基于ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ影像的景觀類型目視解譯研究

摘 要：以張家界市永定區城區為例，采用Quickbird影像數據進行景觀類型區劃，主要采用目視解譯的方法區劃景觀類型，針對目視解譯的不確定性，對該過程中的衛星影像處理、建立解譯標志、目視區劃與判讀等方面的問題進行了探討，圍繞如何提高目視判讀的準確度總結了：符合目視習慣的圖像融合、目視判讀原則和方法、目視判讀質量校驗等目視解譯要點。

關鍵詞：景觀；遙感；目視判讀

中圖分類號：TN文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）12-0349-02

1 材料與方法

1.1 數據及信息源

Quickbird影像圖、基本電子地圖及其他相關地學信息資料等。

1.2 軟件配置

Arcgis9.0、Viewgis3.01、ER Mapper6.0、R2V、ERDASI等圖形處理軟件及Visual foxpro等數據庫軟件。

1.3 研究方法與主要技術線路

利用Quickbird高分辨率衛星影像，經專業圖像處理軟件進行圖像處理，并利用數字高程模型（DEM）和地面控制點對影像圖進行正射校正，生成正射影像圖；對處理后的圖像建立景觀解譯標志，綜合其他地學信息進行目視判讀，獲取景觀類型信息，通過現場校驗，最終得到景觀類型區劃成果圖。

2 目視解譯前期工作

2.1 圖像處理

用于目視解譯的QuickBird影像圖像處理主要是解決兩個方面的問題：首先，處理后的圖像主要用于目視判讀，由于目視的習慣，應盡量滿足圖面的視覺效果，紋理效果，色彩上采用符合真實景物的色彩合成方式；其次，景觀類型體系是一個比較復雜的體系，景觀區劃既要體現景觀的綜合性，也要表明景觀的生態學意義。景觀評價目標的不同直接影響景觀類型劃分的尺度，景觀區劃的尺度不同，區劃依據（如植被、土壤）也不一樣；Quickbird影像數據包括多個波段，不同的波段或波段融合對不同地物的敏感性也不一樣，因而對影像數據進行分波段增強、融合處理，以利于準確地景觀類型區劃。

2.1.1 主成分分析法圖像信息融合與目視判讀

圖像的融合用于目視判讀時應盡量滿足圖面的視覺效果，紋理效果，色彩上采用符合真實景物的色彩合成方式（植被呈綠色）。因此在ERDASIMAGINE系統中通過HIS（Hue、Intensity 、Saturation）法、Brovey法、PCA（Principal component analysis）法、Multiplicative法進行融合處理，并進行相應比較分析。在綜合考慮到空間細節信息的增強與光譜信息保持的情況下，采用主成分分析法（Principal component analysis），在視覺效果上極大地改善了融合圖像目視判讀效果，由于提高了分辨率，融合圖像上目標細部特征更加清晰，光譜信息更加豐富，灰度范圍增加，信息量損失較少。這樣就更有利于專題圖的制作與景觀類型的區劃判讀。

2.1.2 圖像增強與目視判讀

在實際操作中，按工作的需求，針對不同的圖像處理進行有選擇性的線性拉伸、直方圖均衡化、銳化增強、去相關性拉伸、卷積增強、非定向邊緣增強等綜合性處理，同時對圖像進行亮度、飽和度、色度等進行調節，以突出生態環境、植被類型本底的影像信息，從而使影像圖達到最佳的視覺效果（處理后用于人工目視解譯的影像。

2.1.3 圖像幾何精校正

本研究利用靜態GPS來采集地面控制點的坐標，在選擇地面控制點過程中注意了以下兩個方面：一方面，選點的數量要達到一定要求，一般來說，精度要求越高選點的數量也應相應增多；選點的布局力求均勻，本研究地面控制點的數量約為4個/Km2；另一方面，選點的位置要能夠在影像圖上準確地標識，一般選擇在條帶狀地物的交叉或急劇拐彎處（如細小道路交叉處、方形建筑的拐角處等）。

2.2 建立景觀類型目視解譯標志

建立景觀類型目視解譯標志綜合考慮到高分辨率遙感影像數據的光譜信息、輔助紋理信息和生態方面的知識，并參考前人在城區土地資源調查資料（如1：10000土地利用調查圖），來提高解譯的精度和可靠性。最后通過建立解譯標志來對經過處理的影像資料進行目視判讀。其主要信息有：遙感圖像的色調、紋理、結構、形狀等，其他地學信息（如地形、地貌） 等，還可以利用其他現有成果，如土地利用現狀圖、林相圖、生態規劃圖等。建立解譯標志的同時一定要做好備注說明，以備在解譯的過程中綜合考慮各類信息，進行判定，提高判讀準確率。備注說明應包括各景觀類型相關性特點。

3 目視判讀

3.1 目視判讀的原則

在目視判讀的過程中，可以遵循以下原則進行：

（1） 綜合原則：遙感影像的復雜性和宏觀的特征，決定了遙感圖像解譯的綜合性。對各種解譯標志都要充分利用，不能自發片面的強調個別“典型標志”的作用，將其絕對化，更不能將某種“典型”色調或結構特征與某種地物（植被類型等）等同起來，以免誤判；同時解譯工作中應盡量利用已有的資料（如：土地利用/覆蓋圖、野外調查資源等）。

（2）宏觀原則：在詳細解譯之前，首先對影像總體輪廓和生態概況進行研究，以獲取整個工作區宏觀生態分布類型的正確概念。

（3）先易后難，循序漸進原則：整個解譯工作往往比較復雜，反復枯燥，工作量較大，需要足夠的耐心，可遵循先易后難，循序漸進的原則。

3.2 目視判讀的方法

對遙感影像進行目視判讀主要有以下三種方法：

（1）直接判讀法：運用直接解譯標志來判斷景觀類型。這種方法在地物類型比較簡單，解譯標志比較確定時，才適宜使用。

（2）對比法：這是一種最常用的方法。它通常包括幾種情況：一是將遙感影像與地物實體進行對比；二是與已經區劃過的相鄰區域圖像對比；三是與已有的其他成果相比。

（3）相關推理法：依據要解譯的地物與地表其他景觀要素的相互關系，運用地理學、水文學、土壤學、植物學等相關學科的理論進行綜合分析、邏輯推理做出判斷。景觀類型研究信息中的有些信息不能或很難從影像圖上直接獲取（如地形地貌中的坡度、坡向等），需要通過其他體學信息資料來獲取。比如，用1：10000地形圖在相關軟件中（如Arcgis、Viewgis等）生成高程等值線圖，再生成DEM模型，得出坡度分析、坡向分析等成果圖。

3.3 信息校正與質量控制

區劃判讀工作結束后，必須到進行實地驗證。確定各地類的正判率，對存在疑問的圖斑進行現地判定。采用典型抽樣的方法選取實地驗證圖斑。所有室內無法判讀出結果的圖斑均進行實地驗證。根據實地驗證結果建立交叉表，計算整個景觀類型的正判率。當某個單位的正判率指標達不到要求時，對該單位進行重新判讀并分析錯判原因，然后對同類斑塊進行檢查和修改。

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4 結果與討論

（1）總的看來，基于Quickbird衛星影像圖，采用目視解譯的方法進行景觀類型區劃，是一種經濟、高效、比較準確的方法。

（2）在遙感圖像的處理過程中，從人們視覺習慣出發，采用主成分分析法圖像信息融合，能夠較好的滿足圖面的視覺效果，便于目視解譯。

（3）目視解譯的方法獲取景觀類型信息，準確度較高，但區劃速度較慢，采取人機交互式區劃判讀，可以大大提高區劃速度，同時，通過建立準確的解譯標志，采取適當的判讀方法和實地驗證來提高區劃質量。

參考文獻

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［3］ 田建林，聶琴. Quickbird影像在景觀類型區劃中的應用［J］.石河子大學學報，2005，24 （2）：227.［4］閻傳海，宋永昌.山東南部景觀生態對策研究［J］.生態科學，1997，16（6）：88-92.