地貌与地质等。也就是说地物并不是孤立地出现在航片上而足出现在某一环境中,任何一地物都是被其他地物包围着。并且与周围其他地物之间有某种联系,例如,造船厂要求设置在江、河、潮、海边,不会在没有水域的地段出现。所以、物体所处的位置也是帮助解译人员确定物体属性的重要间接标志之一。八、辅助特征(auxiliary feature)辅助特征可以帮助你认识和了解地物的其他方面的特征,也就是说其他物体与你要识别的物体有关。如变电站与电厂及电线杆有关,火车站与铁路有关,冷却塔与水源有关等。第三节 目视解译方法遥感的成像过程是将地物的电磁辐射特性和地物波谱特性,用不同的成像方式(如摄影、扫描、雷达等)生成各种影像,亦即:地物(原型) 影像(模型)地物波谱(物理属性)成像方式(几何属性)图像解译过程,就是成像过程的逆过程,亦即:地物(原型)灰度或色彩(物理性质)坐标位置(几何性质)影像(模型)一般来说,当选定时间、波段、位置、成像方式后,城乡过程获得的影像像元与地面对应的单位面积一一对应。换言之,是唯一的。但是,在解译的过程中存在着同物异谱、同谱异物现象,因此解译结果不一定是唯一的。为了获得唯一的解,则需要用多种遥感和非遥感信息加以验证。在对图像解译前,首先要弄清影像的性质,其次是摄影比例尺、地理位置、季节和成像前 3 天的天气状况等。一、目视解泽的一般原则遥感图像目视解译的原则是:总体观察;对比分析;综合分析;观察方法正确;尊重图像的客观实际;解译图像需耐心、认真;有价值的地方还需作重点分析。所谓总体观察指的是从整体到局部对遥感图像进行观察,分析图像对解译目的、任务的可解译性和各目标间的内在联系。观察各种直接解译标志在图像上的反映,从而可以把图像分成几大类别以及其他易于识别的地面特征。对比分析指的是采用不同平台、不同比例尺、不同时相的像片,以及不同波段或不同方式组合的图像进行对比研究。综合分析指的是应用航空和卫星图像、地形图及数理统计等综合手段,参考前人调查资料。结合地面实况调查和地学相关分析方法进行图像解译标志的综合分析,达到去粗取精、去伪存真的目的。观察方法正确指的是需要进行宏观观察的地方尽量采用卫星图像,需要细部观察的地方尽量采用具有细部影像的航空像片,以解决图像上“见而不识”的问题。尊重图像的客观实际指的是图像解译标志虽然具有地域性和可变性,但图像解泽标志间的相关性却是存在的,因此可以依据影像特征进行解译。解译耐心认真指的是不能单纯依据图像上几种解译标志草率地下结论,而应该耐心认真地观察图像上各种微小变异。有重要意义的地段,要抽取若干典型区域进行详细的野外调查,达到“从点到面”及验证解译结果正确性的目的。二、目视解译一般方法遥感图像的解译和解泽标志的运用,可归纳为以下几种方法。1 直判法直判法指直接通过遥感图像的解译标志,就能确定地物存在和属性的方法。—舶针对形状独特、色调特征明显的地物和自然现然象,如道路、建筑物、河流、树木等均可用宜判法辨认。2 对比法对比法是指将要解译的遥感图像,与另一已知的遥感图像样片进行对照,确定地物属性的力法。但对比法必须在相同或基本相同的条件下进行,例如,遥感图像种类应相同,成像条件地区自然景观、季节等应基本相同。3邻比法在同一张遥感图像或相邻遥感图像上进行邻近地物的比较,从而区分出不同地物的方法,称为邻比法。这种方法通常只能将地物的不同类型界线区分出来,但不一定能鉴别地物的属性。利用邻比法时,要求遥感图像的色调或色彩保持正常。邻比法最好是在同一张像片范围内进行。4 动态对比法利用同一地区不同时相成像的遥感图像加以对比分析,从而了解地物与自然现象的变化情况。称为动态对比法。这种方法对变化监测的研究尤为重要,如城市建成区的变迁、地利用变迁等。5 逻辑推理法它是借助各种地物或自然现象之间的内在联系,用逻辑推理方法,间接判断果一地物或自然现象的存在和属性。例如,当发现河流两侧有小路能至岸边,则可推断该处是渡口或涉水处,若附近河面上无渡船,就可初步确定是河流涉水处。上述几种方法在具体运用中很难完全分开,总是交叉在一起综合运用的,只不过在解泽过程中某一方法真主导地位而已。三、目视解译技术城市航空遥感像片的解译是一个思维过程,不能仅仅认为是对像片作简单的浏览,而是个系统的搜索过程,注搜索中找出需要得到的信息以及城市建设和发展中存在的问题。为了说明思维过程,我们不妨把—些概念集中反映如下。1 看、扫视、观察(Seeing、 Scanning、Observing)看指检查解译环境的光线是否足够,影像是否清晰,是否有立体模型。扫视指从左至右、从上至下、或沿线状地物(如道路、河流等) 系统地浏览像片。观察指把注意力集中到某一特定的目标上。2 探测、识别和确认(detection,Recognition ,Identification) 探测指通过仔细搜索寻找你要找的、且与周围地物不同的目标,如大门、操场等。在探测时,解译者的脑海里应该出现很多问题,如色调的差别,阴影,高差位移,布局模式等。识别是指探测到目标之后,通过目标的形状、大小、色调、阴影等解译标志来识别该目属于哪—类地物,如塔类、水体、建筑物类等。有了经验之后,探测和识别过程的差异会变非常小。确认是指在有几种可能性时,利用排除法,来确定该目标是什么。3.推论、内插、外推、分析(Deduction, interpolation, extrapolation, analysis)推论是一种解决问题的方法,即利用自己掌握的知识试着去推断该目标最有可能是什 么。当像片上只能看到物体的一部分时,则要用内插和外推的概念。内插指能够观察到目标的两端,而中问部分销其他地物所遮挡时,可利用从目标两端得到的特征和日常知识来推断中间部分的性质,如被树阴遮挡着的街道可通过其两端的衔道特征来推断被树阴遮挡着的也是街道。外推指一个完整的地物,其局部被其他地物所遮挡时,通过地物的完整性和延伸性来推断遮挡部分的性质,如某建筑物的一角被树阴遮挡着,我们根据建筑物的形状,仍可推断出该房角的大致位置。分析是根据地物所处的环境及其本身的形状、大小、图案等分析该地物可能是什么地物或是什么属性。4 区分、确定边界、概念化(Separation,Delineation,Idea1ization)区分是将影像上不同特征的地物加以区别,并将具有相同性质的地物归类。确定边界是将不同类型地物之间的界线确定下来。概念化是将确定边界后的各个地块按需要加以定义。5 比较、排除、收集证据(comparing, elimination, covering evidence )解译时经常要对各个物体进行相互比较,比较的结果有三种情况:①接受:地物基本相同;②拒绝:地物存在本质上的不同;③不知道该接受还是拒绝:没有足够的证据,这时要根据某些细节线索排除可能性很小的判断,最后收集证据,加以确认。四、分类和量化(classification, quantification)遥感图像解译的目的归根到底是对地物进行分类和量化。分类一般是按区域或者地物的特征进行,同时,必须遵循一定的分类原则。l 分类原则分类原则即分类的依据和标推。它包括类别定义和分类方法的选择。(1)类别定义包括地物或区域的一般性描述,如房了、道路、水系等。明确类别可包含那些难以辨认或难以分割的与该类别性质不同的地物,确定必须单独划分出类别的最小面积。(2)分类方法的选择是根据遥感调查的目的和制作专题图的需要来确定的,对于城市遥感调查来说,—般包括综合分类,如城市土地利用分类(参见附录) ;专题调查分类即对某特定内容进行分类,如住宅类型、建筑质量、道路等级等。2 分类系统分类系统包括遥感分类系统和社会经济通用分类系统。遥感分类系统主要根据遥感资料的特征( 如比例尺、波段、分辨率等 )来确定需调查到的类别和详细程度。其针对性强,类别容易划分,且实地调查工作量小,能直接应用于图像的解译;社会经济通用分类系统是根据某一项工作的具体需要而确定的调查类别,如《城市用地分类与规划建设用地标推》 、《土地利用现状调查分类》等。它是从社会、经济调查的需要出发,有其通用性,便于多学科的应用,但在解译中对特定类别有一定困难,往往需要借助一定的野外调查和辅助资料。3 量 化量化是图像解译的另一方面,通常解译的第一步成果是表示解译结果的地图,地图是以空间分布的形式来体现所需要的信息。但数量方面的信息也是必不可少的,如各类用地的面积、6 子的数量房类道路的长度等。数量的统计通常有以下几种形式:测量尺度,如长度、宽度、高度、直径等;测量面积,可用格网法求积仪法、数字化输人计算机自动量算法等;物体的数目,如树,房子、汽车的个数等。五、目视解译的一船过程遥感图像目视解译大致可分为如下几个阶段:1 准备工作按解译的目的和任务收集有关资料,包括不同比例尺、不同波段、不同时域的图像资料;不同比例尺的的地形图和专题图等地图资料;与解译有关的专业资料和统计资料。并结合解译目的对这些资料进行分析整理,确定其使用方式和作业方法。为了提高解译效果,对选用的图像可先进行必要的增强处理,选用何种预处理方法,可在对资料分析的基础上结合试验确定。2 建立解泽标志前面介绍厂各种解译标志。这些标志对于解泽目的而言,哪些是主要的,哪些是次要的。应根据具体的图像,结合地图资料和野外调查建立解译标志。例如“色调”这一标志在具体的图像上,什么样的色调是什么物体,哪几种色调属同一种物体等。当然,在建立解译标击时,并不是单一地应用某一标志,而是用前述的解译方法确定某一影像特征代表什么地物。换言之,建立解译标志实际是“样本”的解译过程。在室内难以确定的影像特征,需到实地调查对照,明确它所代表的地物后,将其作为解译标志之一。解译标志的精确性直接影响到解译结果的可靠性,因为它是进行全面解译的“样本” 。3 室内解译按上述解译方法和建立的解译标志,结合已有资料进行全面解译,得出解译的初步结果。在使用多时域图像或多类型图像比较时,应注意与各解译标志的差别和变化。使用已有地图资料时,应注意其现势性与有关的地物变化,即地物的变迁,分布范围的增减等、均应以图像显示的形状、大小为准。4 野外验证室内解译的结果,可以说是在忽略大气、太阳辐射、物体波诺特性等微小变化的前提下按图像特征解译的。然而,一个解译区域包括的范围很广,图像数量多,成像时刻到不一样,都会引起灰度的变化,必须将结果与实地进行对照检查,以验证结果的可靠性,如果解译有误。则需根据实地情况加以故正。野外验证的另一目的是,对那些室内解译相当困难或室内解译有疑问的地方,在实地确定地物的属性和边界。因此,野外验证就是对结果的核查、修正和补充。最后确定各解译要素的属性和边界范围5 成果整理将最后的调查成果,转绘到预先准备好的底图上,并且加以整饰和注记。成果整理还包括文字资料编写,说明解译目的、解译方法、资料情况、解译结果的可靠性以及改善精度的方法。第四节 解译人员的知识结构当像片解译者在接受图像的视觉刺激时,他的脑袋里并不是像一架电视摄影机里空白磁带一样空空如也。而是从他的童年时代起就接收了视觉刺激并且学会了怎样判别事物、他也在过去的年代里建立了丰富的知识宝库和用这些知识去观察生活的能力。解译人员应该掌握和了解的对解译非常有用的知识主要包括于种类型:日常知识、当地知识、专业知识。一、日常知识[(dnemlKMWtedgcz日常知识是人们从日常生活中得到的,而且是人人共享的知识。众所周知的—些事情如“河水从高处流向低处” 、 “物体在阳光下有影子” 、 “人们用汽车作运输’ ’等,这是通过家庭数育或更正式的学校教育获得的。由于这类知识是人们在生活环境中掌握的,不同的人在日常知识的类型和数量上都有很大的不同;又因为他们受教育的程度不同,因此他们把—种知识与其他知识联系起来的能力也大不相同。对于解译人员来说,知识面越宽,从图像上得到的信息量就越多。这就要靠平时的观察和积累。下面就几类常见的日常知识加以说明。1、特定地物的尺寸有时候,解泽人员拿到比例尺不详的图像资料.而又没有现成的地形图可以量测。这的如果知道图像中某些特定地物的固定尺寸,就能反算出图像的比例尺,进而可测定其他地物的尺寸。如标准游泳池的尺寸为:长 50m、宽 25m,标准铁轨的轨距为1435mm.相邻电线杆之间的距离一般为 50m。2 特定的平面布局方式工厂:一般由生产区、行政管理区和生活区组成。生产区包括生产车间、辅助车间、动力设备、仓库和运输设施等。例如:钢铁联合企业,它是由炼焦厂、烧结厂、炼铁厂、炼钢厂风钢厂等组成,厂区内有铁路专用线,管道纵横,建筑物种类多,形状复杂,烟囱多而高,工厂上空烟雾弥漫;火力发电厂主要由主厂房、供水设备(江河或冷却塔等)、变电所、燃料扬 (油、气或煤)等组成;水电站主要由拦水坝、厂房、输变电设备等组成;化工厂的特征是厂区内有许多油罐、气罐、圆筒形塔状装置、管道等,可谓塔架林立;纺织厂、印染厂的主要待征是锯齿形屋顶的厂房,其天窗多朝北偏东以获得柔和的散射光。建筑物:住宅一般排列整齐,南北朝向,南边有阳台;展览馆、影剧院、体育馆等设有门前广场和停车场,一般位于城市干道旁;公园则以许多亨、台、楼、阁、水面、绿地等为特征;防空洞可以通过一条小路到山脚中断而又无房屋或上山的台阶来判定;监狱的平面布置是高墙、电网、岗楼,牢房多为平房且不挨墙,中间设有室外活动场地。3 特定地物有些特定地物具有明显的特征,在遥感图像上很容易识别出来,而通过它又很容易识别与它相关或邻近的目标。例如,散热塔的塔身形状为双抛物线,顶部为圆形,在图像上很容易辨认,并可依此判定其附近为火力发电厂;民用太阳能热水器在影像上具有成组黑白相间的条纹,位于公寓住宅和公共浴室的楼顶且朝阳;卫星电视接收天线及通讯微波的收发天线(抛物面) 、电视发射塔、水塔、烟囱等特定地物在图像上也很容易识别。二、当地知识(local knowledge)当地知识是指能反映当地自然地理环境、社会文化发展的那部分知识。当地知识包括:地理位置、地形地朗、地质构造、土壤植被、气候气象、风俗习惯、建筑风格、城市性质、主要产业种植结构等。当地知识可通过查阅资料、实地踏勘、走访当地人土等方式获得。丰富的当地知识可以有效地帮助解译人员更直接、更准确地从影像上获得所需的信息。三、专业知识(professional knowledge)专业知识指那些与调查内容密切相关的专业领域的知识,专业知识包括:(1)所使用遥感资料的有关知识,如摄影年代、季节、时间、感光材料及传感器的类型、比例尺、摄影高度、焦距等。(2)解译人员对解译标志和解译技术的了解和掌握程度。(3)不同用途遥感调查的专题知识,如城市用地调查中的城市用地构成、特征、分布规律等,绿地调查涉及到的植物学知识,土地详查中需要掌握的农业种植学知识、土壤学知识等。(4)解译人员对某专题调查分类系统( 标难)的了解和掌握程度,如城市土地利用分类标准、土地详查分类标准。(5)地图制图知识,如地图投影、转绘方法、图式符号的表示方法、底图的选择和处理方法等。专业知识可以帮助解译人员从影像上获得更深层次的专业信息。遥感图像目视解译技术在实际的应用中,解译人员只有在一定程度上具备了这三类知识,才能从图像上获得既丰富又准确的信息。第六章 遥感影像上的城市地表信息第一节、卫星遥感影像上的城市地表信息卫星遥感影像具有覆盖范围大、更新周期短、费用少及多光谱信息量大等特点,被广泛应用于大范围、多用途、多时域的城市综合调查和研究。由于遥感卫星的轨道高、分辨率较低、光谱波段较多等原因,因此,卫星影像上记录的城市地表信息也有其特点。最新发展的高分辨率卫星遥感影像(如附图 3 和附图 4)的特点与航空遥感影像较接近。可参考下节介绍。一、城市建成区由于卫星遥感影像覆盖范围大,通常一幅卫星遥感影像可以包括整个城市建成区及周围地区的范围,这有助于对城市建成区范围的整体调查。在黑白遥感影像上一般通过城市网状的道路布局形式、城市各类建筑物的纹理特征及布局来判断城市建成区范围。城市的道路、广场及新建城区色调较亮,一般城市建筑物的色调较浅,水体的色调较深,绿色植被的色调为深灰色,参见附图 1。在彩红外遥感影像上,一般通过影像的颜色及色调来判断城市建成区范围。城市的道路、广场及新建城区早点蓝绿色。一般城市建筑物呈蓝绿色,水体呈深蓝色或黑色,含沙量大的河流呈浅绿色,绿色植被呈红色,参见附图 2。二、城市道路城市道路在卫星遥感影像呈亮色调网状线条,其影像特征非常明显。道路的色调与道路的建设年代有关,建设年代越晚的道路色调越浅。道路的色调还与道路的铺筑材料及含水量密切相关,如沙石路、水泥路的色调较浅,沥青路、潮湿的土路色调较深,由于分辨率较低,城市中较窄的道路不易分辨出,参见附图 l 和附图 2。三、绿 地绿色植被在黑白遥感影像上一般呈深灰色,可通过其形状、分布及位置来辅助判别,参见附图 1。绿色植被在彩红外遥感影像上一般呈红色,生长茂盛的植被呈亮红色,生长状态不佳或有病虫害的植被呈深红色或粉红色。通过影像的颜色、色调、形状、分布及位置还可判别植被的种类,如深红色条状或块状的北边呈暗红色或黑色,一般为山间林地;位于城市内部的红色地块、—般为城市绿地或公园;城市外围的规则红色地块,一股为水田,而不规则的红色地块,一般为旱地;位于城市边缘的粉红色规则地块,一般为菜地,参见附图 2。四、水 体在黑白遥感影像上水体的纹理较均匀,但色调较复杂,与水体的深浅、含沙量、受污染的程度、河流的流速等因素有关、一般情况下,水体越深,色调越深,水体越浅,色调越浅;水体含沙量越大,色调越浅,水体受污染的程度越重,色调越深;静止的水体色调相对较深,湍急的河流色调相对较浅,参见附图 1。在彩红外遥感影像上水体主要通过影像颜色及纹理来判别。水体一般呈蓝色,受污染的较重的水体呈黑色、水体含沙跟大的河流呈浅绿色,参见附图 2。第二节 航空遥感影像上的城市地表信息航空遥感从最常用也是历史较长的遥感技术,由于影保的比例尺较大,各类地物较容易辨认。但由于航空遥感影像一般为竖直摄影、与人们日常生活中见到的景物在视角上有较大的差别,因此,需要一定的培训和练习。航空遥感影像上的城市地表信息一般可通过地物的形状、人小、色调、颜色、阴影、纹理、分布模式、位置及辅助特征等解译标太加以判别。一、城市土地利用1 居住用地居住用地在城市田地个占住要部分,居住用地包括住宅用地、公共服务设施用地、道路用地及绿地,其中公共服务设施用地又包括小学、中学、幼儿园及其他位于居住区内的内店、邮政所、储蓄所、派出所等公共服务设施的用地。住宅一般有坡屋顶公寓式住宅、坡屋顶小住宅及平屋顶公寓式住宅等。坡屋顶公寓式住宅由于屋顶的坡向不同,在影像上有色调的不同,住宅间有—定的间距、且排列较规则,如图 6—2—1(a)所示。坡屋顶小住宅主要位于城市的旧城部分,除影像上有色调的不同外,住宅间距密集,且较不规则,通道狭窄,如图 6—2—l(b)所示。平屋顶公寓式住宅的屋顶在影像上的色调较均匀,一般可见水箱、单元阳台等住宅特征。由于平屋顶公寓式住宅的建筑年代较映,一般为多层或高层,且排列规则,周围的道路观则且较宽,如图 6—2—1(c)所示。2 公共设施用地行政办公用地占地面积较大的行政办公用地—放由办公人楼、停单场、门楼、绿地等织成,办公大楼建筑较居民楼宽大,无阳台,平面一般为 U 形、L 形、 E 形或其他组合类型,大的行政机关多位于城市主干道旁,大门临街。商业金融用地大中型商场的建筑体量较大,其建筑平面一般呈方形或近方形,屋顶上常能见到用于集中供冷的、供热的冷却罐。大中型商场一般位于市中心,沿主干道分布,通常设有公共停车场。文化娱乐用地展览馆与博物馆为城市的主要公共建筑,一般位于城市较繁华的地段,占地面积较大,建筑物的体量也较大,主题建筑对称分布,与配套建筑相通连为一体,其前一般有广场或停车场。影剧院一般位于城市的主要道路旁,主体建筑体量较大,呈对称分布,建筑平面呈 T字形或I字形,观众厅的体量宽大,而建筑的舞台部分竖向突起,建筑往往还包括较宽大的门厅,门前有停车场,门前和两边有疏散通道。旅馆用地大宾馆、大饭店建筑一般为高层,配有专用停车场,并有花坛,环境较好,建筑平面多种多样。体育用地露天体育场的主体建筑一般呈椭圆形,内设有400m的环形跑道,中间为标准足球场,并有椭圆形看台,常常设有带雨篷的主席台,大型运动场四周还有照明设备(可通过期阴影识别) ,体育场门前或四周设有大型的停车场和多个疏散通道。室内体育馆的主体建筑一般为正多边形或圆形,建筑体量大,周围场地宽大,并设有停车场和和多个疏散通道。综合性体育设施包括多个体育馆和设施,游泳池在影像上呈暗色调的矩形,周围设有看台,呈亮色调,室内体育场馆体量较大,主题建筑呈矩形或正多边形,门前或四周设有停车场和多个疏散通道。医疗卫生用地医院设有较大的门诊大楼,其建筑平面一般呈对称分布,主楼和侧翼相互连通,园内建筑排列整齐,绿化较好。教育科研设计用地大中院校占地面积较大,其建筑物排列规则、整齐,绿化较好,设有大型运动场地及露天球场等,校园大门处一般设有广场和门楼,还有院墙和其他建筑隔开,环境幽雅。科研设计单位的办公楼平面形式一般为U型、L型,绿化较好,与居住区相隔或参差布置,一般位于城市的次干道旁。科研所布局整齐,办公楼排列有序。文物古迹用地古建筑群、古庙宇一般沿南北的中轴线呈对称分布,有多个院落组成,建筑一般为坡屋顶且排列整齐,周围绿化较好。其他公共设施用地其他公共设施用地包括宗教活动场所,社会福利院等用地。教堂在影像上的特征为有一个尖顶的塔状建筑及用于宗教仪式的宽大的厅堂,周围通常设有绿地,环境整洁。3工业用地冶金工业机械制造工业化学工业化学工业种类如石油化工厂、橡胶厂、化学纤维厂、塑料厂、化肥厂等,其普遍特征是贮罐遍布、塔架林立、管道纵横。位子一般在城市外围或独立城镇的下风口、下水位置。建筑工业纺织工业木材工业电力工业4、仓储用地普通仓库危险品厂库堆场用地5、交通用地铁路用地铁路用地包括铁路站场、铁路线及其配套设施等用地。铁路线在航空影像上容易使别,主要特征是平(坡度小) 、直(弯道缓) 、呈深灰色调,由很多并排或交叉的铁路线组成。铁路客运站在影像上可以通过站前广场、候车室、站台、铁路轨道及其布局关系来判别。铁路货运编组站由各种车辆、机务和车辆设备组成,并配有调车场、到达场和出发场。站场占地面积较大,由很多并排或交叉的铁路线组成,影像色调呈深灰色。公路用地公路用地包括高速公路、一、二、三级公路线及其长途客运站等组成,但不包括城市内部的道路。公路线容易识别。长途客运站主要包括站前广场、候车室及车辆运行场地。港口用地机场用地6、道路广场用地道路用地道路用地包括城市主干道、次干道和支干道,在影像上特征明显,形成相互连通的网状,一般呈亮灰色,其两边常见深色调的行道树和道路隔离带。广场用地社会停车场库用地7、市政公共设施用地供水用地供电用地供燃气用地供热用地公共交通用地邮电设施用地环境卫生设施用地8、绿地公园公园中绿地和水面积占公园面积的60%以上,公园内道路蜿蜒曲折,有假山、观赏塔及亭阁等装点。街头绿地一般位于城市广场、主要道路、生活区的附近,通常被设计为圆形、三角形、矩形或不规则自然形状,色调为植被的深色调,在彩红外上为红色。园林生产绿地园林生产绿地主要指为城市绿化服务的培育各种树木、花草幼苗的苗圃。在影像上呈深色调点状纹理,在彩红外上为粉红色的点状纹理,排列整齐。防护绿地位于城区或工矿企业的生产区和生活区之间,一般呈带状或块状分布,其影响特征与绿地相同。防波林一般位于江河或海边易被波浪冲击的岸边或水中,影像上呈条带状深色纹理特征。9、特殊用地军事用地保安用地10、水域或其他用地水域菜地水田园地林地牧草地村镇建设用地二、特定地物思考题:1 在航空影像 k,如何区分商场和办公楼,!、在航空影像上,如何区分社会停车场和运输公司的停车场?3 在航空影像上,如何区分苗圃和果园?4 在航空影像上,区分水田和旱地的主要标志是什么?5.在同一幅遥感影像亡,水体的色调会存在较大的差别,与哪些因素有关”
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