1樓：中地數媒
遙感影象分析的目的是通過各種方法手段對遙感影象進行有用資訊的提取和解譯。遙感影象解譯中，通常將表徵地物和地質現象遙感資訊的影像特徵稱之為影象解譯標誌；將提取遙感資訊的過程稱之為影象解譯（判譯、判讀）；而將遙感影象資訊提取的種種手段稱之為遙感影象解譯方法。
目前，遙感影象資訊提取的手段主要有三種：一是遙感影象的目視解譯，它藉助於簡單的觀察工具（如立體鏡、放大鏡等）憑肉眼鑑別影像，判斷目標物的屬性特徵；二是遙感影象的光學處理，即採用光學儀器改進影象質量，壓抑噪聲，突出目標影像，提取有關資訊；三是遙感影象的數字處理，即用計算機對數字化了的影像進行幾何校正、增強等專門處理，達到提取目標物屬性特徵資訊的目的。三種方法各有所長，但目視解譯是基礎，光學處理和數字處理是深入解譯和提高解譯水平不可缺少的技術手段，但其效果仍需要專業人員目視解譯判斷。
隨著計算機技術的高速發展，遙感資訊已越來越多地採用數字記錄和儲存，故數字影象處理已經成為當今遙感影象處理的主要手段。本節主要介紹遙感影象的目視解譯和遙感數字影象處理的基本方法。
20.1.1 遙感影象目視解譯
目視解譯法的基本特點是能高度發揮解譯者所掌握的專業基礎知識和思維判斷能力，降低判錯概率，且具有簡便易行的優點。只要有遙感影象資料，在任何場合都可以進行解譯。遙感影象的目視解譯中，解譯效果取決於解譯者的知識、技能和經驗水平。
20.1.1.1 遙感影象的地質解譯標誌
地質解譯標誌是表徵地質體及地質形象遙感資訊的影像特徵。據其表現形式的不同，地質解譯標誌又分成為直接解譯標誌和間接解譯標誌兩大類。前者是地質體及地質現象本身屬性特徵在遙感影象上的直接反映，如影像形狀、大小、色調和陰影等；後者則是與地質體或地質形象具有相關關係的其他物體或現象所呈現出的影像特徵，如地貌特徵、水系格局、植被、土壤、水文和人類活動遺蹟等，通過對它們的相關分析，也能判別這些地質體或地質形象的屬性特徵。
不同型別的地物，其電磁輻射特性不同。在影像上的反映就是形成各種各樣的色、形資訊：色，就是色調、顏色、陰影和反差等；形，就是形狀、大小、空間佈局、紋理等。
「色」只有依附在「形」上來解譯才有意義。色形差異也常常顯示深部現象的「透視」資訊。採取由此及彼、由表及裡的綜合分析和對比，從已知推未知，解譯才會有好的效果。
20.1.1.2 遙感影象目視解譯的基本方法
目視解譯最基本的方法是立體觀察。它使用簡單的光學立體鏡，將二維平面影象轉化為三維空間的立體光學模型，從而突出了地物的空間特徵，使人眼睛易於辨認目標和確定其空間位置。
進行立體觀察必須滿足兩個基本條件：一是具有立體像對，二是具有立體鏡。立體像對指在相鄰兩個攝影基站對同一地面獲取的一對具有相同比例尺和一定重疊的像片（影象）。
立體鏡是用來進行立體觀察的專門儀器，它的主要作用是迫使觀察者做到左眼只看左片（影象），右眼只看右片（影象），以獲得良好的立體觀察效果。
隨著遙感技術的發展，遙感解譯所使用的不僅是攝影方法得到的像片，而且還有紅外掃描成像和雷達成像的影象等。應該指出，雖然它們的影像要素或特徵也是形狀、大小、陰影、周圍環境、空間佈局、色調等等，但是它們在不同波段成像的影象中所表達的含義有所不同。
20.1.1.3 目視解譯的方法與原則
（1）解譯方法
對於各種不同的遙感影象的解譯，主要差別在於目標物的具體解譯標誌有所不同；而解譯的原則與方法則是一致的。目視解譯中常用的方法主要是以下三種。
① 直判法。指運用直接解譯標誌來判斷地質體或地質現象。這種方法簡便可靠，但必須在地質體直接出露於地表，或覆蓋很少，而且解譯標誌比較穩定時，才宜應用。
如我國西北地區大多具備這種條件，許多地質體可用直判法予以確定。
② 對比法。這是最常用的一種方法。它通常包括幾種情況，一是將遙感影像與地質實體進行對比；二是與已經工作過的鄰區影象對比；三是與前人資料對比。
通過對比，建立本區適用的確切可靠的解譯標誌。對比法也用於解譯成果的野外驗證。
③ 邏輯推理法。根據地質體和地質現象與地表其他景觀要素的相關關係，運用地質學、地貌學、水文學、土壤學、地植物學等有關學科的理論進行綜合分析、邏輯推理，從而確定目標物的屬性。這裡，主要是運用各種間接標誌來判斷被掩蓋的地質體或地質現象，對我國南方地區的影象進行解譯時，常常用到這種方法。
（2）解譯原則
遙感影象解譯的原則可概略如下。
① 巨集觀原則。在任何地區進行解譯時，應先採用衛星影象或小比例尺航片略圖，對影像總體輪廓進行研究。以獲取整個工作區巨集觀構造格架的正確概念。
這是下一步詳細解譯能否快速、準確地取得成果的關鍵，具有重大的指導意義。在此前提下，方能有效地開展各個區域性的詳細解譯。
② 先易後難，循序漸進原則。整個解譯工作必須做到循序漸進，方能提高工作效率，收到事半功倍之效。下面是一些實踐經驗的總結，可供參考。
ⓐ 從比較瞭解的地段入手，向較陌生的地段推進，即從已知到未知。ⓑ 先解譯影像清晰部分，後解譯模糊部分。ⓒ 先山地，後平原；先構造，後巖性。
ⓓ 先斷裂，後褶皺。ⓔ 先線性構造，後環形構造。ⓕ 先岩漿岩，後沉積岩，再變質岩。
ⓖ 先解譯顯露的，後解譯隱伏的。其中，ⓓ、ⓔ、ⓕ三點靈活性較大，需根據影像顯示程度決定先後。解譯中，交錯進行的情況也是常見的。
20.1.2 遙感數字影象處理
遙感影象處理，特別是數字影象處理是增強、提取成礦環境地質、構造、礦化等有用資訊的重要手段，同時也在資源、環境、農、林、牧、漁、國土整治、工程地質等領域中廣泛應用，潛力很大。尤其是隨著新一代遙感影象光譜解析度、空間解析度的提高，多時相、多型別遙感影象資料的融合以及遙感影象與其他資料的融合，將顯得越來越重要。由於遙感影象記錄了大量肉眼以及常規儀器難以發現的微弱的地物特徵資訊，如目標物的紅外波譜資訊、微波資訊等，通過遙感影象數字處理提取這些標誌資訊，尤其是弱成礦標識資訊，可大大增加人們鑑別目標的能力。
實際上，當前隨著計算機技術的發展，遙感影象處理的內容已遠遠超出了巨集觀影象的範疇，對遙感、物探、化探及地質、礦產資料都可以用影象處理方法來進行有效組合、綜合與複合或進行增強、變換、分類及模式識別，提取一組特徵標誌進而形成找礦綜合資訊圖（或影象）。
20.1.2.1 數字影象
數字影象是一種以二維陣列（矩陣）形式表示的影象。該陣列由對連續變化的空間影象作等間距抽樣所產生的抽樣點——像元（畫素）組成，抽樣點的間距取決於影象的解析度或服從有關的抽樣定律；抽樣點（像元）的量值，通常取抽樣區間內色調（色彩）連續變化之地物的平均值，一般稱作亮度值或灰度值；它們的最大、最小值區間代表該數字影象的動態範圍。數字影象的物理含義取決於抽樣物件的性質。
對於遙感數宇影象，就是相應成像區域內地物電磁輻射強度的二維分佈。在數字影象中，像元是最基本的構成單元。每一個像元的位置可由行、列（x，y）座標確定；亮度值（z）通常以0（黑）到255（白）為取值範圍。
因此，任何一幅數字影象都可以通過x、y、z的三維座標系表示出。例如，陸地衛星的mss影象（圖20-1），便可看作x=2340（行），y=3240（列），z=0～255的三維座標系。tm、spot等亦然，只是行、列數不同而已。
數字影象可以有各種不同的**。大多數衛星遙感，如mss、tm、spot、sar影象等，地面景象的遙感資訊都直接記錄在數字磁帶上。有關的遙感衛星地面站或氣象衛星接收站均可提供相應的計算機相容數字磁帶（cct）或資料光碟及其記錄格式。
應用人員只要按記錄格式將影象資料輸入計算機影象處理系統，即可獲得數字影象，並進行各種影象處理。對於像片或膠片影像，則可通過電子-光學透射密度計和掃描器以及掃描器等，將影像密度轉換為數值，進而形成數字影象；對於非遙感的地學圖件，如地形圖、地質圖、航磁圖、重力圖、化探元素異常圖等等，也可通過數字化儀或掃描器，轉換為數字影象。同一地區不同**的數字影象都可精確配準，並作複合處理。
圖20-1中左圖是一條掃描線上亮度值產生原理。左圖中影象座標和像元參考系與光學影象相比，數字影象量化等級高（256級）、失真度小、不同影象的配準精度高、傳輸及儲存方便，尤為重要的是可由計算機進行各種靈活、可靠、有效的處理，使遙感影象獲得更好的判讀、分析等應用效果。
20.1.2.2 數字影象處理
數字影象以不同亮度值像元的行、列矩陣組織資料，其最基本的特點就是像元的空間座標和亮度取值都被離散化了，即只能取有限的、確定的值。所以，離散和有限是數字影象最基本的數學特徵。所謂數宇影象處理，就是依據數字影象的這一數字特徵，構造各種數學模型和相應的演算法，由計算機進行運算（矩陣變換）處理，進而獲得更加有利於實際應用的輸出影象及有關資料和資料。
故數字影象處理通常也稱為計算機影象處理。
數字影象處理在演算法上基本可歸為兩類：一類為點處理，即施行影象變換運算時只輸入影象空間上一個像元點的值，逐點處理，直到所有點都處理完畢，如反差增強、比值增強等。另一類為鄰域處理，即為了產生一個新像元的輸出，需要輸入與該像元相鄰的若干個像元的數值。
這類演算法一般用作空間特徵的處理，如各種濾波處理。點處理和鄰域處理有各自不同的適應面，在設計算估時，需針對不同的處理物件和處理目標加以選擇。
圖20-1 陸地衛星mss數字影象的構成原理
遙感數字影象處理，資料量一般很大，往往要同時針對一組數字影象（多波段、多時像等）做多種處理。因此，需要依據遙感影象所具有的波譜特徵、空間特徵和時間特性，按照不同的物件和要求構造各種不同的數學模型，設計出不同的演算法；它不僅處理方法非常豐富，而且形成了自身的特色，已發展為一門專門的技術方法。
根據處理目的和功能的不同，目前遙感數字影象處理主要包括以下四方面的內容。
（1）影象恢復處理。旨在改正或補償成像過程中的輻射失真、幾何畸變、各種噪聲以及高頻資訊的損失等。屬預處理範疇，一般包括輻射校正、幾何校正、數字放大、數字鑲嵌等。
（2）影象增強處理。對經過恢復處理的資料通過某種數學變換，擴大影像間的灰度差異，以突出目標資訊或改善影象的視覺效果，提高可解譯性。主要包括有反差增強，彩色增強、空間濾波、影象變換增強等方法。
（3）影象複合處理。對同一地區各種不同**的數字影象按統一的地理座標作空間配準疊合，以進行不同資訊源之間的對比或綜合分析。通常也稱多源（元）資訊複合，既包括遙感與遙感資訊的複合，也包括遙感與非遙感地學資訊的複合。
（4）影象分類處理。對多重遙感資料，根據其像元在多維波譜空間的特徵（亮度值向量），按一定的統計決策標準，由計算機劃分和識別出不同的波譜叢集型別，據此實現地質體的自動識別分類。有監督和非監督兩種分類方法。
需要指出，數字影象處理經過近10多年的高速發展，其理論和方法逐步得到完善與發展，已經形成為一門研究內容豐富多彩的學科——數字影象處理學。限於篇幅，這裡僅列出了遙感數字影象處理的一般過程（圖20-2）。
20.1.2.3 數字影象處理系統
遙感數字影象處理不僅資料量大，而且資料傳輸頻繁，專業性強。因此，一般都要在專門的處理裝置上進行。用以進行數字影象處理的專門計算機及其外圍裝置和有關的軟體，即構成了數字影象處理系統，通常由硬體系統和軟體系統兩大部分組成。
其中硬體系統，按目前國內外的發展趨勢可分為大型專用機系統和微機影象處理系統兩類。一般情況下，它們都包括以下一些基本的部件。
圖20-2 遙感影象數字處理基本流程
（1）主機。進行各種運算、預處理、統計分析和協調各種外圍裝置運轉的控制中心，是最基本的裝置。一般為速度快、記憶體大的專用計算機。
（2）磁帶機和光碟燒錄機。連結數字磁帶（cct）或影象資料光碟和主機的資料傳輸裝置，既可以輸入原始影象資料，也可以將中間處理和最終處理的結果再轉存記錄到磁帶上或光碟上。目前的微機影象處理系統大多都帶有光碟燒錄機，影象資料的輸入和輸出較為方便。
（3）影象處理機。是數字影象處理專用的核心裝置，既具體承擔各種影象處理功能的實施，如進行影象復原、幾何校正、增強和分類等各種處理的數**算，也是主機和各種輸出輸入裝置的紐帶。
（4）輸出裝置。用作處理結果的顯示分析及記錄和成圖，包括彩色監視器或彩顯，各種型別的印表機、繪圖儀、膠片記錄儀和掃描器等等。
對於功能齊全的系統，除上述外，通常還包括有膠片影像的攝像或掃描數字化儀、圖形數字化儀等輸入裝置。
軟體系統係指與硬體系統配套的用於影象處理及操作實施的各種軟體。一般包括系統軟體和應用軟體兩部分。前者又包括作業系統和編譯系統，主要用於輸入指令、引數及與計算機「對話」；後者則是以某種語言編制的應用軟體，存於硬體系統的應用程式庫中，使用者可按研究任務採用對話方式或選單方式，發出相應的指令使用這些程式，由主機作運算處理，獲得所需的結果。
不同專業往往設計有各自的應用軟體系統，故國際上已開發出各種各樣的圖形影象處理軟體系統，針對微機也開發了一系列建立在windows上的圖形影象處理軟體，如photoshop等等，功能強大，操作也非常方便。
20.1.3 遙感影象光學處理
光學影象處理是指以膠片方式記錄的遙感影像或由數字產品轉換來的影像膠片為處理物件，通過光學或電子光學儀器的加工改造，對遙感影象進行變換和增強的一種影象處理技術。
用作光學處理的儀器和技術手段很多，包括攝影處理、光電處理和相干光處理等等；處理方法上，則有密度分割、彩色合成、邊緣增強、反差增強、光學影象比值、光學變換、光學編碼等。其中較常用的是假彩色等密度分割和假彩色合成。
值得指出，隨著計算機硬體和軟體技術的高速發展，造價昂貴的光學影象處理系統基本上由計算機影象處理系統取代。因此，這裡不再介紹。
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