遥感技术及其应用

卫星遥感数据的正射影像图的制作1

摘 要 随着卫星遥感技术的断发展，影像图的成图精度越来越来高。

卫星遥感技术融合了现代信息技术以及智能化遥感信息处理技术，其为城市规划、了解区域环境等方面提供了技术支撑。

正射影像图是利用DEM对卫星遥感影像进行微分纠正、辐射改正以及镶嵌等，并依据规定对影像数据进行裁切，从而制作成正射影像图。

关键词 卫星遥感 影像图 制作

随着科学技术的快速发展，人类社会已步入数字化信息时代。

数字信息在促进我国国民经济以及社会发展中发挥着重要作用。

传统的数字正射影像生产过程主要包括：DEM的生成及数字正射影像的生成、内业的空中三角测量加密、外业控制点的测量、航空摄影等，在数字影像处理过程中，其耗时长、成本高，精确度低等特点[1]。

因此，传统的地形图已无法满足快速发展的现代社会需求。

数字正摄像图具有信息丰富、直观性强、精确度高的特性，其正被广泛应用于土地动态监测、道路设计、农田水利建设、防洪抗灾等领域，随着科技的飞速发展，高精确度的正摄影像图对我国具有非常重要的意义。

1 数字正射影像图的发展现状

近年来，计算机技术及数字正摄影像图生产技术迅猛发展，数字正射影像图在城市规划、建设及管理中发挥着重要作用。

数字正射影像图正被城市规划专家广泛认同，其在实践中的应用也得到进一步发展。

目前，城市在获取基础信息以及更新图像数据库时，大多采用数字正射影像图。

自20世纪60年代以来，遥感一词受到社会的广泛关注。

遥感是指通过对遥远地方的目标物进行探测，并对获取的信息进行分析研究，进而确定目标物的特有属性，以及目标物之间的关系[2]。

而卫星遥感影像是指运用现代卫星遥感技术获取地球表面的客观实在物，并对物体进行数据分析，然后制作成影像图，最后服务于实际应用。

目前，世界各国政府及有识之士已达成“数字地球”的共识，他们都在为取得信息时代的战略制高点儿付出巨大的努力。

在此背景下，我国也将“数字中国”提上议事日程，而“数字城市”是“数字中国”的重要组成部分，其在我国经济发展中发挥着重要作用。

遥感信息是“数字城市”的重要内容，正影像图的精确度关系着我国数字城市的发展进程。

随着遥感信息技术的快速发展，人们对遥感信息的内在规律也日益了解，遥感信息已被广泛应用与城市的多个领域中。

数字正射影像图在规划城市建设、提高城市环境及社会经济效益方面起着非常重要的作用。

城市景观模型是城市现状的表现形式，其对于城市规划中具有重要的作用。

传统的城市景观模型无法展现城市的真实情况，应用数字正射影像图建立数字城市三维景观模型，既提高了精度，又可多角度浏览城市景观，为城市建设和国民经济发展提供决策依据。

当前，利用遥感信息构建数字景观模型的技术已日渐成熟，应用卫星遥感数据采集城市的平面信息并利用已有数字高程模型数据，可以制作成高精度的数字正射影像图。

2 数字正射影像图的制作存在的主要技术难点

21 摄像图像拼接缝隙较明显

当前，立体像对之间存在很大的灰度反差，如果重叠区域的镶嵌线处理不当，那么，人们会发现一幅图中存在几条很明显的反差缝隙，从而造成视觉上的不接边。

因此，为了保证影像的质量，提高影像图的额镶嵌效果，作业员应在投影差较小的区域镶嵌反差线，并尽可能选择靠近街道、河流、公路等区域，并禁止利用向前线分割整体的建筑物。

在镶嵌影像时，作业员应采用羽化的方式，并避免出现硬街边。

完成影像镶嵌后，作业员应开始对影像进行分幅，对于出现的杂点应进行再次处理。

22 建筑物变形严重

在对数字正射影像图进行纠正时，大多采用平均高程建构地面图形，并突出平均高程平面的建筑物。

由于高程建筑存在较大的投影差，因此，数字正射影像图容易发生变形。

在采集突出建筑物的数据时，作业员应分别采集突出建筑物以及非突出建筑物，并保证这两者的特征线不相交。

在删除非突出建筑物特征线的数据时，作业员应对突出建筑物的特征线进行数据计算，并计算生成DEM，唯有这样纠正影像，才能保证建筑物不变形;在删除突出建筑物特征线的数据时，作业员应保留其特征线的数据，并计算生成DEM。

23 正射影像图内色彩不均匀

利用卫星遥感进行图像拍摄的过程中，其中间亮而四周暗，有些上边亮而下边暗，因此，在拍摄过程中，作业员如果对摄像处理不得当，那么后期制作出的DOM色彩将失真，并出色彩不均匀的情况，其严重影像数据判断。

当前，作业员在处理原理影像时，大多采用中科院的DUX航测影像处理软件。

运用DUX航测影像处理软件对原始影像的色彩进行匀光匀色。

匀光处理参数主要有两类：一是确定有效范围以及景物处理系数;二是调整影像的亮度、色彩、敏感度参数。

其具体步骤是：首先，对原始影像进行匀光处理;然后，成批打开相关影像数据，并分批进行匀光处理，在做匀色处理时，作业员应调整每条航带首尾影像，并采用“λ自适应”进行调整;最后，根据调整红啊的首尾影像对中间影像进行自动匹配，并分批处理匀色生成的影像。

3 数字正摄影像图的制作原理

数字正射影像图(Digital Orthophoto Map，缩写DOM)是利用DEM对经过扫描处理的数字化航空像片或遥感影像(单色或彩色)，经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，并按规定图幅范围裁剪生成的形象数据，带有公里格网、图廓(内、外)整饰和注记的平面图[3]。

数字正射影像图与我们平时看到的地图不同，它是我们地面信息在影像图上的真实反映，它不仅不存在变形，还比普通地图丰富，其可读性更强。

数字正射影像图可作为背景信息，我们可从中提取所需的自然资源以及社会信息，其为防治自然灾害以及规划公共设施等方面提供了很多可要的依据。

数字正摄影像图的制作原理是：依据正摄影像的特点，应用专业的地理信息遥感软件对原有的影像图进行辐射矫正以及几何矫正后，它可以消除各种因畸形及位移误差，从而获得较为准确的地理细腻下以及各种卫星遥感数字正射影像图。

当前，国内外使用的数字摄影测量仪主要是：Jx-4A全数字摄影测量系统，其是我国四维北京公司开发的测量系统;ImageS-tation工作站，它是美国Intergraph公司开发的测量系统;VituoZo系统，它是武汉适普公司开发的系统。

这些测量系统都能制作出各种比例的正射影像图，而且，他们的制作原理是一样的，他们都是对数字进行微分纠正[4]。

数字正摄影像图的制作原理是：首先，依据影像纹理配成立体像对，在此基础上，生成数字高程的模型;然后，对配成的像元进行数字微分纠正，并生成正射影像图[5]。

这种制图方式，可以保证图像质量，并延长器成图周期，其对作业员的综合素质要求很高。

因此，在运用数字正射影像图进行制图时，作业员应深入了解全数字摄影测量系统，并提高自身计算机图形图像处理知识，从而不断提高自身工作能力。

4 遥感正射影像图的制作

41 收集原始卫星影像图

近年来，遥感技术不断发展，遥感卫星影像层出不穷。

在利用遥感方法制作图时，原始卫星影像数据主要选用Ikonos、World View及QuickBird等。

这些影像数据具有文件数据量大、地面分辨率高、便于管理的优势，因此，被广泛应用于高精度正射影像图制作。

42 影像图的纠正、配准及融合

第一，利用GPS控制点对影像进行纠正。

利用卫星遥感数据制作正摄影像图时，作业员采集到第一批卫星影像资料后，就开始对影像进行影像控制，并利用GPS做影像控制。

影像图纠正的实质是对中心投影的影像数源进行正射纠正，并形成正射影像图[6]。

作业员可利用现有的1：500、1：2000以及1：5000对地形图资料进行影像纠正，在一定程度上可节约成本，缩短了工期，从而提高了工作效率，并确保了影像精确度。

第二，在完成影像纠正后，作业员应对多光谱影像进行配准。

影像配准的目的是识别两幅或多幅影像之间的同名像点。

其中，影像配准的方法有：灰度配准;特征配准。

第三，在完成影像配准后，作业员应对不同分辨率的遥感图像进行融合处理，并确保融合后的遥感图像既具备良好的空间分辨率，有具有多光谱的特征，从而实现增强图像的目的。

在融合图像分辨率的过程中，作业员应配准前两幅图像并在处理处理过程中，选择合适的融合方法。

只有精确地配准不同空间分辨率的图像时，作业员才能得到满意的融合效果。

第四，在支座遥感正射影像图时，作业员应选用具备遥感影像配准标准的融合系统Cyberland，来对影像图进行纠正、配准及融合。

当前，QcickBird全色影像以及QcickBird多光谱影像是应用较为广泛的影像制图软件。

43 无缝镶嵌影像图

影像图镶嵌是指对若干幅相邻的遥感数字图像进行几何镶嵌、去重叠、色彩调整等数字化处理，然后将其拼合成一幅完整的新影像图。

在应用遥感图像时，几幅影像图的交接处可能会存在较大的缝隙，需多幅图像才能覆盖缝隙，因此，他们需要研究该区域的图像配准，并将这些图像镶嵌气力啊，从而更好得进行处理、分析及研究。

影像镶嵌过程如下：

第一，确定影像重叠区域。

相邻图像的重叠区域是遥感图像镶嵌工作的实施地，也是其他工作的基准。

例如，影像色调的调整、影像的几何镶嵌、去影像重叠区都是以影像图的重叠区作为基准的。

因此，影像图之间的重叠区域的确定是否准确直接关系到影像图镶嵌的效果。

第二，调整影像色调。

影像图的色调调整是遥感影像图镶嵌工作的重要内。

由于影像图存在不同的时相以及不同的成像条件，再加上需镶嵌的影像图具有不同水平的辐射以及较大的亮度差异，必须对影像的色调进行调整。

如果不对影像图进行色调色调，那么即使影像图的几何位置配准很优秀，镶嵌在一起的影像图也无法应用于实际工作中。

色调调整时影像制图中的重要环节。

虽然有些遥感影像图的成像时相与成像条件相接近，但是，卫星遥感器的随机误差会导致图像的色调不一致，这将影像图像的实际应用效果，因此必须对卫星遥感影像图进行色调调整。

第三，图像镶嵌。

在完成重叠区域确定以及色调调整后，作业员可对相邻影像图进行镶嵌。

图像镶嵌是指找出相邻影像图需镶嵌图像的重叠区的接缝线。

因此，重叠区域接缝线的质量直接关系到影像图的镶嵌效果。

在对影像图进行镶嵌的过程中，作业员即使对影像图进行色调调整后，影像图接缝处的色调也会不一致，因此，作业员需对影像重叠区域的色调进行平滑，提高镶嵌的亮度，这样才能保证影像镶嵌后的无缝隙存在。

第四，在对影像图进行镶嵌的过程中，作业员应采用专业的影像处理系统。

ImageXuite是专业的影像处理系统，其影像匀光及镶嵌功能较为强大。

作业员通过对影像图进行匀光、匀色以及色调调整等，从而生成无缝镶嵌的影像。

ImageXuite是影像图镶嵌的重要软件，其在大多数情况下匀光效果显著，并实现较好的无缝影像镶嵌。

但是ImageXuite软件具有一些缺陷，例如，对影像的调色功能不强，在匀光的所有影像都偏暗时，ImageXuite的处理效果不佳，这是，作业员需配以Photoshop软件，通过运用Photoshop软件对影像进行调整，直到较好效果，然后将调整好的影像作为主影像，最后再对其他影像进行匀光处理，经过这些程序后，作业员即可获得一幅效果较好的影像图。

5 结语

随着科学技术的迅猛发展，卫星遥感技术取得了长远的进步，其影像图的成图精度越来越来高。

目前，人类社会已步入数字化信息时代，数字信息在促进我国国民经济以及社会发展中发挥着重要作用。

卫星遥感技术融合了现代信息技术以及智能化遥感信息处理技术，其为城市规划、了解区域环境等方面提供了技术支撑。

正摄影像图是利用DEM对扫描出的卫星遥感影像进行微分纠正、辐射改正以及镶嵌等，并依据规定裁减出形象数据，从而形成影像图。

数字正摄像图具有信息丰富、直观性强、精确度高的特性，其正被广泛应用于土地动态监测、道路设计、农田水利建设、防洪抗灾等领域，随着科技的飞速发展，高精确度的正摄影图对我国具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]孔娟，薛倩，钱跃磊，陈慧娟浅析数字正射影像图制作质量的改进[J]许昌学院学报，2012，(5)：120

[2]李海洋，王丽英基于PCI的遥感正射影像图制作[J]矿山测量，2009，(4)：44

[3]张玉方，欧阳平，程新文，蔡冲基于LiDAR数据的正射影像图制作方法[J]测绘通报，2008，(8)：44

[4]姜淼，张丽霞，龚伟正射影像地图的制作方法与应用研究[J]测绘与空间地理信息，2009，(5)：150

[5]刘利红，吴海宽基于立体像对的DEM提取和正摄影像正射影像图制作研究[J]内蒙古科技与经济，2011，(7)：101

卫星遥感数据的正射影像图的制作2

摘要卫星遥感是一种采用人们通过航空技术发射在地球外层空间的人造卫星对地球地面、地面以上的空间以及外层太空天体进行综合性观测的技术。

而卫星遥感所得数据在正射影像图的制作上应用价值广泛，本文通过阐述卫星遥感数据以及卫星影响图的来源以及所具有的特征，并分析了卫星遥感数据用于制作正射影图过程中出现的纠错、配准以及最后统一融合的方法及原理，简要介绍了正射影像图的构型、调色以及去重叠等数据信息处理的方式和过程。

关键词卫星遥感技术;数据;信息;正射影像图;制作

引言

21世纪信息科技时代的到来，卫星遥感技术也在不断的更新、完善之中。

目前的卫星遥感技术在用于制作正射影像图方面效果显著，并且成图的精准度越来越高，远远超过比例尺地形图的精准度。

卫星遥感技术在城市建设、城市规划以及了解环境状况和资源状况方面具有强大的支撑作用。

采用卫星遥感技术制作的城市影像图具有目标辨认难度小、内容清晰、比例尺大以及转释较容易的优势，这项技术已经广泛应用于社会生产和发展的各个层面。

该项技术还有助于治理生态环境、搜集专业信息、监测工程项目以及防止各种自然灾害等工作的开展。

1国内外普遍流行的卫星影像图收集方式

随着新科技革命的不断深入，卫星遥感技术日新月异，目前国际上较为早期出现的卫星遥感技术是来自美国的Earth watch 卫星数据资源库的QuickBird卫星影像，这款卫星影像的地面全色分辨率达到061m，成像款幅度达到165×165/km2，随后美国相继推出了Space imaging Ikonos和Land sat TM卫星遥感影像，这宽两款卫星遥感较Earth watch的QuickBird的影像效果以及成像款幅度都有所提升。

俄罗斯生产了一款Spin-2卫星影像，这款卫星影像在地面分辨率方面虽然不及美国的Land sat TM卫星遥感，但是其成像款幅度可以达到200×300/km2却与美国的三种卫星影响有明显的优势。

2卫星影像图的纠错、配准以及统一融合

21 数字纠错

光学纠错仪是一款用于将航拍模拟摄影片转化为平面图的工具，主要适用于传统的框架模幅式的航拍摄像画面的数字影像[1]。

现阶段出现了许多新鲜的卫星数字遥感技术，这些技术的影响数据采用传统的光学纠错仪就不能很好地转化。

因此，数字微分纠错技术由此诞生。

这是一项通过地面的有效参数以及数字地面的基本雏形，在设置适当的构想公式，并依据适当的数学模型控制范围和控制点将航拍摄像画面的数字影像转化为正射影像图的。

这种技术不仅简单、方便，而且适用范围较广，已经成为国内外普遍使用的数字纠错技术。

22 影像纠错

在影像纠错过程中首先要明确两点：

其一，GPS控制点是影像纠错的关节点。

其二，采用相应的比例尺纠错是完善影像纠错的后续工作。

在利用遥感卫星数据制作正射影像图时，首先利用GPS的各个方位的控制点将影像的大致形体构造稳定，然后手动微调影像控制画面。

最后在根据不同的比例尺的标准(一般以1：5000、1：2000、1：500为参考标准)，对已经做好影像画面的地形图资料最后的影像纠错[2]。

在明确这两个关键点后，制作出来的正射影像图必然更加逼真、精准。

23 多光谱影像的配准

在应经完成纠错的影像资料上在加以多光谱影像的配准，换句话说就是两幅或者两幅以上的影像进行对比、匹配，找出差异点，并在最终定稿的影像资料上进行补充。

多光谱影像的配准一般根据特征和灰色度来进行。

24 影像的统一与融合

影像的`统一与融合是指，将不同分辨率的卫星遥感数据影像资料进行统一并融合处理，经过统一融合处理过的影像资料其空间分辨率较高、目标识别较容易、有具有多光谱的效果，让人初次看上去就有生动形象的画面感[3]。

在进行这部分 *** 作的关键在于影像数据的纠错以及多光谱影像的配准，只有这两个步骤做到完备，那么影像的统一融合效果就会更佳。

3卫星影像图的构型

卫星影像正射图的制作是一项极其复杂、涉及面广泛的工作，主要包括前期的卫星遥感影像数据资料的采集，数字与图像资料的纠错、多光谱影像的配准、影响的统一和融合以及影像制作后期对重叠区、色调以及图像的调整和嵌入等[4]。

图像的调整和嵌入需要将大量分辨率不同、形状不同、研究区和交界处不同的图像资料整合起来，再进行纠错、配准和最后的镶嵌。

因此，制作一幅效果良好、比例均衡的数字影像镶嵌图要经历以下三个步骤。

首先，找准重叠区。

卫星影像正射图的制作过程中面对大量的，可能会出现研究区域重叠、交接处重叠或者图形重复等情况，这些情况是非常常见的。

但是如何将这些重叠区寻找出来并在图形资料中标记，有利于后期的图像镶嵌呢这里就必须要注意到以下两个方面：其一，找准相邻图像的重叠区域;其二，确定重叠区域后要以不同的记号标注。

其次，调整色调。

调整色调是正射影像图制作中一个重要环节，不同分辨率、不同成像条件或者之间存在许多差异的图像，由于要实现卫星影像正射图的完整效果，因此镶嵌的图像的差异性较大、辐射水平不同的话，会严重因想到图像形成的最后质量，图像的光感度、亮度的差异也就会千姿百态，不能够成为一幅比例均衡的卫星影像正射图。

因此，这个环节中要注重图像色彩、色调的调节。

因此，在调节色彩和色调时要寻找颜色相近、色调差异小的图像，而色彩差异较大的图像，要采用专门的技术对其进行调整，以实现整体效果。

最后，图像嵌入。

在确认重叠区和调整色调两个步骤完成之后，就是最后的图像嵌入工作了。

这个环节必须要注意的就是寻找色彩相近、位置相邻的图像进行镶嵌，嵌入时须在两幅待嵌入的图像中确认一条连接缝合线。

这条连接缝合线的质量与最后图像嵌入的效果好坏息息相关，因此连接缝合线的选择必须万无一失。

两幅嵌入的图像在嵌入过程中在连接缝处也许会出色调不一致的情况，这时必须利用亮度潜入的方法对两幅的图像的色调进行最后的调整，调整至视觉感官和谐为止，这样一来，连接缝合处的破绽才不至于一眼就能探出。

4结束语

卫星影像正射图的制作是一项极其复杂、涉及面广泛的工作，主要包括前期的卫星遥感影像数据资料的采集，数字与图像资料的纠错、多光谱影像的配准、影响的统一和融合以及影像制作后期对重叠区、色调以及图像的调整和嵌入等。

利用卫星遥感数据来制作正射影像图时，在实施数字与图像资料的纠错、多光谱影像的配准、影响的统一和融合这三项 *** 作时一般使用真闷的遥感影像 *** 作软件Cyberland，在进行影像制作后期对重叠区、色调以及图像的调整和嵌入这三项 *** 作时，一般采用专业的影像处理系统ImageXuite。

参考文献

[1]林跃春，王睿浅谈数字正摄影像的制作技巧与心得[J]测绘与空间地理信息，2011(34)：110

[2]刘鹏，黄国清，车风浅谈高质量数字正射影像图的制作[J]城市勘测，2012(5)：80

[3]答星基于OrthoVista 的数字正射影像快速成图的方法研究[J]测绘通报，2011(8)：54-56

1、遥感信息提取方法分类

常用的遥感信息提取的方法有两大类：一是目视解译，二是计算机信息提取。

11目视解译

目视解译是指利用图像的影像特征（色调或色彩，即波谱特征）和空间特征（形状、大小、阴影、纹理、图形、位置和布局），与多种非遥感信息资料（如地形图、各种专题图）组合，运用其相关规律，进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理的思维过程。早期的目视解译多是纯人工在相片上解译，后来发展为人机交互方式，并应用一系列图像处理方法进行影像的增强，提高影像的视觉效果后在计算机屏幕上解译。

1）遥感影像目视解译原则

遥感影像目视解译的原则是先“宏观”后“微观”；先“整体”后“局部”；先“已知”后“未知”；先“易”后“难”等。一般判读顺序为，在中小比例尺像片上通常首先判读水系，确定水系的位置和流向，再根据水系确定分水岭的位置，区分流域范围，然后再判读大片农田的位置、居民点的分布和交通道路。在此基础上，再进行地质、地貌等专门要素的判读。

2）遥感影像目视解译方法

（1）总体观察

观察图像特征，分析图像对判读目的任务的可判读性和各判读目标间的内在联系。观察各种直接判读标志在图像上的反映，从而可以把图像分成大类别以及其他易于识别的地面特征。

（2）对比分析

对比分析包括多波段、多时域图像、多类型图像的对比分析和各判读标志的对比分析。多波段图像对比有利于识别在某一波段图像上灰度相近但在其它波段图像上灰度差别较大的物体；多时域图像对比分析主要用于物体的变化繁衍情况监测；而多各个类型图像对比分析则包括不同成像方式、不同光源成像、不同比例尺图像等之间的对比。

各种直接判读标志之间的对比分析，可以识别标志相同（如色调、形状），而另一些标识不同（纹理、结构）的物体。对比分析可以增加不同物体在图像上的差别，以达到识别目的。

（3）综合分析

综合分析主要应用间接判读标志、已有的判读资料、统计资料，对图像上表现得很不明显，或毫无表现的物体、现象进行判读。间接判读标志之间相互制约、相互依存。根据这一特点，可作更加深入细致的判读。如对已知判读为农作物的影像范围，按农作物与气候、地貌、土质的依赖关系，可以进一步区别出作物的种属；河口泥沙沉积的速度、数量与河流汇水区域的土质、地貌、植被等因素有关，长江、黄河河口泥沙沉积情况不同，正是因为流域内的自然环境不同所至。

地图资料和统计资料是前人劳动的可靠结果，在判读中起着重要的参考作用，但必须结合现有图像进行综合分析，才能取得满意的结果。实地调查资料，限于某些地区或某些类别的抽样，不一定完全代表整个判读范围的全部特征。只有在综合分析的基础上，才能恰当应用、正确判读。

（4）参数分析

参数分析是在空间遥感的同时，测定遥感区域内一些典型物体（样本）的辐射特性数据、大气透过率和遥感器响应率等数据，然后对这些数据进行分析，达到区分物体的目的。

大气透过率的测定可同时在空间和地面测定太阳辐射照度，按简单比值确定。仪器响应率由实验室或飞行定标获取。

利用这些数据判定未知物体属性可从两个方面进行。其一，用样本在图像上的灰度与其他影像块比较，凡灰度与某样本灰度值相同者，则与该样本同属性；其二，由地面大量测定各种物体的反射特性或发射特性，然后把它们转化成灰度。然后根据遥感区域内各种物体的灰度，比较图像上的灰度，即可确定各类物体的分布范围。

12计算机信息提取

利用计算机进行遥感信息的自动提取则必须使用数字图像，由于地物在同一波段、同一地物在不同波段都具有不同的波谱特征，通过对某种地物在各波段的波谱曲线进行分析，根据其特点进行相应的增强处理后，可以在遥感影像上识别并提取同类目标物。早期的自动分类和图像分割主要是基于光谱特征，后来发展为结合光谱特征、纹理特征、形状特征、空间关系特征等综合因素的计算机信息提取。

121自动分类

常用的信息提取方法是遥感影像计算机自动分类。首先，对遥感影像室内预判读，然后进行野外调查，旨在建立各种类型的地物与影像特征之间的对应关系并对室内预判结果进行验证。工作转入室内后，选择训练样本并对其进行统计分析，用适当的分类器对遥感数据分类，对分类结果进行后处理，最后进行精度评价。遥感影像的分类一般是基于地物光谱特征、地物形状特征、空间关系特征等方面特征，目前大多数研究还是基于地物光谱特征。

在计算机分类之前，往往要做些预处理，如校正、增强、滤波等，以突出目标物特征或消除同一类型目标的不同部位因照射条件不同、地形变化、扫描观测角的不同而造成的亮度差异等。

利用遥感图像进行分类，就是对单个像元或比较匀质的像元组给出对应其特征的名称，其原理是利用图像识别技术实现对遥感图像的自动分类。计算机用以识别和分类的主要标志是物体的光谱特性，图像上的其它信息如大小、形状、纹理等标志尚未充分利用。

计算机图像分类方法，常见的有两种，即监督分类和非监督分类。监督分类，首先要从欲分类的图像区域中选定一些训练样区，在这样训练区中地物的类别是已知的，用它建立分类标准，然后计算机将按同样的标准对整个图像进行识别和分类。它是一种由已知样本，外推未知区域类别的方法；非监督分类是一种无先验（已知）类别标准的分类方法。对于待研究的对象和区域，没有已知类别或训练样本作标准，而是利用图像数据本身能在特征测量空间中聚集成群的特点，先形成各个数据集，然后再核对这些数据集所代表的物体类别。

与监督分类相比，非监督分类具有下列优点：不需要对被研究的地区有事先的了解，对分类的结果与精度要求相同的条件下，在时间和成本上较为节省，但实际上，非监督分类不如监督分类的精度高，所以监督分类使用的更为广泛。

122纹理特征分析

细小地物在影像上有规律地重复出现，它反映了色调变化的频率，纹理形式很多，包括点、斑、格、垅、栅。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。每种类型的地物在影像上都有本身的纹理图案，因此，可以从影像的这一特征识别地物。纹理反映的是亮度（灰度）的空间变化情况，有三个主要标志：某种局部的序列性在比该序列更大的区域内不断重复；序列由基本部分非随机排列组成；各部分大致都是均匀的统一体，在纹理区域内的任何地方都有大致相同的结构尺寸。这个序列的基本部分通常称为纹理基元。因此可以认为纹理是由基元按某种确定性的规律或统计性的规律排列组成的，前者称为确定性纹理（如人工纹理），后者呈随机性纹理（或自然纹理）。对纹理的描述可通过纹理的粗细度、平滑性、颗粒性、随机性、方向性、直线性、周期性、重复性等这些定性或定量的概念特征来表征。

相应的众多纹理特征提取算法也可归纳为两大类，即结构法和统计法。结构法把纹理视为由基本纹理元按特定的排列规则构成的周期性重复模式，因此常采用基于传统的Fourier频谱分析方法以确定纹理元及其排列规律。此外结构元统计法和文法纹理分析也是常用的提取方法。结构法在提取自然景观中不规则纹理时就遇到困难，这些纹理很难通过纹理元的重复出现来表示，而且纹理元的抽取和排列规则的表达本身就是一个极其困难的问题。在遥感影像中纹理绝大部分属随机性，服从统计分布，一般采用统计法纹理分析。目前用得比较多的方法包括：共生矩阵法、分形维方法、马尔可夫随机场方法等。共生矩阵是一比较传统的纹理描述方法，它可从多个侧面描述影像纹理特征。

123图像分割

图像分割就是指把图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程，此处特性可以是像素的灰度、颜色、纹理等预先定义的目标可以对应单个区域，也可以对应多个区域。

图像分割是由图像处理到图像分析的关键步骤，在图像工程中占据重要的位置。一方面，它是目标表达的基础，对特征测量有重要的影响；另一方面，因为图像分割及其基于分割的目标表达、特征抽取和参数测量的将原始图像转化为更抽象更紧凑的形式，使得更高层的图像分析和理解成为可能。

图像分割是图像理解的基础，而在理论上图像分割又依赖图像理解，彼此是紧密关联的。图像分割在一般意义下是十分困难的问题，目前的图像分割一般作为图像的前期处理阶段，是针对分割对象的技术，是与问题相关的，如最常用到的利用阈值化处理进行的图像分割。

图像分割有三种不同的途径，其一是将各象素划归到相应物体或区域的象素聚类方法即区域法，其二是通过直接确定区域间的边界来实现分割的边界方法，其三是首先检测边缘象素再将边缘象素连接起来构成边界形成分割。

1）阈值与图像分割

阈值是在分割时作为区分物体与背景象素的门限，大于或等于阈值的象素属于物体，而其它属于背景。这种方法对于在物体与背景之间存在明显差别（对比）的景物分割十分有效。实际上，在任何实际应用的图像处理系统中，都要用到阈值化技术。为了有效地分割物体与背景，人们发展了各种各样的阈值处理技术，包括全局阈值、自适应阈值、最佳阈值等等。

2）梯度与图像分割

当物体与背景有明显对比度时，物体的边界处于图像梯度最高的点上，通过跟踪图像中具有最高梯度的点的方式获得物体的边界，可以实现图像分割。这种方法容易受到噪声的影响而偏离物体边界，通常需要在跟踪前对梯度图像进行平滑等处理，再采用边界搜索跟踪算法来实现。

3）边界提取与轮廓跟踪

为了获得图像的边缘人们提出了多种边缘检测方法，如Sobel, Canny edge, LoG。在边缘图像的基础上，需要通过平滑、形态学等处理去除噪声点、毛刺、空洞等不需要的部分，再通过细化、边缘连接和跟踪等方法获得物体的轮廓边界。

4）Hough变换

对于图像中某些符合参数模型的主导特征，如直线、圆、椭圆等，可以通过对其参数进行聚类的方法，抽取相应的特征。

5）区域增长

区域增长方法是根据同一物体区域内象素的相似性质来聚集象素点的方法，从初始区域（如小邻域或甚至于每个象素）开始，将相邻的具有同样性质的象素或其它区域归并到目前的区域中从而逐步增长区域，直至没有可以归并的点或其它小区域为止。区域内象素的相似性度量可以包括平均灰度值、纹理、颜色等信息。

区域增长方法是一种比较普遍的方法，在没有先验知识可以利用时，可以取得最佳的性能，可以用来分割比较复杂的图像，如自然景物。但是，区域增长方法是一种迭代的方法，空间和时间开销都比较大。

124面向对象的遥感信息提取

基于像素级别的信息提取以单个像素为单位,过于着眼于局部而忽略了附近整片图斑的几何结构情况，从而严重制约了信息提取的精度，而面向对象的遥感信息提取，综合考虑了光谱统计特征、形状、大小、纹理、相邻关系等一系列因素，因而具有更高精度的分类结果。面向对象的遥感影像分析技术进行影像的分类和信息提取的方法如下：

首先对图像数据进行影像分割，从二维化了的图像信息阵列中恢复出图像所反映的景观场景中的目标地物的空间形状及组合方式。影像的最小单元不再是单个的像素，而是一个个对象，后续的影像分析和处理也都基于对象进行。

然后采用决策支持的模糊分类算法，并不简单地将每个对象简单地分到某一类，而是给出每个对象隶属于某一类的概率，便于用户根据实际情况进行调整，同时，也可以按照最大概率产生确定分类结果。在建立专家决策支持系统时，建立不同尺度的分类层次，在每一层次上分别定义对象的光谱特征、形状特征、纹理特征和相邻关系特征。其中，光谱特征包括均值、方差、灰度比值；形状特征包括面积、长度、宽度、边界长度、长宽比、形状因子、密度、主方向、对称性，位置，对于线状地物包括线长、线宽、线长宽比、曲率、曲率与长度之比等，对于面状地物包括面积、周长、紧凑度、多边形边数、各边长度的方差、各边的平均长度、最长边的长度；纹理特征包括对象方差、面积、密度、对称性、主方向的均值和方差等。通过定义多种特征并指定不同权重，建立分类标准，然后对影像分类。分类时先在大尺度上分出"父类"，再根据实际需要对感兴趣的地物在小尺度上定义特征，分出"子类"。

一、工作流程

石漠化遥感调查涉及多学科内容，总体上以遥感应用技术为主线，综合应用多学科技术对多源的数据进行综合处理与信息提取，并在野外典型样点调查与处理结果验证的基础上，开展石漠化遥感信息增强与提取工作(图4－1)。

二、工作步骤

(一)前期技术准备

收集、整理了研究区内岩溶石漠化研究的历史整料，以及有关气象、地形、地貌、土壤、植被、土地利用、基础地质、水文地质、人文等方面的大量文本与图件资料、相关遥感资料。

(二)数据处理

包括遥感图像处理与影像图制作、各种基础资料(包括气候、地形、地貌、土壤、植被、土地利用、地质等资料)的处理。

1)遥感图像处理与制作工作。主要是对收集的遥感数据进行了辐射校正、几何校正、地理配准、RGB彩色合成、图像融合、数字化、图像镶嵌、选择最佳方案对岩溶石漠化遥感信息增强处理、生成岩溶石漠化指数图像，为后续的石漠化遥感信息提取与交互修改提供基础图件。

图4－1 石漠化信息增强与提取技术流程图

2)各种基础资料的处理工作主要是将多源的数据资料归并到统一的GIS平台与RS平台上，以便与遥感资料集成和岩溶石漠化信息提取与分析。包括图形矢量化、地理配准、制作各类辅助基础图件(包括实验区碳酸盐岩分布图、土地利用现状图、岩溶地貌图、DEM、地质图、水文地质图等)、空间数据库建设等工作。

(三)图像格式转变

岩溶石漠化快速自动信息提取模块集成在MapGIS空间分析平台上，因此，将在遥感平台上处理的栅格型石漠化指数图像转换为MapGIS能够接收的通用格式(tiff)，再将通用的图像格式转变成MapGIS的内部图像msi格式。格式转变时注意到了保持原图像的特征，如原遥感影像信息的相对位置关系和相对大小关系、原图像的地理参考信息等都不发生变异。

(四)初步解译

在工作区水文地质遥感解译图、碳酸盐岩分布图、野外样点调查成果图的基础上，生成非碳酸盐岩、较大的水体等分布范围的二值图像，对岩溶石漠化指数图像进行掩膜处理(MaskingProcess)，以提高分类精度和加快分类处理速度。然后建立石漠化分级的阈值，借助GIS平台上进行计算机自动信息提取，生成石漠化解译草图。

(五)详细解译

建立研究区目视解译标志，借助土地利用现状图等基础资料，区分重度石漠化与因农作物收割形成的裸地，区分石漠化与“旮旯”地、石漠化与耕地因农作物长势原因形成的相似影像。

(六)野外验证与同步解译

对解译成果进行实地调查验证。通过野外石漠化核实调查，准确了解了石漠化的现状，明确各种解译标志含义，建立了影像与实地之间的相关关系，为室内进一步人—机交互解译、编辑修改提供依据。与此同时，收集、走访了解不同时间段的土地利用现状、森林覆盖等资料，为室内解译提供参考，提高了解译精度。

(七)综合分析与研究

在野外验证工作基础上，修正了解译标志，完善解译内容，修编室内解译成果，并编制了石漠化遥感调查图。

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