RS 第3章 思考題及答案 7page 08年用

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1、第三章 航空遙感與航空像片的目視判讀 1航空攝影膠片的物理特性(教材P63) 感光材料是膠片和印像紙的通稱。由感光乳劑層（由鹵化銀、明膠和增感燃料組成）和片基組成。黑白片有單層感光乳劑，彩色片有三層感光乳劑。 感光材料的性能指標(biāo)： （1）感光度：指膠片的感光速度（p64-65表）。 （2）反差：指膠片明亮部分與陰暗部分的密度差。 （3）分辨率(解像力,或分辨力)：指感光膠片對景物細(xì)微部分的表現(xiàn)能力，用線對數(shù)(mm)表示。 航攝選用感光度高、反差適中、有較高分辨率的感光材料。 反差：指膠片明亮部分與陰暗部分的密度差，ΔD=ΔD亮-ΔD暗 最大反差：特征曲線上最

2、大密度與最小密度之差。ΔD=ΔDmax-Δdmin 光學(xué)密度D：指膠片經(jīng)感光顯影后，影像表現(xiàn)出的深淺程度。以阻光率O的對數(shù)值來表示，即：D = lg O 阻光率O: 指投射光量Ii與透射光量It之比，是透光率的倒數(shù)。O =Ii/It=1/T 曝光量H：指感光材料在曝光時吸收光量的多少。它取決于照度和曝光時間。 感光特征曲線：橫坐標(biāo)為曝光量的對數(shù)，縱坐標(biāo)為膠片的光學(xué)密度。 反差系數(shù):是指拍攝后負(fù)片影像反差與景物亮度差之比，即特征曲線的斜率。 灰霧度：未經(jīng)感光的膠片，顯影后仍產(chǎn)生輕微的密度，呈淺灰色，故稱恢霧。是鹵化銀性質(zhì)不穩(wěn)定，未感光就被還原為銀，附在膠片上的緣故。 航空像片的分辨

3、率（分辨力，解像力） 是衡量膠片分辨地物細(xì)部能力的一種指標(biāo)。 大小以每毫米范圍內(nèi)能分辨出的平行的線條數(shù)表示，單位：A/mm，或線對/毫米。 主要取決于航攝相機(jī)的鏡頭分辨率和感光乳劑的分辨率。但景物的反差、大氣的光學(xué)條件、飛機(jī)的震動也影響航片的分辨率。 感光特征（性）曲線 2航空攝影的種類 按照航攝傾角分類：垂直航空攝影(傾斜角小于3度)，傾斜航空攝影(傾斜角大于3度)。 按攝影實(shí)施方式分類： 單片攝影（為拍攝單獨(dú)固定目標(biāo)進(jìn)行的攝影） 航線攝影（53%-60% 航向重疊，用于攝影測量） 面積攝影 (15%-3

4、0% 旁向重疊，用于圖象鑲嵌) 按感光片和所用波段分類 普通黑白攝影（或全色黑白攝影） 黑白紅外攝影 天然彩色攝影 彩色紅外攝影 多光譜攝影 按比例尺分類 大比例尺航空攝影：所獲像片比例尺大于1／l0 000 中比例尺航空攝影：像片比例尺為1／10 000～1／30 000 小比例尺航空攝影：像片比例尺為1／30 000～1／l00 000 超小比例尺航空攝影：比例尺為1／100 000～1／250 000 依據(jù)探測波長（教材p53-54）： 近紫外攝影/可見光攝影/紅外攝影/多光譜攝影 3 航空像片一般有哪幾種？各有何特點(diǎn)？ 全色黑白攝影：對可見光波段內(nèi)的

5、各種色光都能感光，應(yīng)用最廣； 黑白紅外攝影：對可見光、近紅外光（0.4-1.3μm）感光，區(qū)別植被種類、區(qū)別水災(zāi)受災(zāi)區(qū)等； 天然彩色攝影：感光波段同全色黑白攝影，但因是彩色，影像更為清楚，分辨能力更高； 彩色紅外攝影：感光波段同黑白紅外，紅外受散射影響小（因比可見光波長長），色彩鮮艷（能使綠光感光后變?yōu)樗{(lán)色，紅光感光變綠光，近紅外感光變紅色）； 多光譜攝影：利用攝影鏡頭與濾光片組合，同時對同一地區(qū)進(jìn)行不同的波段攝影，取得不同 波段的像片。 4 中心投影概念、特征及其與垂直投影有哪些不同？ 中心投影：就是空間任意直線均通過一固定點(diǎn)（投影中心）投射到一平面（投影平面）上而形成的透視關(guān)

6、系。 中心投影的成像特征： (1)點(diǎn)的像還是點(diǎn)； (2)直線的像一般還是直線，但當(dāng)直線的延長線通過投影中心時，其像成為一點(diǎn)；當(dāng)垂直線狀目標(biāo)不通過投影中心時,直線在近像片中心被縮短, 在像片邊緣被夸大.(p60) (3)空間曲線的像一般仍為曲線，但若空間曲線在一個平面上，而該平面又通過投影中心時，曲線的像變?yōu)橹本€； (4)面狀物體的中心投影是相對于各種線投影的組合。 水平面的投影仍為一水平面。 垂直面的投影依所處位置而變化，當(dāng)位于投影中心時，投影所反映的是其頂部的形狀，呈一直線；在其他位置時，除其頂部投影為一直線外，其側(cè)面投影為不規(guī)則的梯形。（p61） 中心投影與垂直投影的區(qū)別

7、： (1) 投影距離的影響不同。 垂直投影，像的比例尺與距離無關(guān)，中心投影，則隨投影距離（航高）的變化而變化，其比例尺計(jì)算公式：1/M=f（焦距）/H(航高)。 (2) 投影面傾斜的影響。垂直投影投影面總是水平的，圖上個部分比例尺是統(tǒng)一的。中心投影，若投影面傾斜，則像片各部分的比例尺就不一樣。 (3) 地形起伏的影響。地形起伏對垂直投影沒有影響；對中心投影有影響，地面起伏越大，像片上投影點(diǎn)的水平位置的位移量就越大，產(chǎn)生投影誤差愈大。 中心投影要變?yōu)榇怪蓖队? 必須統(tǒng)一像片比例尺；糾正因像片傾斜引起的誤差；地形起伏引起的誤差；這是用航空像片繪制地形圖時必須解決的問題。 5 航空像

8、片的主要點(diǎn)和線 像主點(diǎn)（o）：即航空攝影機(jī)主光軸SO與像面的交點(diǎn)。 像底點(diǎn)（n）：通過鏡頭中心S的地面鉛垂線（主垂線）與像面的交點(diǎn)。 等角點(diǎn)（c）：主光軸與主垂線的夾角是像片的傾斜角α，其角平分線與像面的交點(diǎn)稱為等角點(diǎn)。 主縱線與主橫線：包括主垂線與主光軸的平面稱為主垂面，主垂面與像面的交線稱為主縱線，它在像片上是通過像主點(diǎn)和像底點(diǎn)的直線。與主縱線垂直且通過像主點(diǎn)的直線（h0h0）稱為主橫線。二者構(gòu)成像片的直角坐標(biāo)系。 等比線：通過等角點(diǎn)且垂直于主縱線的直線（hchc）稱為等比線,等比線上比例尺不變。 在水平像片上，像主點(diǎn)、像底點(diǎn)和等角點(diǎn)重合，主橫線和等比線重合。 6 何謂航空像

9、片的平均比例尺、主比例尺？ 平均比例尺：航空像片上位于不同航高的線段,比例尺是不一致的,只有位于同一水平面上的線段在像片上才具有相同的比例尺。選擇航片上各點(diǎn)平均高程面作為起始面, 計(jì)算的比例尺稱為水平像片的平均比例尺。 主比例尺：用航片上標(biāo)明的焦距及航測部門提供的航高計(jì)算的像片的比例尺，稱為主比例尺，它只能概略地代表該張像片的比例尺。 7 航片上的重要標(biāo)志有哪些：框標(biāo)、時表、水準(zhǔn)器、壓平線、像片編號。 8 利用立體像對觀察必須具備哪些條件？ 立體觀察的概念： 用肉眼或借助光學(xué)儀器（立體鏡），對有一定重疊率的像對進(jìn)行觀察，可以獲得地物和地形

10、的光學(xué)立體模型，稱為像片的立體觀察。 像對：把從相鄰兩攝影站對同一地區(qū)攝取的兩張像片，稱為像對。 眼睛觀察立體的原理： 在雙眼觀察中，雙眼生理視差的存在是產(chǎn)生立體感覺的根本原因，這也正是眼睛立體觀察的原理 像對立體觀察條件： (1) 必須是航攝立體像對(即不同攝影站對同一地區(qū)所攝的兩張像片)； (2) 像對的比例尺差不得超過16%(或15%)； (3) 兩眼必須分別看兩張像片上的相應(yīng)影像，即左眼看左像，右眼看右像； (4) 同名地物點(diǎn)的連線與眼基線平行。 9 何謂航空像片的判讀標(biāo)志？判讀標(biāo)志有哪幾種？它為何具有時間性和地方性？ 在航空像片上，不同地物有不同的影像特征，這種能

11、夠反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感影像特征是判讀各種地物的依據(jù)，稱為判讀標(biāo)志。 判讀標(biāo)志又稱解譯標(biāo)志。 可分為直接判讀標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志. 航空像片常用的判讀標(biāo)志 （1） 直接的判讀標(biāo)志 直接判讀標(biāo)志是指能夠直接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感圖像的各種特征,它包括攝影像片上的色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖型等。 色：色調(diào)（tone）、顏色(colour)、陰影(shadow)（本影和落影） 形：形狀(shape)、大小(size)、紋理(texture)、圖型(pattern) 位： 位置(site)、相關(guān)布局(association) 色調(diào)（tone）（識別目標(biāo)地物的基

12、本依據(jù)）：全色遙感圖像中從白到黑的密度比例叫色調(diào),也叫灰度。（p135）通俗的說色調(diào)是地物的亮度在黑白圖像上表現(xiàn)出的黑白深淺程度。 陰影(shadow)（P136,147）(下面介紹的陰影主要是可見光遙感像片)：是像片上陽光被地物遮擋而產(chǎn)生的地物的影子。陰影在像片上表現(xiàn)為地物背光面形成的深色或黑色的色調(diào)。 本影是地物未被陽光直接照射到的部分在像片上的構(gòu)像。 落影是陽光直接照射物體時，物體投在地面上的影子在像片上的構(gòu)像。 陰影作用： 1)本影有助于地物獲得立體感; 2)落影可以顯示出物體的側(cè)面形狀，但在陰影內(nèi)的地物不易識別; 3)據(jù)其形狀、大小可判讀物體的性質(zhì)或高度。如利用陰影可

13、了解鐵塔和高層建筑等的高度與結(jié)構(gòu)。 陰影的影響因素：光照角度、光照方向、地形起伏等。 不同遙感影像中陰影的含義不同,如側(cè)視雷達(dá),熱紅外,可見光 形狀(shape)：是目標(biāo)地物在遙感圖像上呈現(xiàn)的外部輪廓，描述了一個目標(biāo)地物的外形與結(jié)構(gòu)。 大小(size)：地物的大小是其表面積和體積的度量。 圖型 (或圖案) (pattern)：是目標(biāo)地物以一定規(guī)律排列而成的圖形結(jié)構(gòu)。 紋理(texture)—又稱內(nèi)部結(jié)構(gòu)或影像結(jié)構(gòu)，是在某一圖像區(qū)域內(nèi),由成群細(xì)小的具有不同色調(diào)、顏色或形狀的地物以一定規(guī)律多次重復(fù)出現(xiàn)所構(gòu)成的細(xì)紋或細(xì)小的圖案. 紋理是解譯細(xì)小地物，特別是巖性、植被的重要標(biāo)志 如：紋

14、理的差別可判斷海灘上砂粒的粗細(xì)，區(qū)分卵石、礫石和沙子 目標(biāo)地物的紋理特征與航空像片的比例尺有關(guān)。 相關(guān)布局(association)(P137)：指多個目標(biāo)地物之間的空間配置關(guān)系。地面物體間存在著密切的物質(zhì)和能量的聯(lián)系，依據(jù)空間布局可推斷目標(biāo)地物的屬性。如：學(xué)校教室與運(yùn)動操場，貨運(yùn)碼頭與貨物存儲堆放區(qū)。 （2） 間接解譯標(biāo)志 間接解譯標(biāo)志是指能夠間接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感圖像的各種特征，借助它可以推斷與某地物屬性相關(guān)的其他現(xiàn)象，遙感攝影像片上經(jīng)常用到的間接解譯標(biāo)志有： 1)目標(biāo)地物與其相關(guān)指示特征： 例如，像片上河流邊灘、沙嘴和心灘的形態(tài)特征是確定河流流向的間接解譯標(biāo)志。

15、像片上呈線狀延伸的陡立三角面地形，是推斷地質(zhì)斷層存在的間接標(biāo)志。 2)地物及與環(huán)境的關(guān)系：“植物是自然界的一面鏡子”，例如可根據(jù)寒溫帶針葉林的存在推斷該地區(qū)屬于寒溫帶氣候。 3)目標(biāo)地物與成像時間的關(guān)系：了解成像時間，有助于對目標(biāo)地物的識別。例如，東部季風(fēng)區(qū)夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，土壤含水量因此具有季節(jié)變化，河流與水庫的水位也有季節(jié)變化。 10 航空像片目視判讀常采用哪幾種方法？判讀分哪幾個步驟？ 目視判讀方法有： 直接判讀法：依據(jù)判讀標(biāo)志，直接識別地物屬性。 對比分析法：與該地區(qū)已知的資料對比，或與實(shí)地對比而識別地物屬性:或通過對遙感圖像不同波段、不同時相的對比分析，識別地物

16、的性質(zhì)和發(fā)展變化規(guī)律。 邏輯推理法(或綜合推理法):根據(jù)地學(xué)規(guī)律，分析地物之間的內(nèi)在必然分布規(guī)律，由某種地物推斷出另一種地物的存在及屬性。如由植被類型可推斷出土壤的類型，根據(jù)建筑密度可判斷人口規(guī)模等。 信息復(fù)合法(教材P172): 地理相關(guān)分析法(教材P173) 11 航空像片目視判讀的步驟 一、準(zhǔn)備工作 1 明確解譯的目的、任務(wù)與要求 2 資料準(zhǔn)備 (1) 選擇合適波段與時相的遙感影像 根據(jù)解譯任務(wù)，收集解譯區(qū)域不同波段、不同比例尺和不同拍攝時間的航片。要求航片構(gòu)像清晰、反差適中、層次豐富、標(biāo)志清楚，且像片要有相關(guān)的說明資料（如航攝機(jī)焦距、航高、比例尺時間等）。 (2)

17、 其他相關(guān)資料: 除航片外，還要收集判讀區(qū)的與航片比例尺相近的地形圖、相關(guān)的專題圖和地理文獻(xiàn)等。 (3) 工具材料的準(zhǔn)備: (立體鏡、放大鏡、直尺、比例尺、透明聚酯薄膜等) 3 熟悉地理概況 4 圈定像片使用面積 5 像片圖的制作(像片鑲輯圖、鑲輯復(fù)照圖、像片略圖、像片平面圖) 二、初步解譯與判讀區(qū)的野外考察 初步解譯的主要任務(wù)是掌握解譯區(qū)特點(diǎn),確立典型解譯樣區(qū)（可以是已知的）,建立目視解譯標(biāo)志,探索解譯方法,為全面解譯奠定基礎(chǔ). 為保證解譯標(biāo)志的正確性和可靠性,必須進(jìn)行解譯區(qū)的野外調(diào)查.為此,要制定野外調(diào)查方案與調(diào)查路線,還要填寫各種解譯標(biāo)志的登記表. 三、室內(nèi)詳細(xì)判讀

18、 逐張航片進(jìn)行解譯（在初步解譯確立的解譯標(biāo)志的基礎(chǔ)上）。 解譯中除遵循“全面觀察、綜合分析”的原則外，解譯中還應(yīng)做到：統(tǒng)籌兼顧、分區(qū)判讀，由表及里，循序漸進(jìn)，去偽存真，靜心解譯 復(fù)雜地物要綜合運(yùn)用各種解譯方法，解譯標(biāo)志；還要注意解譯標(biāo)志的可變性與局限性。對重要的地物和現(xiàn)象以及有疑難的地方加以特別的標(biāo)記，以便在下一步野外校核時重點(diǎn)進(jìn)行檢查、驗(yàn)證與補(bǔ)判。 四、野外驗(yàn)證與補(bǔ)判 野外驗(yàn)證是指再次到遙感影像判讀區(qū)去實(shí)地核實(shí)影像目視解譯的初步結(jié)果，以檢驗(yàn)?zāi)恳暯庾g結(jié)果的質(zhì)量和解譯精度。 驗(yàn)證的主要內(nèi)容包括兩方面： 1 檢驗(yàn)專題解譯中圖斑的內(nèi)容是否正確（采用抽樣方法，到實(shí)地驗(yàn)證） 2 驗(yàn)證圖斑界

19、限是否定位準(zhǔn)確，并根據(jù)野外考察情況修正目標(biāo)地物的分布界限。 對疑難問題進(jìn)行補(bǔ)判（即實(shí)地再次解譯）。 五、目視解譯成果的轉(zhuǎn)繪與制圖 判讀結(jié)果經(jīng)過野外校核以后，即可將其轉(zhuǎn)繪到準(zhǔn)備好的地圖上，以制成專題圖件，并根據(jù)任務(wù)要求，編寫總結(jié)報(bào)告。 12 本章另外幾個重要的概念 攝影成像（傳統(tǒng)攝影）：依靠光學(xué)鏡頭及放置在焦平面的感光膠片來記錄物體的影像。(p53)（膠片既是探測媒介，又是記錄介質(zhì)，圖像以銀粒為最小單元的采樣點(diǎn)，構(gòu)成影像的最小單元—像點(diǎn)） 掃描成像：是依靠探測元件和掃描鏡對目標(biāo)地物以瞬時視場為單位進(jìn)行的逐點(diǎn)、逐行取樣，以得到目標(biāo)地物的電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。(P67)

20、 航向重疊：同一條航線上相鄰航空像片間的重疊稱為航向重疊（要求53%-60%）。 旁向重疊：相鄰航線拍攝的航空像片間的重疊稱為旁向重疊（一般為15-30%）。 13閱讀教材“遙感攝影像片的判讀方法”（P149-153） （1）可見光黑白像片和黑白紅外像片解譯 （2）彩色像片與彩色紅外像片的解譯 （3）熱紅外像片的解譯 14 彩色紅外像片的解譯 彩紅外像片的膠片乳劑分別對綠色、紅色和近紅外光敏感； 彩紅外像片上地物顏色與人們?nèi)粘Ｊ煜さ恼鎸?shí)景物不同,原來的綠色地物被賦予藍(lán)色，原來的紅色地物被賦予綠色，反射紅外線的地物被賦予紅色。（梅RS P144） 由于受大氣散射與吸收的影

21、響，在航空攝影高度相同的條件下，彩色攝影信息的損失量遠(yuǎn)大于彩色紅外攝影，并且隨著航高的增加而增加，因此航空遙感中廣泛采用彩色紅外攝影。 彩色紅外像片的應(yīng)用舉例（P150）： 1) 調(diào)查森林、農(nóng)作物遭受病蟲害情況 2) 識別偽裝方面有突出的功用 3) 識別植物類型和生長階段 4) 水體污染狀況判別 正常生長植物彩紅外像片上呈紅色，受病蟲害植物呈暗紅色，嚴(yán)重的為淺青色。 正常生長植被彩紅外像片上呈紅色，用植物枝葉偽裝的目標(biāo)地物呈紫紅色，披蓋綠色偽裝物的目標(biāo)地物呈藍(lán)色。 (闊葉林純紅色，針葉林暗紅色，草或農(nóng)作物紫色或淺紫色) 水體污染、泥沙和水深等因素都對像片上水體的顏色產(chǎn)生影

22、響， 例如富營養(yǎng)化的水體呈現(xiàn)棕褐色至暗紅色，含有泥沙或淤泥的水體呈現(xiàn)青色至淺藍(lán)色，清潔的淺水呈青藍(lán)色，水體很深并且潔凈時呈現(xiàn)深藍(lán)到暗黑色。 彩紅外像片上健康植被與有蟲害植被的顏色 彩紅外像片上的不同植被 太谷；彩紅外像片上的水體 太谷 15 熱紅外像片的解譯： 1)與可見光近紅外像片成像原理的差異： 熱紅外像片記錄的是地物發(fā)射熱紅外輻射的強(qiáng)度. 2)熱紅外像片的直接解譯標(biāo)志（色調(diào), 形狀, 大小, 陰影） 色調(diào):是地物亮度溫度的構(gòu)像,深色調(diào)表示地物熱輻射能力強(qiáng),淺色調(diào)表示地物熱輻射能力弱. 形狀:當(dāng)熱紅外探測器檢測到物體溫度與背景溫度存在差異時,就在影像上構(gòu)成“熱分布

23、”形狀. 物體的“熱分布”形狀不是它的真正形狀,高溫目標(biāo)的熱擴(kuò)散可導(dǎo)致物體形狀擴(kuò)大變形. 大?。旱匚锏男螤詈蜔彷椛涮匦杂绊懳矬w在熱紅外像片上的尺寸。 當(dāng)高溫物體與背景具有明顯熱輻射差異時，即使很小的物體，如正在運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)、高溫噴氣管、較小的火源，都可以在熱紅外像片上表現(xiàn)出來。由于高溫物體向外輻射熱源，因此其在影像中的大小往往比實(shí)際尺寸要大。但地物與背景之間溫差很小時，地物的大小不易辨識。 陰影：熱紅外影像上的陰影是目標(biāo)地物與背景之間輻射差異造成的，可分為冷陰影和暖陰影兩種。 3)一些地物熱紅外影像的解譯方法 （P152-153） 水體：白天呈暗色調(diào)，晚上呈亮色調(diào)（淺灰色至灰白色）

24、 道路：白天淺灰色至白色，晚上暗黑色調(diào)。 樹林：白天呈暗灰至灰黑色，夜晚呈淺灰或灰白色調(diào) 草地：夜晚呈黑色或暗灰色調(diào)（散熱冷卻快） 土壤：含水量不同色調(diào)不同，午夜熱紅外影像，土壤含水量高，呈現(xiàn)灰色或灰白色調(diào)；含水量低則呈現(xiàn)暗灰或深灰色調(diào)。 巖石：夜間熱紅外像片上呈淡色調(diào)（巖石熱容量大，白天曝曬吸熱，晚上熱紅外輻射能力強(qiáng)所致）； 4)熱紅外影像的一些影響因素 成像時間：夜間比白天好，黎明前效果最佳； 天氣狀況：對自然地物色調(diào)特征會造成一定影響；連續(xù)的陰天地物間溫差大大減?。淮箫L(fēng)會使物體表面因熱量散失而降溫，地物色調(diào)特征不明顯，或產(chǎn)生地物熱影像位移等現(xiàn)象。 人為因素：人工熱源的人造地物，例如海洋上行駛的客輪，受氣象條件的影響較小，其熱成像比較穩(wěn)定。 7