根据影像判定物体性质的工作。按照物体影像的形状、大小、色调、阴影、相互关系和活动痕迹等基本特征,通过目视或借助判读仪器进行分析、辨认和分类,将获得的信息记录或标注在像片上。电子计算机图像处理设备可对各种地物进行分类和识别,利用“专家系统”可进行自动判读。
特征
航摄像片是地面的中心投影,像片上的影像与相应目标在形状、
大小、
色调、阴影、纹形、布局和位置等特征方面有着密切的关系,人们就是根据这些特征去识别目标和解释某种现象的。这些特征称为判读特征。
形状特征
形状特征是指地物外部轮廓在像片上所表现出的影像形状。地物的形状不同,其影像形状也不同。影像形状在一定程度上反映出地物的某种性质,所以形状特征是识别目标的重要依据之一。
在近似垂直摄影的像片上,倾斜误差对地物影像形状的影响很小,平坦地面上地物影像形状与其俯视图形相似。但是,投影误差对具有一定高度的目标影像形状的影响是不能忽视的。高于地面的地物影像一般有变形,相邻像片上相应影像的形状也不一致。位于斜面而不突出所依附斜面上的地物,由于斜面受投影误差的影响,地物影像形状也有变形,物、像形状不相似,相邻像片上同一地物影像形状也不一致。从投影误差的性质知道,这种变形不仅与目标本身高度有关,而且与地物相对于航摄机镜头的位置有关。当目标位于底点处,不管多高,影像形状与相应地物顶部形状相似,没有变形;离底点越远,变形越大,影像不仅反映了地物顶部形状,而且显示了地物侧面形状。
投影误差引起高出地面目标的影像变形,而且压盖其他地物,对判读和量测不利。但是,投影误差对于判读也有有利的一面,例如可以根据投影影像反映的地物侧面形状识别地物,根据投影误差的大小确定地物高度。
大小特征
大小特征是指地物在像片上的影像尺寸。根据像片比例尺能明确绘出地物大小的概念。因此,判读前应弄清像片比例尺和像片比例尺的变化。在航空摄影像片上,平坦地区各地物影像的比例尺基本一致,实际大的地物反映在像片上的影像尺寸也大,反之则小;起伏不平的丘陵地和山地的影像在同一张像片上比例尺处处不一致;处于高处的地物,相对
航高小,
影像比例尺大;处于低处的地物,相对航高大,影像比例尺小。因此,同样大小的地物,反映在像片上的影像,位于山顶的比山脚的大。
大小特征除主要取决于像片比例尺外,还与地物形状和地物的背景有关。例如,在航空摄影像片上,与背景密度相差较大的小路和通信线等线状地物的影像宽度往往超过根据像片比例尺计算所应有的宽度。
色调特征
地面物体呈现出的各种自然色,在黑白像片上就以不同的黑度层次表现出来。这种黑度差别称为色调:影像的色调主要取决于
感光材料(航摄底片)的感光特性、地物表面的照度和地物表面的反射能力。
在全色摄影像片上的影像色调主要取决于地物表面亮度,而地物表面亮度与照度、地物亮度系数、地物表面粗糙程度有关。
(一)色调与地物表面照度的关系
地物表面受太阳光直接照射和天空光照射,照度的大小和光谱成分随太阳高度角变化而变化。在太阳高度角相同的情况下,如果同类地物亮度系数相同,则照度大的部分亮度大,在像片上的影像色调浅,反之则深。
(二)色调与亮度系数的关系
物体的亮度系数是指在照度相同的条件下,物体表面的亮度与理想的绝白表面的亮度的比值。亮度系数大的地物在像片上的影像色调浅,反之就深。
不同性质的地物,亮度系数不同;同一类地物,表面状态不同,亮度系数也不一样。同类性质的地物,表面干湿程度不同,亮度系数也不同,含水量多,亮度系数小,在像片上的影像色调深;粗糙程度不同,亮度系数也不同,表面越粗糙,亮度系数越小,在像片上的影像色调越深;植被的亮度系数随着生长期不同,即随着季节不同而变化。
由于航摄底片对天然颜色的感光程度是不一样的,所以在像片上呈现的色调也不一样,如白色、黄色物体在像片上的色调为白色或浅灰色,红色、深棕色物体在像片上为灰色,绿色、黑色物体在像片上为深灰色或黑色。
阴影特征
阴影是指地面物体在阳光照射下投落在地面上的影子。阴影在像片上也是有影像的,它的方向取决于太阳的照射方向。航空摄影是在晴天进行的,故高出地面的物体,如水塔、烟囱、悬崖等,及低于地面的物体,如冲沟、雨裂等,均会出现阴影。阴影一般与物体的高度成正比,与阳光的高度角成反比。在同一张像片上,各地物阴影影像的方向都是一致的,不因点的位置不同而异。阴影对突出地面物体的判读有重要意义,特别是当物体较小,而与周围地物的影像缺乏色调上的差异时,阴影特征显得特别有用。有时阴影也会造成判读上的困难,例如大建筑物的阴影盖住小而重要的地物影像,或把阴影误认为地物的影像等。所以,当判读有阴影地物时,最好用立体观察,以免造成错觉。
纹形图案特征
细小地物在像片上有规律地重复出现所组成的花纹图案的影像称为纹形图案特征。纹形图案是形状、大小、阴影、空间方向和分布的综合表现,反映了色调变化的频率。纹形图案的形式很多,有点、斑、纹、格、垅和栅等。在这些形式的基础上根据粗细、疏密、宽窄、长短、直斜和隐显等条件还可再细分为更多的类型。
每种类型的地物在像片上都有本身的纹形图案。因此,可以从影像的这一特征识别相应地物。如针叶树与阔叶树可根据影像纹形图案的差异区分;沙漠类型、海滩性质等可以根据纹形图案识别。有些地物,如草地与灌木依照影像的形状和色调不易区分,但草地影像呈现细致丝绒状的纹理,而灌木林为点状纹理,比草地粗糙,容易区分。
位置布局特征
位置布局特征是指地物的环境位置,以及地物间空间位置配置关系在像片上的反映,也称相关位置特征,是最重要的间接判读特征。
地面上的各种地物都有它存在的位置,并且与周围其他地物之间有某种联系。例如,造船厂要求设置在江、河、湖、海边,不会在没有水域的地段出现;公路与沟渠相交一般为桥涵。特别是组合目标,它们由一些单个目标按一定的关系位置布局配置。例如,火力发电厂由燃料场、主厂房、变电所和供水设备等地物组成,这些地物按电力生产的流程顺序配置。因此,地物间的相关位置特征有助于识别地物性质。
例如,草原上有的水井影像很小,不容易直接判读,但可以根据很多条放牧小路的影像相交于一处识别;又如河流的流向可根据河流中沙洲滴水状尖端方向,支流汇入主流相交处的锐角指向,停泊船只尾部方向,浪花与桥的相关位置等标志判断。
活动特征
活动特征是指目标的活动所形成的征候在像片上的反映。坦克在地面活动后留下的履带痕迹,舰船行驶时激起的浪花,工厂生产时烟囱排烟等。这些都是目标活动的征候,是判读的重要依据。
方法
像片判读的方法,不论是室内判读、野外判读还是综合判读,普遍采用的都是目视判读方法。
目视判读前的准备工作
(一)收集各种辅助资料
收集各种辅助资料,如地形图、图表、现状图及官方确认的文字说明等。
(二)收集或制作样片
我国幅员辽阔,地形复杂,判读人员要了解各种地物地貌的信息,必须借助于判读样片,判读样片可以帮助判读人员认知以图像形式出现的信息,并指导判读者正确识别未知物体。
判读样片可以自己制作,也可以利用有关单位的样片图集。
(三)训练判读能力
作为一个航测外业工作者,必须有较好的
视觉敏锐度和立体感、逻辑推理能力、自然地理和地貌学知识及专业知识,还要有一定的社会经验和工作责任心。所有这些能力必须在平时加以锻练、提高。
(四)准备辅助判读的仪器设备
准备辅助判读的仪器设备,如放大镜、立体镜、航空判读仪等。
(五)评定像片影像质量
用于判读的像片,必须满足以下条件:
(1)像片上所有地面景物的细节必须充分显示,并具有适当密度。
(2)相邻地物影像和同一地物的细节影像都应具有明显的、眼睛能觉察到的反差。
(3)亮度相同的地物,不论它构像于像幅中的任何位置,都应当有相同的色调和密度。
目视判读的一般方法
(一)判读的一般原则
一般情况下,判读可首先从宏观的整个地区分析开始,然后对细部进行认真地判读分析。判读者要按顺序编排像片、爱护像片、有条不紊地进行工作,从一般细部到个别细部,从已知特征到未知特征,从局部特征到整个区域的判读特征,循序渐进地进行工作。
(二)目视判读的一般方法
(1)直判法:直接应用判读特征,对像片影像做出较有把握的判读。
(2)对比法:利用典型样片进行对比分析判读。
(3)综合判认法:利用地物之间的相关性、依存关系做出综合分析判读。
野外判读
(一)了解像片比例尺
了解像片比例尺对于判读有重要的意义,因为利用它可以衡量判读的难易程度。一般来讲,像片比例尺越大,影像特征越明显,越易于判读。而且确定了像片比例尺后,可以在影像上进行尺寸量测,从而确定较小地物及新增地物的准确位置、大小,有利于综合取舍等。
像片比例尺大概的数值可以从航摄鉴定书查找,但该比例尺是依据每个航摄区的平均航高概算的,不能用于地物的实际尺寸计算。较精确的测定比例尺的方法有以下两种。
1.利用地形图求像片比例尺
用像片上某一线段的量测值和由旧地形图上量得的相应线段实际长度之比求得像片比例尺。
在选择线段时,一般应用大致对称于像主点,且互相垂直的两条线段来计算像片比例尺,以减少像片倾斜带来的影响。
2.利用实地距离求像片比例尺
用像片上某地物影像的量测值和该地物的实际长度之比即可求得像片比例尺。
一般在1:10000航测成图中,要求用于像片判读的像片比例尺应大于1:16 000。为了保证精度,当像片比例尺太小时,可在放大后用于作业。
(二)了解摄影时间
摄影时间也可以从航摄资料鉴定表中查取。了解摄影时间,可以从中了解到航摄像片新近程度。摄影时间距离实际进行野外判读的时间越长,测区的变化越大,判读越困难。另外,了解摄影时间可以知道摄影的季节。在不同季节摄影,地物的面貌有很大不同,地物在像片上构像的色调也会不一样,地物存在的状况也会产生变化。如雨季摄影时,季节性河流和干河床可能暂时有水,判读时实际无水;河流、湖泊、水库的水涯线比常水位高。冬季摄影,田里庄稼已收割,大部分树林已落叶,像片上的色调与夏季判读时看到的颜色不相适应等。,这些情况在判读时都应注意。
(三)了解测区的一般情况
在进入实地判读之前,应根据像片、老图和其他资料对测区进行一般的了解,做到判读时心中有数。如了解测区的地形情况(平地、丘陵、山地、沙漠、草原等),了解测区的水系状况、交通状况,森林的品种、类别及分布情况,居民地的类型和分布情况等。了解这些情况对于在像片判读中宏观地分析问题会有许多帮助。
(四)野外判读的方法
到实地判读,对于初学者最好先选择地物比较简单,像片比例尺比较大的航摄像片进行练习。因为像片比例尺大,判读特征在像片上就显示得比较明显;地物简单,判读就比较容易,这对掌握基本判读方法有利。以后像片比例尺可以逐步由大到小,地物可由简到繁,以便逐步提高判读技术。
1.选好判读时的站立位置
判读时,判读人员要尽可能站在判读范围内比较高的地方。这样,看的范围大,总貌特征比较明显,容易确定像片方位和自己在像片上所处的位置。
2.确定像片方位
确定像片方位就是将像片的方向与实地的方位联系起来,使它们基本一致,这也叫像片定向。像片定向时,首先要判读出判读人员所在的位置,然后与周围明显突出的目标相对照,旋转像片,使之与实地方位一致,像片定向后再进行详细的判读就比较容易了。
3.判读地物、地貌元素
像片判读的最终目的是判读航测成图所需要的地物、地貌元素。在像片定向后即可进行。此时应注意掌握“由远到近、由易到难、由总貌到碎部、逐步推移”的方法,寻找判读目标的准确位置。
由远到近:远处范围大,总貌清楚,容易弄清大的、明显的地物之间的关系,从而迅速地在像片上找到它们的具体位置;近是指判读目标。由远到近就是先判读远处大的、明显的目标的位置,再推向近处,寻找判读目标的准确位置。
由易到难:就是先抓住容易判定的特征地形,迅速找到它们在像片上的单体位置,作为判读其他地物的突破口。以此为基础,向周围扩展开去,找出较难判定的目标的准确位置。
由总貌到碎部:一个地区的河流、村庄、山岭、铁路、公路、森林等主要、明显的地物,构成了这一地区地形的总貌,总貌描绘了这一地区地形的轮廓。这些明显的地物清晰、突出,给人以很深的印象,在像片上也最容易判定。在判定总貌的基础上,再缩小到某一范围去判定某一目标的位置就比较容易了。
逐步推移:这是判读中常使用的方法。假设第一个地物已经判出,则紧靠着的第二个地物不难判定;第二个地物已经判出,则紧靠着的第三个地物也就容易判定了。如此逐步推移下去,一定可以准确判出所需要判读的目标。
综合运用以上方法就能较迅速、较准确地判定全部地物、地貌元素的位置。
4.走路过程中的判读
全野外调绘就意味着全野外判读,因此更多的时候是在走路过程中进行判读,或者叫边走边判读。尤其是在地物密集的地区,到处都分布着需要判读的目标,这时就应注意“看、听、想、记”相结合,才能收到良好的效果。
看:就是边走边看,留心周围需要判读的目标。一旦发现目标,立即判读、记录。
听:就是用耳朵寻找需要判读的目标。如听见汽车、火车叫,就一定有公路或铁路;听见流水声,就可能有河流或其他水源;听见放炮的爆炸声,就可能有采石场等。
想:就是边走边思索、分析。如想一想现在处在像片上的什么位置,下面该往哪里走,想一想还有什么目标需要判读,是否有遗漏,想一想是否有需要量注数据的地物等。
记:就是要记住走过的地方的特征,读过的地物的形状、位置、方向等特点。这样,就可以在清绘时检查记录的正确性,修正和补充记录的不足。在实际判读时,许多地物往往不需要记录而全凭已亿在清绘时绘出,如铁路、公路、树林、大的桥梁,大面积的旱地、水稻田,甚至比较明显的乡村路、小路等。判读人员应培养自己职业记忆的能力。
5.勤看立体,随时检核
看立体是帮助判读的重要手段。立体模型可以使需要判读的地物显得更清楚、更生动、对比感更强。许多从平面像片上很难辨认的地物,在立体模型下却很清楚,尤其是对于地形起伏、地物繁杂的地区更为重要。
应当指出的是,由于地物众多,地形千变万化,判读中出现错判的事时有发生,因此在判读过程中要经常进行检查,从多方面推判。直到确信无误为止。
总之,野外判读是一顶复杂、细致、技术性很强的工作。要求从事这项工作的专业人员,不但要有很好的技术水平,而且要有优良的思想道德、很强的责任心,才能有效地完成这项工作。