CN1690844A - 正地貌遥感影像图制作方法 - Google Patents
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Abstract
正地貌遥感影像图制作方法是根据传统的遥感制图方法，利用遥感数据获取时太阳的方位角、入射角，通过辐射和阴影纠正形成正地貌因子，然后通过数据融合形成符合人们视觉习惯的正地貌遥感影像图。其特点是图像的生成仅依赖于原始卫星数据，无需DEM，可实现多种比例尺成图，适于第四纪地貌、土地监测、地质灾害、地质找矿、水文勘测以及军事等领域生产应用与研究。
Description
技术领域：
本发明涉及遥感图像的精纠正、图像的配准、信息增强、数据融合及图幅整饰，属于遥感图像处理及制作领域。
背景技术：
随着数字城市、数字国土和数字地球等一系列地理信息系统的实施与发展，遥感图像以其所含的丰富信息量和直观的表达，越来越受到普遍重视，越来越为不同领域、不同阶层的人所利用。但传统的遥感影像图，在目视判读中多造成错觉，特别是没有遥感背景知识的人往往把河流看成山脊、把山脊看成河流，应用起来给人们造成很大的麻烦。而以数字高程模型(DEM)为高程的三维遥感影像虽有很大的优越性，但在描述二维信息方面很不方便。多年来，遥感制图者，总是希望把遥感图制作成符合人类视觉习惯的正地貌影像图，更好地服务于社会。该发明正是解决了这一制图方法。
发明内容：
本发明正是针对传统遥感影像图(负遥感影像)和基于DEM的三维遥感影像图的一些不足，提供了一套正地貌遥感影像图制作技术。
本发明包括如下内容：
1、遥感图像的精纠正
遥感图像的精纠正根据遥感影像获取时太阳的入射角、地形地貌特征，选用多项式或物理模型进行纠正。
2、遥感地貌因子图像的生成
(1)多源遥感图像地貌因子的确定
对于美国陆地卫星5号星专题制图仪(TM)图像通过主成分分析把反映地貌特征的组分作为地貌组分图像；对于美国陆地卫星7号星专题制图仪ETM图像，通常把全色波段作为地貌因子；对于多光谱与高分辨率进行融合的图像，通常把高分辨率的全色波段作为地形因子。
(2)正地貌因子图像的形成
利用遥感遥影像获取时太阳的方位角、入射角参数，通过辐射及阴影纠正形成正地貌因子。其算法如下：
G(X，Y)＝K*COS(γ)/sin(θ)*G′(x，y)
其中G(X，Y)为正地貌因子的灰度值
G’(x，y)为原始地貌因子的灰度值
θ为原始的入射角
γ为原始的方位角
K为改正系数
3、数据配准
配准方式可采用相对配准或绝对配准。相对配准是以某一图像为基准，经过坐标变换和插值，使其它图像与之配准。绝对配准是将所有的图像校正到统一的坐标系。
4、数据融合
正地貌遥感影像图是多光谱图像(光谱信息)和正地貌因子(地貌信息)利用IHS变换进行融合而成。
5、遥感图整饰
在有关的遥感图像处理软件中进行公里格网和注迹的添加及其他整饰，输出成图。该发明(见图1)的特点是：
1、把传统的卫星图像转换成符合实际地形特征的立体显示；
2、图像的生成仅依赖于原始卫星图像，无需DEM数据；
3、进一步提高卫星影像的目视解译效果；
3、加快遥感解译速度；
4、可实现多种比例尺成图，适于第四纪地貌、土地监测、地质灾害、地质找矿、水文勘测以及军事等领域生产应用与研究。
附图说明：
图1为某地区传统遥感影像图；
图2为同一地区正地貌遥感影像图
其中①山脊 ②河流
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术实施方案作进一步描述。
1、遥感图像的精纠正
遥感图像在成像时，由于成像投影方式、传感器外方位元素变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素的影响，使获得的遥感图像相对于地表目标存在一定的几何变形，图像上的几何图形与该物体在所选定的地图投影中的几何图形产生差异，产生了几何形状或位置的失真。主要表现为位移、旋转、缩放、仿射、弯曲和更高阶的歪曲，只有消除这种差异，才能产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。
遥感图像的精纠正将根据遥感影像获取时太阳的入射角、地形地貌特征，分别选用多项式或物理模型进行纠正。
2、遥感地貌因子图像的生成
我们知道客观世界在影像上是通过其色、形两个方面来表达的。色指影像的色调、颜色、阴影等，其中色调与颜色反映了影像的物理性质，是地物电磁波能量的记录，而阴影则是地物三维空间特征在影像色调上的反映；形指影像的图型结构特征，如大小、形状、纹理结构、图型格式、位置、组合等。它是色调、颜色的空间排列，反映了影像的几何性质和空间关系。阴影是因光源倾斜照射，地物自身遮挡而造成影像上的暗色调。由于我国大部分领土在北回归线以北，日照主要来自南方，所以阴影是落在山的北侧，与一般人对于光影应该在物体下方的立体视觉习惯正好相反，因此要改变影像的三维空间特征在影像上的表现，需从阴影入手，通过改变光源的入射方向、入射角，近而实现改变影像三维空间特征立体显示效果。
(1)多源遥感图像地貌因子的确定
A、对于TM图像
利用可见光波段即波段1、波段2、波段3进行信息重组，把反映地貌特征的组分作为地貌因子。通常采用主成分分析，一般PC1反映地貌信息。
B、于ETM图像，通常把全色波段作为地貌因子。
C、对于多光谱与高分辨率进行融合的图像，通常把高分辨率的全色波段作为地形因子。
(2)正地貌因子图像的形成
利用遥感影像成像时太阳的方位角、入射角参数，通过辐射及阴影纠正形成正地貌组分图像。其算法如下：
G(X，Y)＝K*COS(γ)/sin(θ)*G′(x，y)
其中G(X，Y)为正地貌组分图像的灰度值
G’(x，y)为原始地貌图像的灰度值
θ为原始的入射角，γ为原始的方位角
K为改正系数
3、数据配准
在进行正地貌遥感影像图的制作过程中要涉及到不同时相、不同分辨率的遥感数据，只有进行影像配准，才能将同一地区不同传感器、不同日期、不同波段或传感器在不同位置获取不同特性的影像在几何上互相匹配，实现影像与影像间地理坐标及像元空间分辨率上的统一。
配准方式可采用相对配准或绝对配准。相对配准是以某一图像为基准，经过坐标变换和插值，使其它图像与之配准。绝对配准是将所有的图像校正到统一的坐标系。
4、数据融合
数据融合即是将多源遥感数据在统一的地理坐标系中，采用一定的算法生成一组新的信息或合成图像的过程。对正地貌遥感影像图而言，图像融合主要是获取多光谱图像的光谱信息(即低频信息)和地形因子的空间信息(即高频信息)。融合时，地形因子的空间信息和光谱信息均被融入融合后的图像，所以要使融合图像保持多光谱图像的色彩，就要抑制地形因子的低频信息对融合后正地貌遥感影像图的干扰。通常采用高通滤波对地形因子图像的低频信息进行过滤。
然后利用IHS变换进行融合。
首先将多光谱图像由RGB空间正变换到IHS空间，利用地形因子替换I，再反变换到RGB空间。其算法如下：
正变换：I＝R+B+G H＝(G-B)/(I-3B) S＝(I-3B)/I
反变换：R＝I*(1-2S-3SH)/3 G＝I*(1-S-3SH)/3 B＝I*(1-S)/3
5、遥感图整饰
在有关的遥感图像处理软件中进行里格网和注迹的添加及其他整饰，输出成图。
Claims (2)
1、一种正地貌遥感影像图制作方法，其特征在于包括如下步骤：
1)感图像的精纠正，形成一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。
2)正遥感地貌因子图像的生成，根据不同类型的遥感数据选者遥感地貌因子图像，根据遥感数据获取时太阳的方位角、入射角参数，通过辐射和阴影纠正形成正遥感地貌因子图像。
3)数据配准，实现同一地区不同传感器、不同日期、不同波段或传感器影像与影像间地理坐标及像元空间分辨率上的统一。
4)数据融合，采用高通滤波过滤地形因子的低频信息。然后利用IHS变换进行融合形成符合人们视觉习惯的正地貌遥感遥感影图。
5)遥感图整饰，在有关的遥感图像处理软件中进行公里格网和注迹的添加及其他整饰，输出成图。
2、如权利要求1所说的正地貌遥感影像图制作方法，其特征在于形成正遥感地貌因子图像的计算公式为：
G(X，Y)＝K*COS(γ)/sin(θ)*G′(x，y)
其中G(X，Y)为正地貌因子的灰度值
G’(x，y)为原始地貌因子的灰度值
θ为原始的入射角
γ为原始的方位角
K为改正系数
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