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遥感图象解译及专题地图与基础底图的编制

[ 来源:互联网 | 时间:2007年10月21日 | 收藏本文 ] 【

从数据类型来看,数字遥感图像是标准的栅格数据结构,因此,遥感图像的解译实际上就是把栅格形式的遥感数据转化成矢量数据的过程。图像解译的主要方法有目视解译和计算机解译两种。计算机解译是利用专业图像处理软件,实现对图像的自动识别和分类,从而提取专题信息的方法,它包括计算机自动识别和计算机自动分类。

1.图像处理
根据遥感制图的任务要求,确定了遥感信息源之后,还必须对所获得的原始遥感数据进行加工处理,才能进一步利用。

(1)图像预处理

人造卫星在运行过程中,由于侧滚、仰俯的飞行姿态和飞行轨道、飞行高度的变化以及传感器光学系统本身的误差等因素的影响,常常会引起卫星遥感图像的几何畸变。因此,在专题地图制图之前,必须对遥感图像进行预处理。预处理包括粗处理和精处理两种类型。粗处理是为了消除传感器本身及外部因素的综合影响所引起的各种系统误差而进行的处理。它是将地面站接收的原始图像数据,根据事先存入计算机的相应条件而进行纠正,并通过专用的坐标计算程序加绘了图像的地理坐标,制成表现为正射投影性质的粗制产品—图像软片和高密度磁带。精处理的目的在于进一步提高卫星遥感图像的几何精度。其作法是利用地面控制点精确校正经过粗处理后的图像面积和几何位置误差,将图像拟合或转换成一种正规的符合某种地图投影要求的精密软片和高密度磁带。目前,在精处理过程中,也常常在图像上加绘控制点、行政区划界限等对后续解译工作起控制作用的要素。

(2)图像增强处理

为了扩大地物波谱的亮度差别,使地物轮廓分明、易于区分和识别,以充分挖掘遥感图像中所蕴含的信息,必须进行图像的增强处理。图像增强处理的方法主要有光学增强处理和数字图像增强处理两种。图像光学增强处理的目的在于人为加大图像的密度差。常用的方法有假彩色合成、等密度分割和图像相关掩膜等。数字图像增强处理是借助计算机来加大图像的密度差。主要方法有彩色增强、反差增强、滤波增强和比值增强等。数字图像增强处理具有快速准确、操作灵活、功能齐全等特点,是目前广泛使用的一种处理方法。

2.图像解译
从数据类型来看,数字遥感图像是标准的栅格数据结构,因此,遥感图像的解译实际上就是把栅格形式的遥感数据转化成矢量数据的过程。图像解译的主要方法有目视解译和计算机解译两种。

(1)目视解译

目视解译是用肉眼或借助简单的设备,通过观察和分析图像的影像特征和差异,识别并提取空间地理信息的一种解译方法。目前,遥感制图已经全面实现了数字化操作,目视解译也从过去手工蒙片解译发展为数字环境下的人机交互式图像解译。所谓人机交互式图像解译,是一种以计算机制图系统为基础,以数字遥感图像为信息源,以目视解译为主要方法并充分利用专业图像处理软件实现对图像的各种操作(如缩放、旋转、平移、反差增强等)。

解译准备    解译之前,必须做好两方面的工作:一是利用制图软件或GIS软件,生成与所选遥感图像一致的地图投影文件,这个矢量地图投影文件实际上就是新编专题地图的地理底图的重要内容。然后,以此为控制基础,实现图像与基础底图的准确配准。二是收集与图像解译内容有关的地图资料和文字资料,熟悉解译地区的基本情况,并制定解译工作计划。

建立解译标志    首先在室内通过对卫星图像的分析研究,确定野外考察的典型路线和典型地段,然后通过卫星图像的野外实地对照、验证,从而建立各种地物目标在图像上的解译标志。卫星图像的解译标志包括图像的色调、形态、组合特征等。

解译    首先对具体解译区域进行宏观分析,建立总体概念,然后再根据解译标志,进行专题内容的识别。解译的方法有直接解译法、对比分析法和逻辑推理法。直接解译法是通过色调、形态、组合特征等直接解译标志,判定和识别地物。对比分析法采用不同波段、不同时期的遥感图像地物光谱测试数据以及其他地面调查资料,进行对比分析,将原来不易分开的地物区分开来。逻辑推理法指解译人员运用专业知识和实践经验,并根据地学规律进行相关分析和逻辑推理,解译那些因卫星图像比例尺小,地面分辨率低,前两种方法又无法解译的图像信息。

野外验证    在解译工作结束之后,为保证解译结果的准确性,必须通过野外抽样调查,对解译中的疑点作进一步的核实,并对解译成果进行修改和完善。

(2)计算机解译

计算机解译是利用专业图像处理软件,实现对图像的自动识别和分类,从而提取专题信息的方法,它包括计算机自动识别和计算机自动分类。

计算机自动识别(模式识别),是将经过精处理的遥感图像数据根据计算机所研究的图像特征进行的处理。具体处理方法有:统计概率法、语言结构法和模糊数学法。统计概率法是根据地物的光谱特征进行自动识别;语言结构法是根据地物的图形进行识别;模糊数学法则是根据地物最明显的本质特征(光谱的或图像的本质特征)进行识别,。

计算机自动分类分为监督分类和非监督分类两种方法。监督分类是根据已知试验样本提出的特征参数建立解译函数,对各待分类点进行分类的方法;非监督分类是事先并不知道待分类点的特征,仅仅根据各待分点特征参数的统计特征,建立决策规则并进行分类的一种方法。

目前,主要通过ERDAS、ER Mapper、PCI等图象处理软件进行遥感图象解译。解译得到的栅格数据,可以转换成矢量数据,以备进一步的处理使用。

计算机解译能克服肉眼分辨率的局限性,提高解译速度,而且随着技术的日趋成熟,它还能从根本上提高解译的精度。面对海量遥感数据,深入研究图像的自动解译,对地理信息系统和数字地球的建设具有重要的意义。目前,各种类型的图像处理软件都不同程度地提供了计算机自动识别与分类的强大功能,一些部门和单位利用遥感图像处理软件试验或编制专题地图,建立专题数据库。然而,由于受遥感成像机理复杂性等多种因素的综合影响,计算机自动识别和分类方法在生产实践中,还不可能替代目视解译方法,目视解译仍然是图像解译的主流方法。

3.基础底图的编制
图像解译只是完成了从影像图到专题要素线划图的转化过程。为了说明专题要素的空间分布规律,还必须编制相应的基础底图。

传统的遥感制图中,编制基础底图时,首先选择制图范围内相应比例尺的地形图并进行展点、镶嵌、照像,制成线划地形基础底图膜片,然后将地形基础底图膜片蒙在影像图上,根据影像基础底图上解译的地理基础,更新地形基础底图上的地理要素(主要是水系要素),并对地形图上原有的地理要素进行适当的取舍,最后制成供转绘专题要素用的基础底图。这种线划基础底图的内容主要有水系、道路、境界线等,其比例尺与遥感图像一致。与此同时,可进一步编制出成图用的地理基础——出版底图。

数字制图环境下,基础底图的编制与传统方法有所不同。一种方法是直接使用已经编好的数字底图资料。如果底图的数学基础、内容要素等与成图要求不同,用户可以通过投影转换或地图编辑功能进行统一协调。另一种方法是把相应的普通地图或专题地图进行扫描,然后与用户建立的数学基础进行配准,或经过几何纠正后,再根据基础底图的要求,分要素进行屏幕矢量化编辑,获得基础底图数据文件。

4.专题解译图与地理底图的复合
在计算机制图环境下,通过人机交互解译或计算机解译得到的专题解译图,必须与地理底图文件复合,复合后的图形文件,经过符号设计、色彩设计、图面配置等一系列编辑处理过程,最终形成专题地图文件。

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