遥感解译方法及其应用.doc
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1、-遥感解译方法及应用一、遥感的概念近年来,一方面,由于空间科学、信息科学、计算机科学、物理学等科学技术的进步与发展,为遥感技术奠定了必要的技术基础,另一方面,由于人类生产活动不断地向深度和广度进军,遥感技术得到较为广泛的应用,因而使得遥感技术获得了飞跃的发展,已经成为发达国家和一些发展中国家十分重视的一项科学技术.随着我国工农业生产的高速发展,人类对自然资源,特别是对矿产资源的需求量与日俱增.因而,调查与管理资源则成为迫切需要解决的问题.其次,人类的生活环境正在不断地遭受到人为和自然的污染.例如:工业排污对水体和大气的污染造成人为的环境污染.而诸如洪水、泥石流、滑坡、森林火灾、火山爆发等自然灾
2、害,则形成灾害性环境,它们都对生命财产造成极大的威胁.在这种情况下,只有实时监测人为环境污染和自然灾害环境的发生,才能更有效地采取防护和治理措施,以减少对人类的危害程度.欲解决上述问题,完全依赖现场观察已感不足,于是,由于航空遥感和航天遥感的相继问世便能获得大范围的地面遥感图像和实时动态信息,所以,这两种遥感方式则成为自然资源的调查与管理,环境的监测与灾害预报的一种新的探测手段.(一)遥感的概念遥感顾名思义就是遥远的感知.即借助于专门的探测仪器,把遥远的物体所辐射(或反射)的电磁波信号接收纪录下来,再经过加工处理,变成人眼可以直接识别的图像,从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律.属于空间科学
3、的范畴.是物理、计算数学、电子、光学、航空(天)、地学等密切结合的新兴学科,对工农业、国防、自然科学研究具有重大的意义.1各类地质体的电磁辐射(反射、吸收、发射等)特性及其测试、分析与应用;2、遥感数据资料的地学信息提取原理与方法;3、遥感图像的地质解译与编图;4、遥感技术在地质各个领域的具体应用和实效评估.(二)遥感平台(分类)指放置遥感器的运载工具.按高度可分为航空和航天平台.在不同高度进行多平台遥感,可获得不同比例尺、分辨率和地面覆盖面积的遥感图像.1、航空平台:是指在大气层内飞行的飞行器,高度为100m30km,主要有飞机、直升机、飞艇、气球等.2、航天平台:是指在大气层之外飞行的飞行
4、器,高度为几百几万公里;如人造地球卫星、探控火箭、宇宙飞船、航天飞机、太空站等.(三)遥感的发展简况1839年第一张黑白航片问世到20世纪30年代,主要应用于军事侦察,1941年出版了航空照片应用与判读为各方面应用提供了理论基础进入20世纪50年代,苏美广泛应用,黑白、彩色航片进行军事、地质测量,取得明显效果.1957年苏联发射第一颗人造卫星, 1972年美国发射第一颗地球资源卫星 (ERTS即MSS其分辨率80m)后改为陆地卫星(Landsat 57即TM、ETM分辨率达30m和15m),由于具有快速、动态、多时相、质量好,成本低等特点被广泛应用.我国1970年4月24日发射人造地球卫星(东
5、方红1号),1971年3月3日发射科学实验卫星,并回收,至今共发射17颗返回式卫星;中国风云系列气象卫星(包括3颗极轨卫星和一颗同步卫星)已经能获取全球多种气象数据;中巴地球资源卫星于1999年10月14日升空至05年第二颗已发射升空.经过近30年的努力,我国已形成较为完整的遥感卫星技术系统和实用化的应用系统,进入同地理信息系统和全球定位系统相融合的产业化进程.二、遥感资料的特点及其解译方法这里所谓的遥感资料,主要是指目前通用的航、卫片及其数字化资料.(一)航卫片特点1、航空照片航空照片可分为全色黑白、天然彩色、红外彩色、多波段航空像片等;其为中心投影,偏斜度不超3度,中心部分准确,边缘畸变;
6、按航带重迭56-60%和15-20%,需在立体镜下观察来识别物体,影象细部明显优于卫片.2、卫星照片卫星遥感影像有彩色和黑白,彩色图像又有真彩色、假彩色之分等.即各类不同的卫星数据:分扫描和摄影,早期为地球资源卫星(ERTS)的MSS多中心扫描片,现在各类不同分辨率的卫星数据非常多,鉴于经济、实用及项目工作要求等实际情况现我省各行业绝大部分利用TM或TM/ETM数据进行各类遥感解译工作.我院现全省TM、TM/ETM数据已购置全(见图).三、遥感资料特点及其解译方法遥感解译方法、原则和程序遥感解译:即为从遥感图像中识别和提取某种影像,赋予特定的属性和内涵以及测量特征参数的专业化过程.遥感地质解译
7、:机助地质解译有两种方式,一是以数字遥感影像为信息源,以ERDAS、MAPGIS、 PCI 和PHOTOSHOP 等软件为解译平台,根据地质体遥感解译标志,解译圈定岩性、构造、接触关系、地质灾害和土地荒漠化等地质现象;二是以遥感影像为背景,叠合专题地质图层,结合典型地质体影像特征,进行对比修正解译.以遥感资料为信息源,以地质体、地质构造和地质现象对电磁波谱响应的特征影像为依据,通过图像解译提取地质信息,测量地质参数,填绘地质图件和研究地质问题的过程(行为).遥感数据的收集,它包括遥感数据、地理数据和地质资料的收集,是遥感地质调查工作的基础.以前通常是目视解译为主,现在一般是在计算机上以人机对话
8、方式进行识别和解译工作,其基本方法有五点:1解译是认识实践的反复过程,首先要熟悉、吃透本工作区域的有关资料(即地质、地貌、水文、气象、植被、土壤、物探、化探资料及前人各类工作成果);分析研究前人对区域地质遥感解译成果的合理、可靠程度,弄清遥感资料能解决的地质问题和已解决及有待解决的地质问题.地质体的性质是多方面的,主要包括物理性质与化学性质两大类,遥感主要是反映地质体的光谱特征信息,对全面认识地质体而言,有其局限之处.遥感影像记录的是地质体光谱反射(SAR为后向散射)和辐射特征,地质体性质和表面特征不同所反映出的光谱特征差异可通过色、形、纹、貌四种影像特征要素加以表征.3对比分析,有条件要依据
9、不同比例尺、片种、时代、季节、波段、毗邻地段进行对比,了解解译标志变化与地质体、地质现象间的关系,提高认识.由于一种类型遥感图像只能反映一个时期、一种分辨率、一个最佳波段组合的图像,因此在地质解译中往往受到信息源的限制,影响解译效果.如工作需要或有条件获取更多类型遥感数据时,应充分应用这些信息进行综合地质解译.为了减少云、雪及植被覆盖对地质体的影响,应选择最佳时相图像作解译.当仍不能避让覆盖时,可选择其它时相图像对覆盖区作补充.另外,解译中要注意研究不同地质体在各波段图像上的影像特征,通过单波段图像中不同地质体波谱特性的反映,进一步深化地质解译.在单波段不同地质体波谱特性研究的基础上,再选择合
10、适、有效的图像处理方法进一步增强或提取有效的地质信息,因此遥感解译地质图应是多源遥感数据解译的综合结果.4、资料分析遥感数据是遥感地质解译必需的基础数据源.为了最大限度地利用遥感数据提取地质专业信息,应系统地了解掌握各类遥感数据的基本技术参数、地学特征,确保数据类型、最佳波段和最佳波段组合的选取.1)了解和掌握资料的技术参数,如成像时间、季节、成像仪器、波段、经纬度、太阳高度角等,供解译时参用.2)分析研究前人对区域地质遥感解译成果的合理、可靠程度,弄清遥感资料能解决的地质问题和已解决及有待解决的地质问题.3)在明确前人解译成果中哪些是可以直接利用后,明确本次工作力争突破的重点和难点.4)为合
11、理选择新的遥感数据源、数据源组合及遥感地质信息处理方案提供依据.5、解译的原则应采用由已知到未知、从区域到局部、先易后难、由宏观到微观,从总体到个别,从定性到定量,循序渐进,不断反馈和逐步深化的方法进行工作;边解译边勾绘,同时予以编录(填写解译卡片).指出成果及问题解决途径.四、遥感解译方法、标志及其综合应用为了准确进行遥感地质解译,解译者首先应具备一定的地质、遥感知识;其次应对解译区的地质基础、构造格架、灾害地质、地形地貌和水文情况等要有粗略的了解.常用的解译分析方法有:(一)直判法根据不同性质地质体在遥感图像上显示出的影像特征、规律所建立的遥感地质解译标志或影像单元,并在遥感图像上直接解译
12、提取出构造、岩石等地质现象信息,实现地质体解译圈定与属性划分.首先,从已掌握地质情况或建立解译标志的区(点)出发,垂直地质构造走向(即沿地质剖面)进行解译,通过解译掌握地层层序与变化,了解调查区域的基本地质状况;然后,再由线(剖面或路线)沿地质走向向两侧延伸解译,进而完成面的解译.区调中所采用的标志点、遥感点、线以及路线间的延伸解译,就是采用由点到线、由线到面的原则进行的.在实施解译中,也可根据实际情况采用点面结合、面中求点的方式.具体解译方法为:1)遥感剖面地质解译在室内初步掌握测区地质情况及遥感影像特征的基础上,选取地质构造简单、岩石地层出露较齐全、影像特征清楚的地区,垂直地层或构造走向布
13、置多条地质剖面进行系统的遥感地质解译.通过解译,按影像组合规律划分影像单元,作为遥感解译草图的编图实体,即编图单位.2)区域性扩展解译在完成标志性剖面解译后,以已知解译结果为基础,按照由点到线到面、由易到难的原则,向标志性剖面外围逐步扩展以至全测区的地质解译.解译中要充分参考已有的地质资料和图件,采取编译结合的方式进行.解译时,要从已掌握地质情况或建立解译标志的地区开始,在熟悉地质影像特征,掌握解译技巧后,再扩展到相同地质条件、相同影像特征的未知区作解译.进行野外调查验证工作,是建立遥感影像解译标志的主要手段,特别是遥感影像解译工作程度较差地区更是必要的调查手段.对重点地区进行深入的实地调查可
14、能会有所发现而令资源与环境遥感调查借此更加丰富.通过野外调查、查证,一是可以确定各类解译结果;二是可以对解译不准确部分进行修定和补充,从而提高解译资料与成果图件的可靠程度.在彩色摄影图像中,地物的红、绿、蓝三原色或黄、品、青补色三原色及其不同组合呈现的五颜六色,是地物颜色的直观表现.如果是多光谱彩色合成图像,图像中的红、绿、蓝三原色或黄、品、青三间色及其不同比例组合形成的假彩色,只是代表了不同地物反射特征的差别,从而达到利用其特征区分不同地物的目的.2)形状特征目标物在不同比例尺的遥感图像中以形状大小构成不同的形态标志特征,是界定和识别目标物的重要解译标志.各类目标物在图像中的形态特征是以点、
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