目视解译与计算机解译

目视解译与计算机解译的对比分析

——以扎赉特旗玉米地为例

土地资源管理 塔娜 [1**********]

摘要:扎赉特旗位于内蒙古兴安盟东北部,扎赉特旗是农业大旗农业资源丰富,具有绿色、无污染的显著特点。全旗现有耕地289万亩和宜农荒地50万亩。这里生产水稻、大豆、玉米、高粱、小麦、马铃薯、葵花等农作物,特别是玉米和大豆久负盛名,玉米年产达5亿公斤。其东南平原较适宜农耕、且玉米地集中分布地区。本文在了解目视解译和计算机解译的过程和方法的基础上,利用目视解译和计算机解译的方法对扎赉特旗玉米地的遥感图像进行了解译,从而知道两种解译方法的优缺点和各自适宜应用的领域。

关键词: 遥感图像, 目视解译, 计算机解译, 玉米地

随着遥感图像分辨率的不断提高人们可以从遥感图像中获取更有用的数据和信息,越来越多的民用场合用到遥感图像,包括资源调查、自然灾害观测、大气气象预报、农作物面积计算等,由于不同场合对遥感图像的应用对遥感图像的解译提出了不同的要求,所以遥感图像中重要的环节图像解译也显得尤为重要。

遥感图像的解译是就是利用计算机和人工目视判断对地球表面及其环境在遥感图像的特征进行分析和识别,从而获取地物类属的过程。

遥感图像解译是从遥感图像上获取目标地物信息的过程。遥感图像的解译可分为两种:遥感图像的目视解译;遥感图像的计算机解译。

一、 遥感图像目视解译

遥感图像的目视解译又称目视判断,或目视判译,它指专家人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

目视解译的目的是从遥感图像中获取需要的地学专题地图,它需要解决的问题是判读出遥感图像中有哪些地物,他们分布在哪里,并对其数量特征给予粗略的估计。

地面各种目标地物在遥感图像中存在着不同的色、形、位的差异。构成了可供识别的目标地物特征。目视解译人员依据目标地物的特征,作为分析、解译、理解和识别遥感图像的基础。目视解译的主要步骤是:从已知到未知,先易后难,先地表后深部,先整体后局部,先宏观后微观,先图形后线形。

(一) 目视解译的方法

①直接判读法:根据遥感影像目视判断直接标志,直接确定目标地物属性与范围的一种方法。直接判读法使用的直接判读标志包括色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。

②对比分析法:包括同类地物对比分析法、空间对比分析法和时相动态对比法。同类地物对比分析法是在同一遥感影像上,由已知地物推出为指目标地物的方法。空间对比分析法是根据待判读区域的特点,判读者选择另一个熟悉的与遥感图像区域特征类似的影像,将两个影像对比分析,有已知影响为依据判读未知影像的一种方法。时相动态对比法是利用同一地区不同时间成像的遥感影像加以对比分析,了解同一目标地物动态变化的一种方法。

③信息复合法:利用透明专题图或者透明地形图与遥感图像重合,根据专题图或地形图提供的多种辅助信息,识别遥感图像上目标地物的方法。

④综合推理法:综合考虑遥感图像的多种解译特征,结合生活常识,分析,推断某种目标地物的方法

⑤地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存、相互制约的关系,借助专业知识分析推断某一种地理要素的性质、类型、状况与分布的方法。

二、 遥感图像计算机解译

遥感图像的计算机解译,又称遥感图像的理解,它以计算机系统为支撑环境,利用模式识别技术与人工智能技术相结合,根据遥感图像中目标地物的各种影像特征(颜色、形状、纹理与空间位置),结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理,实现对遥感图像的理解,完成对遥感图像的解译。计算机解译的结果需要运用目视解译的方法进行抽样核实或检验。所以目视解译是计算机解译的基础和起始点。

计算机遥感图像的解译是统计模式识别技术在遥感领域中的具体应用。统计模式识别的关键是提取待识别的一组统计特征值,然后按照一定准则做出决策,从而对图像进行识别。

(一) 计算机解译的方法

遥感图像的计算机分类方法包括监督分类和非监督分类。

监督分类:事先有类别的先验知识,根据先验知识选择训练样本,由训练样本得到分类准则。

监督分类中常用的具体分类方法包括:

①最小距离分类法:用特征空间中的距离表示像元数据和分类类别特征的相似程度,在距离最小时(相似度最大)的类别上对像元数据进行分类的方法。

②多级切割分类法:根据设定在各轴上的值域, 分割多维特征空间的分类方法。

③特征曲线窗口法:特征曲线地物光谱特征参数构成的曲线。以特征曲线为中心取一个条带,构造一个窗口,凡是落在此窗口范围内的地物即被认为是一类,反之则不属于该类。

④最大似然比分类法:求出像元数据对于各类别的似然度(likelihood ),把该像元分到似然度最大的类别中去的方法。

非监督分类:事先没有类别的先验知识,纯粹根据图像数据的统计特征和点群分布情况,根据相似性程度自动进行归类,最后再确定每一类的地理属性。

非监督分类的常用方法:

①分级集群法:分级集群法采用“距离”评价每个像元在空间分布的相似程度,把它们的分布分割或者合并成不同的集群。每个集群的地理意义需要根据地

面调查或者与已知类型的数据比较后方可确定。

②动态聚类法:在初始状态给出图像粗糙的分类,然后基于一定原则在类别间重新组合样本,直到分类比较合理为止,这种聚类方法就是动态聚类。

三、遥感图像解译的应用—扎赉特旗玉米地解译为例

(一)目视解译

目视解译的步骤

研究区域设置在兴安盟扎赉特旗,东经121°17′—123°38′,

北纬46°4′—47°21′。研究区域的TM 遥感影像的分辨率为10米,具有丰富的遥感信息,其拍摄时间是2012年9月8日。目视解译程序主要分为四步,分别为收集资料、初步解译、详细解译和制图阶段,具体解译程序步骤(见图1)。

知识

1:目视解译程序 按目视解译的步骤在已经收集到的资料上进行初步解译,根据目视解译的原则入手可以知道从整体上看扎赉特旗的玉米地明显集中分布在东部平原区。利用上述的目视解译步骤的解译结果(见图3)。

解译结果的分布特征

从目视解译可以了解到受自然环境,气候,土壤条件等差异影响,全旗土地利用呈三大结构区:一是西北低山结构区以农(耕地)牧(牧草地)林(林地)为主,该区是本旗未利用土地面积分布的最大一个区;二是中部丘陵结构区,以农(耕地)牧(牧草地)为主;三是东南部平原结构区以农(耕地)为主,玉米为其主要作物。

目视解译的结果图空间分布特整体上呈由东部到西部逐渐减少的趋势,玉米地主要集中分布在东部。

目视解译中应注意的几个问题

判读者的经验和知识会使判读的结果产生差异, 为减少由判读者造成的误差, 通常要预先建立好判读标志。此时除了了解地物在不同空间分辨率影像上的表现, 掌握不同彩色合成影像的特征之外, 还应注意:

(1)不同种类的遥感像片要分别建立解译标志。

(2)可以借鉴前人建立的解译标志, 但不能生搬硬套。因为即使在相同波段的影像上, 相同地物所呈现的特征会因季节和地域的不同而不同, 所以解译标志也不同。这一点应特别注意。

(3)要善于利用待判读区域已有的地形图和专题地图, 并结合野外调查综合建立解译标志。这样做不但能提高解译的准确度, 而且会使解译速度大大提高。 图3:目视解译的结果图

(二) 计算机解译的应用

计算机解译的步骤

选择监督分类的原因:两个地物类型对应的光谱特征类差异很小的时候监督分类效果比较好,遥感图像中所有的农作物和玉米的差异很小。而且这是一个熟悉的地区利用训练场来获取先验的类别知识很容易做到所以选择监督分类。监督分类的步骤:

(1)分类预处理

打开ENVI 遥感图像处理软件(见图5)。

图5:ENVI 遥感图像处理软件主菜单

不同的RGB 组合可以得到不同的彩色图像,打开图像,band5、3、2合成RGB 显示在display 中(见图6)。

图6:TM 532波段彩色合成影像图

(二)特征选择

遥感图像中玉米地的进行彩色合成使它更能清楚的显示,这个遥感图像使用的是532波段的彩色合成,玉米地显示为暗红色。

(三)分类

应用ROI TOOLS创建感兴趣区。在主图像窗口中,选择

Region of Interest 打开ROI TOOLS对话框。在ROI Name字段输入玉米地和其他用地,颜色可自行选择。本分类图的玉米地显示绿色、其他用地显示蓝色,回车确认就可以得到分类种类的定义训练样本图(见图7)。

图7:定义训练样本图

(四)分类结果

从分类结果上我们很清楚的看到玉米地集分布在扎赉特旗的东部平原区(见图8)。

图8:分类结果图

ENVI 软件主菜单中

statistics, 则得出玉米地计算机解译分类面积,面积为1314652200 平方米,(见图9)。

图9:玉米地计算机解译的面积

计算机解译的分布特征

从计算机解译结果中也可以得到扎赉特旗玉米地主要分布区从东到西逐渐减少,东部地形为波状冲击平原,地势平坦低洼、河漫滩广泛分布,以农业植被为主,因此东部平原也是较适宜农耕、大部分玉米地集中分布,这与目视解译分布特征相似。

计算机解译中应注意的几个问题

在使用监督分类时训练场的选择是可以决定分类精度的。所以选择时应注意以下几个方面:

(1)训练场的选择要求有代表性,要符合分类地物的样本。

(2)训练样本的选择要考虑到地物光谱特征,样本数目要能满足分类的要求。应全面和均匀的选择样本区。

四、 遥感图像目视解译和计算机解译的对比分析及优缺点

从目视解译和计算机解译中得到的扎赉特旗玉米地面积中我们可以知道两种解译方式存在差异。

本文使用的遥感图像是十米的高分辨率遥感图像,相对于计算机分类而言, 目视解译操作简单,精度和准确度都很高,而且不需要什么设备所以在高分辨率的遥感图像解译中目视解译必不可少的一项基本功能。通过目视解译可以核查图像处理的效果或计算机解译的精度,查看他们是否符合地域分异规律。

即使这样目视解译方法经常受到轻视,因为其工作量大, 工作效率低, 周期长, 如果没有足够的时间,一个较大地区遥感影像的目视解译的工作量就很大了。低分辨率的遥感图中运用目视解译更是难上加难。

在高分辨率的遥感图像中目视解译比计算机解译精准度高,但花费的时间太多,计算机解译的好处就在这里,节省时间,较大的地区也能快速的解译。在低分辨率难的图像中也能通过波段和光谱特征能解译出来。

其缺点就是遥感数字图像计算机分类的依据是像素具有的多光谱特征,并没有考虑相邻像素间的关系。统计模式下以像素作为识别的基本单元,未能利用图像中提供的形状和空间位置特征,其本质是地物光谱特征的分类。由于受到大气状况,下垫面和光照条件、云朵等的影响遥感图像的分类精度受到限制。

五、总结

在地球上,进行资源和环境调查时,大面积同步观测所取得的数据时宝贵的,依靠传统的地面调查,实施起来非常困难,工作量很大。而遥感观测可以为此提供最佳的获取信息的方式,并且不受地形阻碍。还有它的时效性,在短时间内对同一地区进行重复探测发现地物的动态变换。综合的反映地貌、土壤、植被等特征而广阔的应用且节省人力、物理、财力。

在遥感图像广泛应用的今天它的解译显得尤为重要,所以要结合计算机解译和目视解译是必然的。在计算机解译精度高的情况下目视解译核查也很轻松。提高计算机解译的方法有:对遥感图像进行辐射改正,消除或降低其地形差异的影响。作为解译的直接证据,增加遥感图像的信息量,作为解译的辅助证据,减少自动解译的不确定性。

参考文献

[1]梅安新等编著. 遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001,134—201

[2]邓书斌编著. 遥感图像处理方法[M].科学出版社, 2011,128—148

[3]例德仁等编著.摄影测量与遥感概论[M]. 测绘出版社 ,2001

[4]李建新编著.遥感与地理信息系统[M]. 中国环境科学出版社 2006,

[5]李石华等. 遥感图像分类方法研究综述[J].国土资源遥感,2005,(02)

[6]潘建刚等. 遥感图像分类方法研究 [J].首都师范大学学报,2004,25

[7]姜放等. 遥感图像目视解译值得注意的几个问题[J].长春工程学院学报,2002,2

[8] 秦其明. 遥感图像自动解译存在的问题和解决的途径[J].测绘科学,2000,25(02)

[9]吴建平. 专题地图资料在遥感影像解译中的应用[D]. 2000


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