畢業(yè)論文--利用遙感技術修測地形圖的具體實施過程

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 遙感技術1</p><p

2、>　　1.2 地形圖2</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　2 利用遙感影像修測地形圖的前期準備2</p><p>　　2.1 現(xiàn)勢資料的收集與分析2</p><p>　　2.1.1 需要收集的資料2</p><p>　　2.1.2 對資料的現(xiàn)勢性要求3<

3、;/p><p>　　2.2 對地形圖與遙感影像精度的要求3</p><p>　　2.3 編寫技術設計書4</p><p>　　2.3.1 概述4</p><p>　　2.3.2 測區(qū)自然地理概況4</p><p>　　2.3.3 引用文件5</p><p>　　2.3.4 所收

4、集到的已有資料情況5</p><p>　　2.3.5 規(guī)格和主要技術指標5</p><p>　　2.3.6 作業(yè)設計方案6</p><p>　　3. 利用遙感影像修測地形圖的方案6</p><p>　　3.1 軟硬件設備6</p><p>　　3.2 技術路線7</p><p&

5、gt;　　3.3 紙制地形圖的矢量化7</p><p>　　3.4 遙感影像的處理9</p><p>　　3.4.1 遙感影像的幾何糾正9</p><p>　　3.4.2 圖像配準和數(shù)字鑲嵌12</p><p>　　4 多源遙感圖像的融合13</p><p>　　4.1 概念13</p&g

6、t;<p>　　4.2 融合分類14</p><p>　　4.2.1 像素級融合14</p><p>　　4.2.2 特征級融合14</p><p>　　4.2.3 決策級融合15</p><p>　　4.2.4 融合層次比較16</p><p>　　4.3 融合方法17</

7、p><p>　　4.4 融合質(zhì)量評價18</p><p>　　5 DRG或DLG與遙感影像的疊加19</p><p>　　6 地形圖的修測19</p><p>　　6.1 消去消失地物20</p><p>　　6.2 居民地的修測20</p><p>　　6.3 道路的修測2

8、0</p><p>　　6.4 水系的修測21</p><p>　　6.5 修改文字注記和圖式符號21</p><p>　　7 外業(yè)調(diào)繪21</p><p>　　8 內(nèi)業(yè)編繪22</p><p><b>　　9 結(jié)束語23</b></p><p><

9、;b>　　致 謝25</b></p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p>　　利用遙感技術修測地形圖的具體實施過程</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　地形圖在經(jīng)濟建設中具有相當重要的地位，但其更新卻比較緩慢，以至于

10、無法滿足社會生產(chǎn)的需要。地形圖修測的方法有很多種，本文主要闡述了利用遙感影像修測地形圖的作業(yè)流程和更新方法，并針對作業(yè)過程中遇到的問題進行了探討。以武漢市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)地形圖的修測為例，進行了說明。實踐證明，該方法具有快速、準確、經(jīng)濟等優(yōu)點,是大比例尺地形圖更新的發(fā)展方向之一。</p><p>　　關鍵字 遙感技術/地形圖修測/精度分析</p><p>　　USING REMOTE

11、SENSING TECHNOLOGY TO REVISION TOPOGRAPHIC MAPS OF THE</p><p>　　CONCRETE IMPLEMENTATION PROCESS</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Topographic map plays an important role

12、 in economic construction, but the update is very slow, so that they could not meet the needs of social production. There are many methods of topographic map revision, this paper mainly expounds the repair process and up

13、dating method and measure the topographic map using remote sensing image, and according to meet process problems are discussed. The topographic map of Wuhan City Economic and Technological Development Zone of revision fo

14、r example, are descri</p><p>　　KEY WORDS Remote sensing technology, topographic map revision , accuracy analysi</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 遙感技術</

15、b></p><p>　　遙感是指在不直接接觸情況下，對目標物或自然現(xiàn)象遠距離感知的的一門探測技術。即在高空和外層空間的各種的平臺上，運用各種傳感器獲取反映地表特征的各種數(shù)據(jù)，通過傳輸、變換、處理、提取有用信息，實現(xiàn)研究地物空間形狀、位置、性質(zhì)、變化及其與環(huán)境相互關系的一門現(xiàn)代應用技術學科。</p><p>　　遙感技術作為一種高科技技術，具有許多優(yōu)點：</p><

16、;p>　　探測范圍大：陸地衛(wèi)星軌道高度可以達到九百多千米，航攝飛機可飛行高達10km左右。一顆陸地衛(wèi)星探測范圍可覆蓋到地面范圍達三萬多平方千米，約相當于我國鄭州市的面積。只需要600張左右的陸地衛(wèi)星圖像就可以全部覆蓋我國廣闊的疆域范圍。</p><p>　　獲取資料的周期短、速度快。以陸地衛(wèi)星4、5為例，每十六天就可以覆蓋地球一遍；如果實地測繪地圖，則需要幾年、十幾年甚至幾十年才能重復一次。 </p&

17、gt;<p>　　受地面條件限制少：不受冰川、高山、沙漠等復雜地形的影像，受各種惡劣環(huán)境條件的影響小。 </p><p>　　手段多，獲取的信息量大：取得所需的各種信息，可以使用不同的遙感衛(wèi)星波段和不同的遙感儀器；可以利用可見光波段探測物體以及紅外線、紫外線和微波波段進行探測；利用遙感技術所獲取的信息量非常巨大，如四波段陸地衛(wèi)星多光譜掃描圖像，像元點的分辨率為79×57m，一幅標準圖像包括

18、四個波段，每一波段含有7600000個像元，則總共有3200萬個像元點；不但能夠探測地表的性質(zhì)，而且可以探測到目標物，甚至地下一定深度；微波波段還具有全天候工作的能力。</p><p>　　因此，遙感技術在軍事方面，廣泛用于軍事偵察、軍事測繪、導彈預警、海洋監(jiān)視、互劑偵檢和氣象觀測等；在民用方面,廣泛用于地形圖繪制和更新、地球資源普查、環(huán)境污染監(jiān)測、作物產(chǎn)量調(diào)查、土地利用規(guī)劃、農(nóng)作物病蟲害、植被分類、海洋研制以及

19、地震監(jiān)測等方面。 </p><p><b>　　1.2 地形圖</b></p><p>　　地形圖指的是地表地物位置、起伏形狀和形態(tài)在水平面上的投影圖。具體來講，是將地面上的地物、地貌按照水平投影的方法（沿鉛垂線方向投影到水平面上），并按一定的比例尺縮繪到圖紙上，我們把這種圖稱為地形圖。 </p><p>　　由于制作地形圖的區(qū)域范圍比較小，

20、因此地形圖能精確而詳細地表示地面上工程建筑、居民點、境界線、交通線、等社會經(jīng)濟要素以及地形、地貌水文、土壤、植被等自然地理要素。地形圖誤差和投影變形都極小，因為它是根據(jù)地形測量或航攝資料繪制的。地形圖是編制各種小比例尺普遍地圖、地圖集和專題地圖的基礎資料，更是國防建設、經(jīng)濟建設以及科學研究中不可缺少的工具。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　伴隨著社會和經(jīng)濟

21、的迅速發(fā)展，人們對地形圖現(xiàn)勢性的要求越來越迫切，而在一些地區(qū)，仍在使用20世紀90年代成圖的地形圖；隨著時間的推移，地形圖的現(xiàn)勢性將會越來越差。因此，如何快速、經(jīng)濟且準確地更新地形圖，從而提高地形圖的現(xiàn)勢性，是測繪工作者所要研究的重要課題[1]；然而地形圖的修測可以快速的起到更新地形圖的作用，所以就要研究高效率的修測地形圖的方法。</p><p>　　眾所周知，國際上許多國家包括我國在內(nèi)，目前都在研究一種快速有效

22、地修測地形圖的方法，那就是利用高分辨率衛(wèi)星影像修測地形圖。當今以美國、俄羅斯、法國等國家為首，這些國家在這方面的研究起步早。</p><p>　　2 利用遙感影像修測地形圖的前期準備</p><p>　　2.1 現(xiàn)勢資料的收集與分析</p><p>　　2.1.1 需要收集的資料</p><p>　　收集符號化后的地形圖數(shù)據(jù)或者地形圖出

23、版原圖的數(shù)據(jù)資料作為基本資料，除此之外還應收集以下資料資料作為補充：</p><p>　?。?）地形圖資料：可供數(shù)據(jù)更新使用的與成圖比例尺相同或較大比例尺的更新制作的地形圖、數(shù)字線劃圖、數(shù)字柵格地圖、數(shù)字正射影像圖等；</p><p>　　這里需要特別注意，需要選擇合理的波段、空間分辨率的遙感影像作為數(shù)據(jù)源，因為影像數(shù)據(jù)的選擇可以直接影響到地形圖更新的精度和質(zhì)量。例如，LandsatMss

24、數(shù)據(jù)的空間分辨率為80m，可以用于修測1：100萬的地形圖；LandsatTM數(shù)據(jù)的空間分辨率為30m，可以用于修測1：25萬的地形圖；LandsatETM+數(shù)據(jù)的空間分辨率為15m，可以用于修測1：5萬的地形圖；</p><p>　?。?）影像資料：經(jīng)驗收合格的衛(wèi)星影像資料；</p><p>　?。?）各種成果資料：航攝內(nèi)業(yè)成圖時加密成果、原圖測繪時的外業(yè)控制成果以及相關的各種記錄資料、

25、元數(shù)據(jù)、質(zhì)量評定報告以及原圖成圖時的檢查驗收等；</p><p>　　（4）輔助資料：各種專業(yè)圖和有關的文字資料等。</p><p>　　2.1.2 對資料的現(xiàn)勢性要求</p><p>　　經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)不超過兩年；經(jīng)濟中等發(fā)達地區(qū)不超過三年；經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)不超過六年。</p><p>　　2.2 對地形圖與遙感影像精度的要求</p&

26、gt;<p>　　航攝資料精度、地形圖資料應滿足相應航空攝影規(guī)范和例尺地形圖規(guī)范的要求。若原圖質(zhì)量合格，可直接用于更新作業(yè)[1]。原圖合格必須符合以下條件：</p><p>　?。?）有檢查驗收及質(zhì)量評定報告；</p><p>　?。?）并符合相應比例尺規(guī)范要求的。</p><p>　　若收集到質(zhì)量驗收報告有質(zhì)量不明確的，必須進行精度檢查。</p

27、><p><b>　　精度檢查方法如下：</b></p><p>　　均勻地在圖幅內(nèi)選取多于30個明顯的定性點進行量測檢查，其精度估算公式見式1和式2：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p

28、><b>　　式中：</b></p><p>　　表示高精度檢查中誤差，高程單位為米（m），平面單位為毫米（mm）；</p><p>　　表示等精度檢查中誤差，高程單位為米（m），平面單位為毫米（mm）；</p><p>　　表示同名點不符值，高程單位為米（m），平面單位為毫米（mm）；</p><p>　　表示同

29、名點較差，高程單位為米（m），平面單位為毫米（mm）；</p><p><b>　　——檢查點數(shù)。</b></p><p>　　把所有收集到的資料進行完整地分析，若必要時，可以進行實地踏勘。查看各種地形圖資料的成圖方法、成圖所采用的標準以及成圖年代，確定所有資料的可利用程度和精度；了解各類控制點的等級、分布、完好程度以及地形要素的變化情況；分析另外所有輔助資料的可靠性

30、和現(xiàn)勢性等。</p><p>　　2.3 編寫技術設計書</p><p>　　技術設計書的內(nèi)容包括：概述、地形圖表示區(qū)域自然地理概況、引用文件、所收集到的已有資料、規(guī)格和技術指標以及作業(yè)方案。</p><p><b>　　2.3.1 概述</b></p><p>　　主要講述任務的目的、來源、作業(yè)范圍、任務量、作業(yè)內(nèi)

31、容、行政隸屬以及完成期限等基本情況。</p><p>　　2.3.2 測區(qū)自然地理概況</p><p>　?。?）地形圖表示區(qū)域的氣候情況：氣候特征、風雨季節(jié)等。</p><p>　　（2）地形圖表示區(qū)域的地貌特征、地形概況：各種地物要素的分布與主要特征，如居民地、道路、水系、植被等；困難類別、相對高差、海拔高度、地形類別等。</p><p&g

32、t;　　（3）地形圖表示區(qū)域需要說明的其他情況，如測區(qū)有關工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的情況，以及測區(qū)經(jīng)濟發(fā)達狀況等。</p><p>　　本論文以武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)為例，做簡要說明：</p><p>　　武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)位于武漢市區(qū)西南方位，東經(jīng)114°9'，北緯30°29'，地處市區(qū)中環(huán)線和外環(huán)線之間，瀕臨長江，發(fā)展腹地廣闊，區(qū)位優(yōu)勢明顯。距武漢天河（國際）

33、機場約40分鐘車程，距離市漢口火車站、武昌火車站及市中心約30分鐘車程。</p><p>　　武漢市屬北溫帶大陸性季風氣候，冷暖適中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季晴朗日照長，冬季寒冷少雨。且武漢冬季最長，夏季次之，春季較短，素有冬天一過就夏天之稱。</p><p>　　武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)位于武漢市內(nèi)，建筑物密集，地勢平坦，相對高差不明顯。</p><p&g

34、t;　　2.3.3 引用文件</p><p>　　概括把在專業(yè)技術設計書撰寫過程中，所引用的標準、規(guī)范和其他技術文件交代清楚；另外文件一旦被引用，便構成技術設計書的一部分內(nèi)容。 </p><p>　　2.3.4 所收集到的已有資料情況</p><p>　　主要說明已有資料利用的利用方案和可能性等；說明已有資料的形式、質(zhì)量情況、數(shù)量，包括已有資料的主要技術指標和規(guī)

35、格等和評價。</p><p>　　2.3.5 規(guī)格和主要技術指標</p><p>　　由最終成果形式，確定其規(guī)格和主要技術指標。這里技術指標分為：</p><p>　　（1）坐標系統(tǒng)、高程基準、時間系統(tǒng)；成果類型及形式；</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)基本內(nèi)容、數(shù)據(jù)精度；</p><p>　?。?）比例尺、投影方法、

36、分帶、分幅編號及其空間單位等其他技術指標。</p><p>　　2.3.6 作業(yè)設計方案</p><p>　　作業(yè)設計方案一般由以下幾個方面組成：</p><p>　　軟、硬件環(huán)境及對其具體的要求：</p><p>　　——規(guī)定作業(yè)所需儀器的類型、數(shù)量、精度指標；</p><p>　　——對儀器校準或檢定和作業(yè)所需的

37、數(shù)據(jù)處理、傳輸以及存儲等設備的 要求做出明確規(guī)定。</p><p>　　——規(guī)定對專業(yè)應用軟件的要求和其他軟、硬件配置方面需特別規(guī)定的要求。</p><p>　　（2）作業(yè)的技術路線或流程。</p><p>　?。?）各工序的作業(yè)方法、技術指標和要求；生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)和產(chǎn)品質(zhì)量檢查的主要要求。</p><p>　?。?）上交和歸檔

38、成果及其資料的內(nèi)容和要求。</p><p>　?。?）有關附錄，包括設計附圖、附表和其他有關內(nèi)容。</p><p>　　3. 利用遙感影像修測地形圖的方案</p><p>　　3.1 軟硬件設備</p><p>　　表3-1 軟硬件設備表</p><p><b>　　3.2 技術路線</b&g

39、t;</p><p>　?。?）將被修測的地形圖應數(shù)字化，則可以形成數(shù)字柵格地圖（DRG）或數(shù)字矢量地圖（DLG）； </p><p>　?。?）利用DRG或DLG對遙感影像進行幾何糾正，融合糾正后的影像和DRG或DLG；</p><p>　?。?）去除DRG或DLG上已變化了的地物，繪上變化后的地物，形成更新的地物圖。</p><p>

40、;　　根據(jù)國家測繪局規(guī)范的規(guī)定，更新地物一律用紫色表示，以示區(qū)別。</p><p>　　3.3 紙制地形圖的矢量化</p><p>　　所謂地圖矢量化，就是把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)的處理過程。用戶可以在矢量化地圖上編輯地物，還可以將地物歸類，以及將各地物之間的空間關系進行求解，有利于地圖的瀏覽、輸出；并且當放大或縮小顯示地圖時，矢量化的電子地圖信息不會發(fā)生失真。</p>

41、<p>　　通常使用MAPINFO進行矢量化，步驟如下： </p><p>　　首先用掃描儀掃描紙質(zhì)地圖,以圖形格式存盤；然后用專業(yè)化圖像處理軟件打開,對圖形進行降噪、拼接、細化等處理,改善獲取的柵格圖象的質(zhì)量,從而得到柵格地圖。 </p><p>　　在MapInfo中打開柵格地圖。選擇簡單顯示還是進行配準。若進行圖象配準,可以同時使用柵格圖象與矢量圖象。 若選擇簡單顯示,則會

42、生成一個與該柵格文件同名的TAB文件,并在地圖窗口中顯示，得到柵格圖層。這樣就可以通過在柵格圖層上覆蓋新的圖層來繪制矢量化地圖。</p><p>　　（3） 在MapInfo中建立一個可見、可以編輯的新圖層。通過修飾層來保證各層尺寸等參數(shù)得到統(tǒng)一。實踐表明,用多邊形繪制街區(qū)、河流、綠地等，道路部分適合采用折線繪制。另外考慮到工作效率，可以在MapInfo中生成多個圖層,分別代表綠地、街區(qū)、河流、道路等,由多人分別

43、繪制,最后總體合并。 </p><p>　?。?） 對每個對象設置屬性信息，通過MapInfo對各對象進行合并、拖拉、擦除、分割等操作來實現(xiàn)。匯總繪制好的圖層。在MapX的地圖管理工具Geoset Manager中打開所有圖層,并保存，設置為GST格式的文件，并且存放在MapX的Maps目錄下；然后注冊畫好的地圖。至此,就完成了生成矢量化地圖的工作，得到數(shù)字矢量地圖DLG。</p><p>

44、;　　通過上述步驟，得到武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)矢量柵格圖（1：5萬）如圖3-1。</p><p>　　圖3-1 武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)矢量柵格圖</p><p>　　3.4 遙感影像的處理</p><p>　　3.4.1 遙感影像的幾何糾正</p><p>　　3.4.1.1 遙感圖像的粗加工處理 </p><p>　

45、　遙感圖像的粗加工，也就是系統(tǒng)性的誤差加工。并且它只做系統(tǒng)誤差改正。粗校正就是得到像片時做出簡單的校正，它主要就是在一定程度上消除系統(tǒng)性誤差。</p><p>　　如多光譜掃描儀，其成像的公式為： (3-1) 雖然，經(jīng)過粗糾正處理后，明顯改正了各種傳感器的內(nèi)部畸變；但是經(jīng)過粗糾正處理后的遙感圖像仍然有較大的殘差存在。因此，

46、對遙感圖像的精糾正處理就顯得非常有必要。</p><p>　　3.4.1.2 遙感圖像的精糾正處理</p><p>　　遙感圖像的精校正就是為了消除非系統(tǒng)性誤差，也就是諸多影響因素產(chǎn)生的變形。它可以涵蓋以下兩個步驟：第一就是將遙感圖像上的坐標轉(zhuǎn)換成地面點坐標；第二就是對變換后的圖像灰度重采樣。</p><p>　　糾正變換函數(shù)建立：輸入和輸出圖像間的坐標變換關系。

47、常用的有基于多項式和共線方程兩種方法。</p><p>　?。?） 基于多項式的遙感圖像糾正</p><p>　　常用的多項式有勒讓德多項式、一般多項式和雙變量分區(qū)插值多項式等。 一般由兩種辦法求得多項式系數(shù)ai,bj(i,j=0，1，2，… (N－1))：</p><p>　?、?用可預測的圖像變形參數(shù)構成；</p><p>

48、　?、?按最小二乘法原理，利用已知控制點的坐標值求解。 多項式糾正模型分三種：一次項糾正、二次項糾正和三次項糾正。</p><p>　　運用一次項糾正原理，可以糾正遙感圖像的各種線性變形。這些線性變形主要是因旋轉(zhuǎn)、平移、仿射變形和比例尺變化等引起。</p><p>　　一次項糾正的糾正模型為：</p><p><b>　　(3-2)</b

49、></p><p>　　在改正一次項各種線性變形的基礎上，運用二次項糾正原理可以改正二次非線性變形。 </p><p>　　二次項糾正的糾正模型為：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　三次項糾正則改正更高次的非線性變形。</p><p>　　在這里需要提醒的

50、是，對同名點做如下三點要求：1）在圖像上為明顯的地物點；2）在圖像上分均勻分布；3）數(shù)量要足夠。</p><p>　　多項式幾何糾正步驟：</p><p>　　利用已知地面控制點求解多項式系數(shù);；</p><p>　　以一次多項式為例：一次多項式可糾正6種幾何變形，當比例、平移、精度要求較高或旋轉(zhuǎn)變形嚴重時，可用2次或3次多項式運用最小二乘法原理求解。</p&

51、gt;<p>　?。╝）一次多項式系數(shù)法方程： (3-4)</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　(b) 計算多項式系數(shù)</p><p><b>　　(c) 精度評定</b></p>&l

52、t;p><b>　　精度指標：</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　限差規(guī)定：</b></p><p>　　1：10萬影像圖，δ≤±50M</p><p>　　1：5萬影像圖，δ≤±25M</p&g

53、t;<p>　　1：1萬影像圖，δ≤±5M</p><p>　?、?遙感圖像的糾正變換（幾何糾正）；</p><p>　　當用上述方法解求變換參數(shù)后，就可以對遙感圖像進行幾何糾正。</p><p>　　數(shù)字圖像亮度（或灰度）值的重采樣</p><p>　　圖像灰度重采樣時，主要采用的方法有：最鄰近像元采樣法、雙線性內(nèi)

54、插法、雙三次卷積重采樣法。</p><p>　　三種重采樣算法比較和重采樣前后比較分別如圖3-2和圖3-3。</p><p>　　原始圖像 最鄰近法 雙線性內(nèi)插 雙三次卷積</p><p>　　圖3-2 重采樣比較</p><p>　　圖3-3 重采樣前后比較</p><p><

55、b>　?、?糾正結(jié)果評價</b></p><p>　　根據(jù)相應的規(guī)范，利用現(xiàn)有的資料，對糾正結(jié)果進行精度評價。當糾正結(jié)果符合精度要求時，遙感圖像的幾何糾正才完成。由于篇幅有限，在這里對糾正結(jié)果的具體分析不再贅述。</p><p>　　通過上述完整的糾正過程，就獲得了具有地理編碼的遙感圖像。</p><p>　?。?）基于共線方程的遙感圖像糾正<

56、;/p><p>　　共線方程就是參與的像點坐標同實際地面點坐標之間的關系。利用共線方程來描繪。利用該方法進行校正最后得到的矩陣方程便于解算。</p><p>　　在航天攝影和衛(wèi)星遙感中，由于每幅圖像在地面上所覆蓋的范圍很大，圖像地物在地圖上的投影與其在地球切平面上的投影之間存在著形變差異，且這種形變差異是不可忽略的，因此需要通過更嚴密的變換來建立地物的地圖坐標與圖像坐標之間的關系。由于都是按地

57、心直角坐標來提供各類衛(wèi)星圖像的星歷參數(shù)，所以我們提出了建立以地心坐標系為基礎的共線方程來解決上述問題。</p><p>　　3.4.2 圖像配準和數(shù)字鑲嵌</p><p><b>　　（1）圖像配準</b></p><p>　　隨著遙感技術的發(fā)展，得到的遙感圖像越來越多，遙感傳感器的時間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率得到進一步地提

58、高。這些遙感圖像包括不同傳感器同一地區(qū)的圖像，不同時間同一地區(qū)的圖像以及不同時段的圖像等，我們稱這些遙感圖像為多源遙感圖像，它們一般存在相對的幾何差異和輻射差異。在許多遙感圖像處理中，必須保證多源圖像在幾何上是相互配準的情況下，需要把這些多源數(shù)據(jù)進行圖像的融合、地圖修正、統(tǒng)計模式識別、變化檢測和三維重構等比較和分析。</p><p>　　圖像配準一般有兩種方式：圖像間的配準，即相對配準；絕對配準。</p&g

59、t;<p>　　圖像配準通常采用多項式糾正法，直接把兩幅圖像間的相互變形用一個適當?shù)亩囗検絹砟M。配準的過程分兩步：</p><p>　?、?在多源圖像上確定分布均勻，足夠數(shù)量的圖像同名點。 ② 通過所選擇的圖像同名點確定幾何變換的多項式系數(shù)，從而完成一幅圖像對另一幅圖像的幾何糾正。</p><p><b>　?。?）數(shù)字圖像鑲嵌</b>&

60、lt;/p><p>　　數(shù)字圖像鑲嵌兩個關鍵： </p><p>　　① 首先，將所有參加數(shù)字圖像鑲嵌的遙感圖像按照上述介紹的幾種幾何糾正方法，糾正到統(tǒng)一的坐標系中。然后去掉重疊部分，再拼接多幅圖像，從而形成一幅更大幅面的圖像。</p><p>　?、?接縫消除。其包括兩個步驟：圖像及和糾正，鑲嵌邊搜索。</p><p>　　武漢經(jīng)濟技術開發(fā)

61、區(qū)糾正后的遙感影像圖如圖3-4。</p><p>　　圖3-4 武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)糾正后的遙感影像圖</p><p>　　4 多源遙感圖像的融合</p><p><b>　　4.1 概念</b></p><p>　　分辨率融合，顧名思義就是把具有不同空間分辨率的遙感圖像進行融合處理的過程，從而達到圖像增強的效果。分

62、辨率融合能使處理后的遙感圖像既具有較高分辨率，又具有多光譜特征。</p><p>　　圖像融合的關鍵是融合方法的選擇和融合前兩幅圖像的配準。通過正確認識融合方法的原理、圖像的特性以及融合的目的，我們可以選擇正確的融合處理方法。</p><p>　　遙感影像融合能夠解決多源海量數(shù)據(jù)。它具有增強環(huán)境動態(tài)檢測和多重教據(jù)分析的能力，可以充分的利用花費大量經(jīng)費獲得遙感數(shù)據(jù)，可以改善遙感信息提取的可靠

63、性和及時性，為大規(guī)模的遙感應用研究提供一個良好的基礎[2]，即具有互補性、低成本、時限性和冗余性的特點。</p><p><b>　　4.2 融合分類</b></p><p>　　影像融合的分類方法有很多種，通常采用像素級、特征級和決策級融合。</p><p>　　4.2.1 像素級融合</p><p>　　像素級融

64、合對傳感器配準的精度要求較高，處理信息量大、實時性差，并且花費大量時間；但是其盡可能多的保留了信息，具有較高的精度[3]。由于像素級融合是基于最原始的圖像數(shù)據(jù)，能夠提供許多的細微信息，這是其他融合層次所不能提供的，并且能更多地保留圖像原有的真實感，因而被得到廣泛的應用。</p><p>　　融合后得到的影像既保留了全色影像的高空間分辨率，又保留了多光譜影像的較高光譜分辨率。像素級融合的流程如圖4-1所示。<

65、/p><p>　　圖4-1 像素級融合流程圖</p><p>　　4.2.2 特征級融合</p><p>　　特征級融合，顧名思義是指融合圖像的特征。</p><p>　　具體來講，可以分為三個步驟：</p><p>　　首先,抽取各種原始影像信息的特征，這些信息特征基于不同傳感器。</p><p&

66、gt;　　然后,對上述獲得的多個特征信息進行深度分析處理，并且找出相同類型的特征，在遙感圖像上進行融合。</p><p>　　最后,將包含有效信息的特征，在一個特征空間進行融合。</p><p>　　特征級融合可以分為目標特征融合和目標狀態(tài)信息融合，其屬于一種中層融合。目標特征融合就是特征層聯(lián)合識別，在多傳感器跟蹤方面，主要應用目標狀態(tài)信息融合[6]。 </p><p&

67、gt;　　特征級融合比像元級融合精度差[7,8]。其融合過程如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 特征級融合流程圖</p><p>　　4.2.3 決策級融合</p><p>　　決策級融合的優(yōu)點是具有很好的開放性和很強的容錯性，在一個甚至幾個傳感器失效的時，仍能得到最終的決策扭；同時其具有較強的分析能力，具有較短的處理時間，效率較高；具有最好的時效性

68、，并且其對通信、傳輸以及數(shù)據(jù)等方面并沒有很高的要求[9]。</p><p>　　決策級融合流程如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 決策級融合流程圖</p><p>　　決策級融合常用的方法是D—S方法、基于專家知識的家系統(tǒng)、基于模糊集理論方法、最大似然法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡。</p><p>　　4.2.4 融合層次比較</p

69、><p>　　不同層次的融合，各有其優(yōu)缺點。具體對比如表4-1所示：</p><p>　　表4-1 各融合層次對比表</p><p><b>　　4.3 融合方法</b></p><p>　　融合方法的正確選擇是遙感圖像融合重要部分。通過不同傳感器我們可以得到豐富的遙感數(shù)據(jù)，分析研究這些數(shù)據(jù)信息，從而應用于科學研究。但是

70、不同傳感器巨有不同的波段，同時不同波段又具有不同設置的遙感數(shù)據(jù)。眾所周知，在不同波段，地物具有不同的吸收及反射特性。</p><p>　　因此應根據(jù)數(shù)據(jù)源類型、特點及其融合目的，選擇合適的融合方法，對多種遙感數(shù)據(jù)進行融合[10]。</p><p>　　在影像融合層次上對數(shù)據(jù)的融合方法加以分析，現(xiàn)將不同層次上的融合方法加以歸納，如表4-2所示。</p><p>　　表

71、4-2 各層次融合方法表</p><p>　　常用的有基于his變換的融合、乘積融合法、小波變換融合法、pca融合法等幾種。下面主要介紹基于his變換的融合、小波變換融合法。</p><p>　　（1）基于his變換的融合</p><p>　　his方法是遠距離圖像融合方法之一，被得到廣泛應用。其實質(zhì)是用具有較高空間分辨率的全色圖像pan，代替his空間中的低分辨

72、率多光譜圖像的亮度成分i。</p><p>　　具體介紹his變換前需簡單介紹一下his正變換，his正變換很容易理解，就是把各種所需的彩色影像由綠、紅、藍彩色空間通過一定的過程變換為明度、色度、飽和度。</p><p>　　his變換的具體過程可以簡單地分為如下三個步驟：</p><p>　　對研究所需要的多光譜影像數(shù)據(jù)進行處理，做his正變換；</p>

73、;<p>　?、?將研究的遙感影像的像元值進行對比度拉伸的處理。</p><p>　　③ 第三步相對來說較為繁瑣，首先用拉伸的全色pan影像，替換其中的亮度i分量，再對此影像數(shù)據(jù)做his反變換，最后則達到最終目的，即生成融合后的影像[5]。</p><p>　　通常我們所用到的遙感影像數(shù)據(jù)處理軟件如ERDAS圖像處理軟件等都具有his變換功能。</p><

74、p>　?。?）小波變換融合法</p><p>　　小波變換在頻率域和空間域上都具有良好的局部化性質(zhì)，它是一種介于函數(shù)頻率域和之間的表示方法，可利用其進行局部分析。</p><p><b>　　其融合步驟包括：</b></p><p>　　(1)將多光譜影像與高空間分辨率影像進行配準；</p><p>　　(2)對經(jīng)

75、過配準后的兩影像進行一定的處理，即分別進行n次小波分解。</p><p>　　(3) 將高分辨率圖像的低頻部分用低分辨率多光譜圖像的低頻部分代替；</p><p>　　(4)利用小波逆變換原理對替換后圖像進行處理，從而得到最終圖像。</p><p>　　原有分辨率圖像光譜信息的部分丟失的問題是遙感圖像的各種信息融合方法均存在的一個共性問題。然而小波變換則可以將這種弱

76、點最大化的削弱，小波變換有許多優(yōu)點，既能保證數(shù)據(jù)信息的不丟失，即低分辨率圖像光譜信息的最大完整性，又可以充分利用高分辨率圖像的空間信息[11]。</p><p>　　4.4 融合質(zhì)量評價</p><p>　　我們通常所用到的質(zhì)量評價方法有定量評價和定性評價。</p><p>　　定量評價的方法很容易理解，也經(jīng)常用到，就是使用各種評價指標（標準差、偏差指數(shù)、信息熵、

77、均值、平均梯度、相關系數(shù)等）進行評價；而定性評價則主要是對融合后的影像通過目視觀察法進行分析評價。</p><p>　　由于篇幅有限，筆者在此簡單介紹和評價一下目視觀察法。從字面意義就可以看出，它是一種很直觀的評價方法。目視觀察法是定量評價的一種方法，它主要通過清晰度、空間分辨率、極限放大倍數(shù)等指標對影像進行評價。</p><p>　　凡事都有兩面性，目視觀察法雖然具有效率高、操作簡單等優(yōu)

78、點，但是同樣它也存在一定的缺點，那就是目視觀察的結(jié)果卻存在很大的不確定性。</p><p>　　5 DRG或DLG與遙感影像的疊加</p><p>　　首先打開DWG文件,然后插入糾正后的高分辨率遙感影像，糾正后遙感圖像的左下角坐標即為插入點坐標。當影像圖層疊置好后,就完成了DRG(DLG)與遙感影像的疊加工作[12]。通過上述步驟，得到武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)DRG與遙感影像疊加圖如圖5-1

79、。</p><p>　　圖5-1 武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)DRG與遙感影像疊加圖</p><p><b>　　6 地形圖的修測</b></p><p>　　由于遙感影像的分辨率很高，數(shù)字矢量圖與遙感影像疊加后，判讀則比較容易。通過比較遙感影像與原有地形圖，地物要素變化顯得非常明顯，我們可以在數(shù)字矢量圖與遙感影像的疊加圖上清楚地判斷出各種地物要素的

80、變化，進一步完成地形圖的修測工作。</p><p>　　6.1 消去消失地物</p><p>　　觀測套合圖像，對比遙感影像與DRG，在DRG上消去遙感影像上已經(jīng)消失了的地物。</p><p>　　6.2 居民地的修測</p><p>　　首先將正射影像上沒有的房屋刪掉，然后新建圖層，繪出原地形圖上沒有，而遙感影像上新增的房屋，繪圖時應注

81、意：</p><p>　　(1) 建筑物凹凸部分的取舍。臺階的長度在圖上小于6.0 mm可不修測。但是建筑物在遙感圖像上凹進或凸出部分大于0．4 mm的必須逐個如實繪出。廊、臺階、院門、建筑物下的通道、柵欄、圍墻、籬笆、門墩等都要繪完整。另外，影像上不能區(qū)分的要素如柵欄、圍墻及籬笆等均要在新建的圍墻層繪出。</p><p>　　(2) 繪出房頂、房屋主體及房屋前后的小院。注意，繪圖時繪的是

82、房屋的外檐，樓房、棚房、簡房、平房在遙感影像上不能被區(qū)分出來，都要在新增房屋的圖層上繪出，面積小于50 m2 的平房可以不修測[13]。</p><p>　　(3)在新建的房屋、圍墻等圖層時，要在老圖層的基礎上加X，如房屋層的老圖是411層，則可新建X411圖層。</p><p>　　6.3 道路的修測</p><p>　　道路的修測首要考慮地物的消失與新增問題，

83、首先對比原地形圖和遙感影像圖，刪掉遙感正射影像圖上已經(jīng)消失的道路。然后新建圖層，將原地形圖上沒有，而正射影像上新增的道路繪出。</p><p>　　繪圖時應注意，有如下規(guī)定：小路路寬小于2 米，在2米到3米的為鄉(xiāng)村路，在3米與4米之間的為大車路，4 m以上的為等外路。小路的繪制應實測出道路的中心位置，并以單線繪出。若道路實地寬度變換很頻繁，可以按照中等寬度繪制成平行線。高速公路、等外公路和等級公路的繪制應依比例尺

84、按其實際寬度繪出[14]。</p><p>　　6.4 水系的修測</p><p>　　同道路的修測相似，水系的修測首先也要考慮地物的消失與新增問題，即首先刪掉遙感正射影像上沒有的水系及附屬設施。然后新建圖層，繪出原地形圖上沒有，而正射影像上新增加的水系。</p><p><b>　　繪圖時應注意：</b></p><p&

85、gt;　?。?)當遙感影像上顯示渠道與河流貫通時，因為渠道與河流具有不同的地物屬性，所以要斷開渠道與河流，并且各歸各層。當池塘的形狀和房屋的形狀非常相似，易造成混淆時，要在加注“塘”字加以區(qū)分。</p><p>　?。?)河流和池塘的識別。把相對獨立的水體界定為池塘，把相互貫通的、狹長且連續(xù)分布的線狀水體界定為河流。</p><p>　?。?)繪池塘線時，只需繪制出池塘坎的上檐線，不用繪制

86、水面的線。主要繪大面積變化的，特別小的池塘可以不做修測。</p><p>　　6.5 修改文字注記和圖式符號</p><p>　　對已經(jīng)改變了的地物要素要修改文字注記和圖式符號。</p><p>　　根據(jù)國家測繪局規(guī)范的規(guī)定，更新的地物一律用紫色表示，以便與原地物進行明確區(qū)別[15]。</p><p><b>　　7 外業(yè)調(diào)繪&

87、lt;/b></p><p>　　影像上顯示模糊導致無法準確判讀的地物，必須經(jīng)過外業(yè)實地調(diào)繪，消除這種模棱兩可的地物。</p><p>　　外業(yè)調(diào)繪的主要作用是：實地調(diào)查新增地物的名稱注記，實地量測線狀地物的寬度，驗證室內(nèi)解譯的成果。</p><p>　　調(diào)繪的主要內(nèi)容和注意事項：</p><p>　　(1）調(diào)繪出新增或變化橋的名稱和性

88、質(zhì)（如是公路橋還是人行橋）；調(diào)繪出新增或變化道路的名稱和等級，道路路寬度有誤的要加以更正。</p><p>　?。?) 遙感影像上新增的房屋，要外業(yè)調(diào)繪出樓層、房檐以及對房屋進行定性（如簡單房屋、棚房）。特殊高度地房屋要加以實地調(diào)繪，確定出實際高度，其余的房層高度一般為默認值：一層房屋為3m、二層房屋為7m、三層房屋為10m。</p><p>　　（3) 對于圍墻和柵欄等易混淆的要素要實地

89、調(diào)繪，內(nèi)業(yè)判讀錯誤的要加以改正，并且要調(diào)繪其門牌號，對于內(nèi)業(yè)修測的新增房屋，不準確的要加以更正[16]。</p><p>　?。?) 確定高壓桿等桿的走向和性質(zhì)等。 </p><p>　?。?) 調(diào)繪出企事業(yè)單位的名稱、村名等。</p><p>　　（6) 對新增河流名稱，池塘性質(zhì)加以調(diào)繪。</p><p>　　（7) 調(diào)繪植被類型，地類

90、界不準確的加以更正。</p><p><b>　　8 內(nèi)業(yè)編繪</b></p><p>　　內(nèi)業(yè)編繪時一定要抱著嚴謹，認真的心態(tài)，糾正表示不正確的地物。在內(nèi)業(yè)編繪時，對外業(yè)調(diào)繪所得到的數(shù)據(jù)信息，要做到實事求是，全部編繪到圖上，最重要的一點，原始數(shù)據(jù)切勿輕易改動。</p><p>　　編繪時，首先要會讀圖，對于調(diào)繪的外業(yè)的數(shù)據(jù)信息，要做到準確無

91、誤地編繪。房屋高度一般都有明確的規(guī)定外，但是當經(jīng)過外業(yè)調(diào)繪，有的房屋高度有特殊標明的，必須要按外業(yè)調(diào)繪得到的房屋高度改投影差。對房屋進行房檐改正時，要改投影差；有時外業(yè)調(diào)繪得到的房屋高度不是很準確，這時可以依據(jù)正射影像，適當移動能判別出房根部的房屋，使結(jié)果滿足精度要求；移動房屋時，為了確保地物的相對精度，具有相同高程的地物也要一起移動。</p><p>　　依據(jù)外業(yè)調(diào)繪結(jié)果，對新增和變化地物補加注記。對于不清晰的

92、地方要請教外業(yè)人員，內(nèi)業(yè)人員切勿胡亂猜測。一定要正確標明單位名、村名、河流名稱、道路名稱以及橋等地物要素的名稱。</p><p>　　通過上述步驟即可得到修測后的地形圖。武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)修測厚的地形圖和修測前后地形圖對比分別如圖8-1、圖8-2和圖8-3。</p><p>　　圖8-1 武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)修測后地形圖</p><p>　　圖8-2 修測前地形圖

93、 圖8-3 修測后地形圖</p><p><b>　　9 結(jié)束語</b></p><p>　　通過以上對利用遙感影像修測地形圖的具體過程的分析和探討以及對武漢市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)地形圖的修測，可以看出利用遙感影像修測地形圖具有非常廣闊的應用前景：利用高分辨率的遙感影像修測地形圖具有高效、快速等優(yōu)點，是以后地形圖修測的重要發(fā)展方向。<

94、;/p><p>　　但是由于在利用遙感技術修測地形圖的過程特別繁瑣，并且各個環(huán)節(jié)之間聯(lián)系緊密，一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，很容易造成誤差的傳播與積累，導致最后結(jié)果不合格。因此，各個環(huán)節(jié)要注意精度的分析，防止最后造成不可挽回的損失[20]。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年的大學生活在不知不覺中已接近尾聲，回首走過的歲

95、月，心中感慨頗多。隨著畢業(yè)論文的完成，也讓我的大學生活劃下了完整的句號。在此，我想對我的父母和親人、我的老師和同學們表達由衷的感謝。</p><p>　　感謝我的畢業(yè)論文輔導老師潘老師的精心指導，不厭其煩的幫我提出了許多建設性的指導意見。要求論文做到：有理、有據(jù)、有節(jié)、條理清晰。潘老師還對我的論文格式提出了不少意見和建議，在他的細心指導和各位老師同學的幫助下使我完成了畢業(yè)論文。再次由衷感謝他們。</p>

96、;<p>　　四年來，所有授課老師孜孜不倦，兢兢業(yè)業(yè)地教導我們，在傳授專業(yè)知識的同時，時刻提醒我們怎么做對社會有用的人、做有利于社會的事，對我們的人生觀、價值觀和世界觀的形成做出了很大的貢獻。在各位老師的教誨下，我們掌握了專業(yè)測量知識，學校安排的教學實習，使我們理論聯(lián)系實際，提高了動手能力和獨立思考能力，為我們踏入社會提供了有力的保障。</p><p>　　四年來，和同學真心相處，共同學習，結(jié)下了深

97、刻的友誼，真心感謝他們在生活、學習中給予我的無私幫助。我要感謝，非常感謝幫助過我的同學，在百忙之中抽出時間幫助我搜集文獻資料，幫助我理清論文寫作思路，對我的論文提出了諸多寶貴的意見和建議。對他們的幫助表示真摯的感謝。 </p><p>　　最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人畢業(yè)答辯的各位老師表示感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b>

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