基于GIS的黄河河道的遥感影像处理

几何精纠正影像无缝镶嵌资料准备1:10000地形图1:2.5黑白航片光栅图像扫描影像数字化扫描光栅校正地形图适量化图形影像配准人机交互判读影像地图编辑输出本文按照网上教程，下载了黄河中下游滩区现状遥感图片，并运用RS和GIS一体化技术编制该区域1：10000航空遥感影像专题地图（航空遥感可以快速获取小范围地区详细资料)，以了解违章片林和生产堤现状，为河道治理工作提供依据。遥感影像专题地图是以遥感影像为基础资料，采用综合制图的原理，依据一定的数学规则，按一定的比例将地理基础信息及地图专题信息，以符号、线划、注记符等形式综合缩编到以地球表面为背景的平面上，从而形成的反映各种自然现象和社会经济现象特征、地理分布及相互关系的一种地图形式。下面详细介绍编制方法及制图精度分析。1编制工作流程该航空影像地图2004年4月成图，编制基础资料采用1：1万黄河河道地形图及黄委会信息中心2003年9月所航摄的黄河小浪底至东平湖河段1：2.5万黑白航空像片。结合现有微机硬件条件，地图编制选用美国公司的Mapinfo6．5中文版地理信息系统软件；用人机交互方式进行RS和GIS信息集成。该软件对GIS信息和阳信息整合能力强大，具体编制工作流程如图1。2编制关键技术2.1地形图数字化通过对黄河中下游地区的行政区边界、河道、河堤、村庄、沟渠、道路等要素数字化，建立相应的地形图图形数据库，作为遥感专题一部分与遥感图像作精确地配准叠加。①河道地形图扫描。以300DPI分辨率，按1：1比例进行黑白二值扫描，把地形图上的地理数据扫描转换为计算机可储存的光栅格式。②栅格图像配准。在Maplnfo中以打开表的方式打开栅格图像，进入配准图像对话框。首先设定合适的投影方式及坐标系使用的地图单位，然后在配准对话框图像上选择一控制点，单击鼠标，在弹出的编辑控制点对话框中键人该点对应的实际坐标值。要注意，若输入四个控制点时，应保证任意三点不在同一直线上。此时Maplnfo以像素为单位计算控制点输入误差。误差值与数字化仪图形分辨率一致，然后按确定按钮，完成栅格图像配准。③建立数字化图层。根据需要建立如下8个层：行政区界、村名、黄河大堤、黄河、生产堤、鱼塘、解译主要堤、图例。④栅格图像矢量化。采用人机交互方式对栅格图像进行矢量化。效率虽低，但便于编辑修改，能有效地保证矢量化成果质量。1.2遥感影像处理及无缝镶嵌①航片数字化扫描。其目的就是把记录在胶片上的影像数据转换成计算机可存储处理的数字化形式。为减少扫描信息损失，在对每条航线图像质量相近的航片预扫时，应在充分尊重航片原始信息前提下，不断地调整扫描的亮度、色彩饱和度和对比度等参数，力求使扫描结果达到地物成像清晰、色调区域平衡，反差均衡适中。各参数确定后，即可进行批量扫描。②航片的几何精度纠正。遥感影像必须以地形图的地理数学基础为准进行几何纠正，才能使遥感影像与地形图严格配准，以满足在遥感图像上精确量算。在几何纠正中，要注意每幅原始遥感影像控制点数目的选择及作为控制点的像素点确定。一般来说，对几何畸变程度较小的原始遥感影像，控制点数目可少一些，但应不少于15个，反之畸变程度大的可多选一些，通常在30个以上。控制点位置一般选在原始遥感影像明显点上。如道路交叉口、河流分又或拐弯处等。③影像的无缝镶嵌。经过数字化扫描及几何精度纠后的数字遥感影像，均为一幅幅具有相同比例尺且部分相互重叠的影像图，需进行无缝拼接处理，去掉重叠部分。图像镶嵌的步骤为：首先进行色差处理，借助Photoshop软件中的色彩调整功能，将需要拼接的两幅相邻影像图的色彩调整到尽可能和谐。其次是选择拼接线。在两幅相邻的影像图上，用彩色线把需要进行拼接的界线勾画出来。当选好拼接线后，由ImageeXuite软件沿着拼接线的轨迹,自动进行拼接处理(包括匀光、匀色以及几何和色调的自动过渡处理)。最后着重检查沿拼接线的接缝处是否存在着错位，若存在错位，还需对拼接后的影像作进一步修补。2.3无缝镶嵌图像和地图配准以已校正的栅格地形图为参考文档，校正后的无缝镶嵌遥感图像为校正文档，采集一定数量的控制点，执行配准操作，实现二者的精确叠加配准。配准操作过程与前述栅格地图配准类似。2.4遥感影像专题信息提取①生产堤等影像特征分析。通过对片林、生产堤等地物要素影像的定性分析总结，归纳出这些地物要素所具有的影像特征，建立解译标志，然后进行实地校验，对不合理的部分进行修改，直至与实地相符为止，并以此作为解译的标志和依据。②遥感影像目视译。依据生产堤等基本地物要素的影像特征，在遥感影像上辨认出各种地物；借助MapInfo平台软件提供的绘图工具，用不同彩色线型把被确认的各种地物边界勾画出来2.5影像地图的整饰与输出最后工序是专题影像地图的楚饰美化、输出工作。主要有：制作图廓加注文字、注记、比例尺、图例。编制成功的遥感专题地图可在显示器上放大、浏览，或由绘图仪输出，还可输出PS或EPS文件，进行照排印刷。3遥感影像地图精度3.1精度估算影响遥感影像地图制作精度因素的主要点有：原始影像纠正误差、航片及地形图扫描误差、影像拼接误差及影像地图输出误差。一般用像素概念来估计具有栅格数据结构的影像地图精度。对于黄河中下游滩区遥感影像专题地图来说其采用的原始影像(航片)比例尺1：M原为1：2.5万，成图比例尺1：M成为1：1万，扫描分辨率为300dpi。因此，在不考虑比例尺时0.1个像素误差r=2.5399999mm／300。由于影像的数字图像纠正的几何精度为2～3个像元，可估算纠正误差)(54.2301mMrm成；扫描精度以0.1个像素计，可得扫描误差为rm2原M；在整个拼接过程中大概有3～4个像素误差，所以拼接误差为403成Mrm)(387.3m；输出误差一般按0.1像素计算。4m)(085.0mMr成。由误差传播规律可知，该影像地图中误差为：)(23.4)(2124232221mmmmmm显然1:40:5.2:30:::4321mmmm，其中纠正误差、拼接误差占有较大比重。3.2影像地图精度估算的检验对比所制作的黄河滩区影像地图及黄河局部地段1：1000地形图上同名地物坐标的位移量(共采集64个同名像点坐标)，按照下式计算检测点点位中误差nmsisi2检，式中si为检测坐标算出的位移量，n为检测点数。经检验mm06.4检因此影像地图的精度估算，基本符合现实情况。从以上分析可看出，影响遥感影像专题地图误差主要来自纠正误差和拼接误差，因此在确定原始影像比例尺，成图比例尺及扫描分辩率后，结合影像地图点位中误差限差要求(图上0.5mm)，按比例计算出纠正误差限及拼接误差限，利用制图软件来控制主要绘图误差．结语(1)利用RS和GIS集成技术制作的遥感影像专题地图，综合了遥感和地理信息，内容丰富，信息量大，在河道治理、环境监测等生产实践中具有广泛的应用前景。(2)传统的地形图精度分析是建立在对地物点的点位中误差评估之上的，而对于栅格数据结构的影像专题地图来说，用像素概念来估计它的精度是较为适宜的方法。