淺談在巡航執(zhí)法中航空影像的判讀方法*

王 芳,張洪欣,葛清忠

(1.國家海洋局北海海洋技術(shù)保障中心 青島 266033;2.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室 青島 266033)

淺談在巡航執(zhí)法中航空影像的判讀方法*

王 芳1,2,張洪欣1,2,葛清忠1,2

(1.國家海洋局北海海洋技術(shù)保障中心 青島 266033;2.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室 青島 266033)

利用無人機航拍、衛(wèi)星遙感等高技術(shù)手段已經(jīng)不斷地應(yīng)用到海監(jiān)的巡航執(zhí)法中,通過參加多次的巡航執(zhí)法工作,文章總結(jié)了在巡航執(zhí)法中對航空影像資料的判讀方法、地物的成像規(guī)律和特征,探討了判讀航空影像的要領(lǐng),為快速、正確執(zhí)法提供了寶貴的經(jīng)驗和有力的技術(shù)支撐。

巡航;航空影像;判讀;成像規(guī)律

近年來,海監(jiān)巡航執(zhí)法力度不斷加強,先后利用無人機完成了 “2012年北海區(qū)區(qū)域建設(shè)用海專項執(zhí)法檢查行動”和 “中國海監(jiān)北?？傟?013年海島保護定期巡航執(zhí)法檢查”等多項巡航執(zhí)法專項任務(wù),在航空影像的判讀方法上積累了寶貴的經(jīng)驗。

1 航空影像的成像規(guī)律和判讀特征

航空影像是地面的中心投影,即使是同一物體,由于它所處位置或高低不同,在影像上的形狀、大小、色調(diào)、陰影也各不相同[1]。航空影像判讀是依據(jù)地面物體的成像規(guī)律和判讀特征進行的,在影像上識別地面上相應(yīng)物體的性質(zhì)、位置和范圍,航空影像的一個重要特性,就是在它上面有著極其豐富的內(nèi)容。

1.1 大小和形狀

地物有一定的形狀,其影像也有一定的形狀,不同形狀的物體在影像上一般也是不同的,所以物體的影像形狀是判讀的主要特征[2]?？偟膩碚f,物體的形狀與其影像都保持一定的相似關(guān)系。線狀地物和面狀地物在影像上很容易分辨。實地大小不同的物體,在同一影像上的大小不同,大的地物影像就大,小的地物影像就小,而且是按照攝影比例尺縮小的。因此當(dāng)兩個物體形狀相似時,我們可按照地物的大小來區(qū)分。

1.2 色調(diào)

在判別影像時,可以感受到影像的形狀、大小、色調(diào)、陰影等,這些特征都是判讀影像的直接依據(jù)。尤其是色調(diào)與地物顏色的關(guān)系,影像中的黑白程度稱為色調(diào),不同的物體顏色在影像上呈現(xiàn)的色調(diào)是不一致的。一般來說,白色、黃色、淺棕色物體,影像的色調(diào)為白色或淺灰色;紅色物體、干黃黏土,影像的色調(diào)為灰色;綠色、藍色、黑色的物體,影像的色調(diào)為深灰色或黑色。而陰影是高出地面的物體受陽光的斜射面產(chǎn)生的,陰影在影像判讀上有重要的作用,同時特征也存在著不利的方面,有些高大的建筑物的陰影有時會遮蓋小的建筑物,陰影也可能造成判讀上的錯覺,例如,高大的地物陰影可能被誤認為是地物的影像等。

1.3 影像的位置關(guān)系

自然界中的地物,都是與其周圍的地物相聯(lián)系的,其影像之間也就存在著一定的相關(guān)關(guān)系,利用影像的相關(guān)位置,可以幫助判讀,特別對判讀細小影像或者新增地物,是一個重要的判讀特征和重要依據(jù)。

地物之間是相互聯(lián)系的,判讀時要善于分析對照和邏輯推理,從而得到正確的結(jié)論。例如,當(dāng)鐵路或公路與河流相交時,可以判讀橋梁的位置和性質(zhì);通向河邊的道路又從對岸延伸,說明該處有徒步場或渡口;若一條路到山腳突然終止,可以幫助我們判讀山洞或隧道出口的位置;谷底上灌木叢生,是有小溪的間接標志;沿河邊帶狀的黑色、灰色影像,可能是防洪堤[3]。因此,判讀影像時,必須綜合運用以上特征,互相補充驗證,單憑任何一個特征來判讀都是不可靠的。

2 影像的判讀方法和要領(lǐng)

影像的判讀方法和要領(lǐng)主要是指如何正確運用判讀的一般特征的問題,影像判讀的難易程度主要取決于影像比例尺的大小、影像的質(zhì)量及攝像時間距離作業(yè)時間的長短。影像判讀前應(yīng)了解拍攝季節(jié)、時間,然后根據(jù)地物的成像規(guī)律和判讀特征,結(jié)合作業(yè)經(jīng)驗,對影像進行判讀。

2.1 帶狀地物的判讀

在執(zhí)法過程中,對堤壩、碼頭、道路等帶狀地物的判讀尤其重要,堤壩呈現(xiàn)為灰色帶狀影像,直的路段多,無急轉(zhuǎn)彎,與海平面有明顯的分割感,海面平坦且有強烈反射光。碼頭在影像上為灰色的帶狀,大型港口碼頭有起重機等設(shè)備,小型游艇碼頭多呈長方形。鐵路在影像上為灰色的帶狀,直的路段多,轉(zhuǎn)彎平緩,沒有急轉(zhuǎn)彎。公路在影像上的形狀成帶狀或者線狀,而且比一般路寬,影像很明顯,公路的轉(zhuǎn)彎一般比鐵路多而急,色調(diào)多為白色,瀝青路為灰色,通過耕地的路,尤其是小路,位置經(jīng)常變動,影像有時也不清晰,判讀時要依據(jù)相關(guān)位置特征,確定其位置。

2.2 獨立地物的判讀

獨立地物的判讀較為容易,燈塔、煙囪、水塔和信號發(fā)射塔應(yīng)注意投影差和落影的方向規(guī)律;碼頭的形狀一般呈長方形,背景呈灰色;碉堡的明顯特征是其頂部一般為圓形;沒有樹的墳影像為圓點,背景發(fā)黑,有隆起感;風(fēng)力發(fā)電裝置判讀較為復(fù)雜,要注意觀察其投影的方向及形狀;太陽能發(fā)電裝置頂部影像呈黑色并帶有反光現(xiàn)象的發(fā)生。房屋較容易辨認,但要注意對足球場、籃球場等廣場類的地物判讀,此類地物在其周圍無陰影。

2.3 植被的判讀

在無居民海島的巡航中較多的是對植被的判讀。草地和被子門類植物在影像上為均勻的綠色影像。樹林為不均勻的小球形樹冠的影像,并有層次感。灌木叢為色調(diào)不均勻的小顆粒影像。果園、苗圃在影像上呈暗色顆?；驐l狀,且排列整齊有規(guī)律,果園為菱形排列的單棵果樹,苗圃多為一壟壟的樹苗。由于陽光照射的角度不同,朝陽面影像色調(diào)就比背陽面的色調(diào)要淡一些。

2.4 水系的判讀

海面的影像非常容易判讀,在海面上有明顯的顏色變化,有可能是油膜或者赤潮的發(fā)生,在有滸苔漂浮的海域,海面呈綠色,無明顯的反射現(xiàn)象。陸地、海島上水系的構(gòu)象為彎曲的帶狀,湖泊多呈圓形。一般情況下,河流比較容易判讀,呈黑色或灰色,流水方向可根據(jù)支流存匯合處所成交角的大小來確定,成銳角的是順水流方向,另外可根據(jù)河中的沙洲和小島的形狀來確定,通常其尖端是順水流方向。水渠的形狀特點是直線多,有水的影像色調(diào)較暗,沒有水的影像呈灰白色,并有水閘等附屬設(shè)施。沖溝的影像是背陽面發(fā)黑,向陽面發(fā)白;干溝很像干河,底部多有沙子,故影像一般發(fā)白;干河床的上游處在合水線上,中下游形狀是自然彎曲,且寬度不等成帶狀,影像一般呈白色或淡灰色,接近上游地段一般有陡坎,而下游一般無陡坎或陡坎較短。平靜的水面正好把陽光反射入鏡頭時,其影像色調(diào)一般為白色。但要注意河流轉(zhuǎn)彎處一般是陡坡,有時陰影壓住了河流,注意不要將河流的轉(zhuǎn)彎點判讀錯。

3 小結(jié)

隨著國家對海洋的日益重視,巡航執(zhí)法也呈常態(tài)化趨勢,只有掌握了正確的判讀方法,才能有的放矢的開展工作,在航空遙感、合成孔徑雷達、高光譜等高新的儀器陸續(xù)地應(yīng)用到巡航執(zhí)法的工作中,這就要求廣大海洋科技工作者要不斷地總結(jié)判讀方法和手段,來滿足日常工作的需求。

[1] 楊廉.二次土地調(diào)查相關(guān)問題分析與解決方法探討[J].國土資源導(dǎo)刊,2008,4(1):6-9.

[2] 劉聚海.二次土地調(diào)查中的地物補測方法[J].國土資源情報,2001(10):6-9.

[3] 黃克城.第二次全國土地調(diào)查相關(guān)問題分析與解決方法探討[J].科技資訊,2009(6):2-3.

2013年海島保護定期巡航執(zhí)法檢查專項.