【doc】黄河中下游滩区遥感影像专题地图制作及精度分析

【doc】黄河中下游滩区遥感影像专题地图制作及精度分析 黄河中下游滩区遥感影像专题地图制作及 精度分析 第2期 2005年6月 矿山测量 MINESURVEYING No.2 June.2005 黄河中下游滩区遥感影像专题地图制作及精度分析 马玉晓.姬婧 (1.河南理工大学,河南焦作454000;2.平顶山工业职业技术学院,河南平顶山467001) 摘要:文中介绍利用RS和GIS集成技术制作黄河中下游滩区生产堤航摄影像专题地图的方法. 并对影像地图编制关键技术进行了论述.同时依据原始影像比例尺,影像扫描分辨率及成图比例 尺对该专题地图进行了精度估算. 关键词:遥感影像;编绘;河滩区;精度估算 中图分类号:P237文献标识码:B文章编号1001—358X(2005)02—0046—03 黄河中下游历年来都是黄河防汛的重点河段, 尤其是近年来在黄河小浪底至东平湖段,滩区大面 积违章造林,修建生产堤,使平滩过流能力大大降 低,严重危及行洪安全,防汛形势严峻.按照黄河防 汛总指挥部的指示,进行"黄河中下游滩区现状遥感 调查",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),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 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RS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 46 光栅校正 地形图矢量化 几何精纠正 影像无缝镶嵌 图形影像配准 人机交互判读 影像地图编辑 输出 图1影像专题地图编制流程 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. ?河道地形图扫描.以300DP1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. ?栅格图像配准.在Maplnfo中以打开表的方 式打开栅格图像,进人配准图像对话框.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,若输人四个控制点时,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 控制点输人误差.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. ?建立数字化图层.根据需要建立如下8个 第2期马玉晓等:黄河中下游滩区遥感影像专题地图制作及精度分析2005年6月 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. ?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. 2.2遥感影像处理及无缝镶嵌 ?航片数字化扫描.其目的就是把在胶片 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. (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 叉或拐弯处等. ?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ImageXuite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 ?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,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. ?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 Maplnfo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,如图2. 图2综合解译图 2.5影像地图的整饰与输出 最后工序是专题影像地图的整饰美化,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, 可估算纠正误差小1=?30×r×M成=?2.54(m); 扫描精度以0.1个像素计,可得扫描误差为小=?r ×M魇=0.272(m);在整个拼接过程中大概有3,4 个像素误差,所以拼接误差为小,=?r×M×40 47 第2期矿山测量2005年6月 =?3.387(,,1);输出误差一般按0.1像素计算.m4 =?r×M成=?0.085(rn).由误差传播规律可知, 该影像地图中误差为: rrt圈=?(rrt+rrt+rrt;+)=?4.23(m) 显然,rrt1Im2:rrt3:m4=30:2.5:40:1,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1I1000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:rrt检=?^/,式中A为检测坐标算Y'I,- 出的位移量,/7,为检测点数.经检验m检=?4.06m, 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. 4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. 参考文献l [1]陈述彭,童庆禧等.遥感信息机理研究[M].北京:科 学出版社,1998. [2]邬伦,刘瑜,张晶等.地理信息系统:原理方法和应用 [M].北京:科学出版社,2001. [3]丁军等.城市大比例尺数字影像地图的研制[J].地 球信息科学,2002(2). 作者简介:马玉晓(1969一),男,汉族,河南镇平人,工程师, 平顶山工学院教师.现为河南理工大学在读硕士,主要从事 摄影测量,矿山测量,地理信息系统的教学和科研工作. (收稿日期:2004—12—12) (上接第45页) [7]B.M.谢尔久科夫.摄影测量在工业与民用建筑中的 应用[M].北京:测绘出版社,1981. [8]周立吾,张国良.矿山测量学[M].徐州:中国矿业大 学出版社.1987. 作者简介:顾峰华(1979一),男,中国矿业大学环境与测绘学 院硕士研究生,研究方向为摄影测量与遥感.现在中国测绘 科学研究院客座学习. (收稿日期:2004—11—24)