北京建筑大学 遥感基础 第七次课 遥感技术在测绘中的应用课件

1、遥感技术在测绘中的应用 吕书强北京建筑大学序遥感图像在测绘中主要被用来：测绘地形图制作正射影像图经专业判断读后编绘各种专题图使用现时的遥感图像补测和修编地形图和地图特殊条件下，如云覆盖、森林覆盖、水下、雪原上测绘地形图等所测绘的地形图或地图已是数字形式，通过格式变换直接存入GIS的数据库，修测的内容可以更新GIS数据库。 主要内容制作卫星影像地图卫星影像修测地形图陆地地形图测绘浅水区的地形测绘南极冰与地形地貌测绘一 制作卫星影像地图利用各种传感器的影像制作卫星影像图，先在所需制作影像图的区域内，均匀选取一些控制点，点数与区域大小和选择的纠正模型要求有关，区域面积大，适当多选一些。点的坐标可根据

2、比最后制作影像图大一个等级的比例尺的地形图上读取或用GPS或其它测量工具实地测定。根据卫星影像的分辨力和粗加工处理后残余变形误差的特点，按规范要求对影像精加工处理后平面误差在11.5个像之间才能制作影像图，而用于一般判读目的时，残余误差可放宽到23个像元。卫星影像与影像图比例尺之间的关系表卫星影像名称分辩力按规范规定最大成图比例尺仅用于一般判读的成图比例尺MSS79m1:5000001:250000TM30m1:1000001:50000SPOT（14）20m，10m1:500001:250000IRS（全色）5.8m1:250001:20000IKONOS（全色）1m1:100001:500

3、0要点纠正方法采用多项式拟合法或共线方程法等，制作成假彩色卫星影像图。 跨景制作影像图时，尽量选择同一季节的影像，并须作影像基色和反差调整处理和镶嵌边平滑处理 对于高差很大的地区，应考虑投影差改正，尤其是高分辨力影像，如IKONOS必须作投影差改正 要点影像图上尚需加标一些地物要素，有些可以直接从图像上判读提取，如公路、铁路、城镇、机场等。必要时可以采用各种增强方法，如公路和铁路用不同的专题色填绘。对于图像上很难判读的一些地物要素，如境界、等高线中的计曲线、独立地物等，需采用地图数字化方式或直接利用GIS中的地图数据库的地物要素的矢量数据，经矢量一栅格变换后与影像配准并复合。武汉市彩色卫星影像

4、地图左图为武汉市彩色卫星影像图，比例尺1：100000，采用分类融合，由三个不同时期的TM影像镶嵌而成，已将镶嵌缝平滑处理，整幅影像色调协调一致。南极山地彩色卫星影像地图南极Grove山地彩色卫星影像图，采用星上参数纠正，平面精度200米以内，保证了首次进入该地区的中国南极考察队安全顺利地完成科学考察任务。 二 卫星影像修测地形图 利用卫星影像修测地形图速度快，费用低。因地形一般情况下不会发生大的变化，因此主要修测城镇居民地、道路交通、水系及部分地物类型。还应对变化的地名进行更改。修测地形图比例尺要求修测地形图的比例尺一般比制作影像图的比例尺小一倍，如：TM图像只能修测1:250000比例尺的

5、地形图SPOT（多光谱）图像修测1:100000比例尺的地形图。修测1:50000比例尺地形图最好使用分辨力在5米左右的卫星影像，如IRS1C上的全色影像分辨力为5.8m；SPOT全色影像分辨力10米，勉强可用于该比例尺地形图的修测。IKONOS影像分辨力为1米，可用于1:10000比例尺地形图的修测。卫星影像修测地形图主要步骤被修测的地形图应数字化后形成数字栅格地图（DRG）或数字矢量地图（DLG）；利用DRG或DLG对卫星影像进行纠正；将DRG或DLG与纠正后的影像进行叠合，然后去除DRG或DLG上已变化了的地物，绘上变化后的地物，形成更新后的地形图；根据国家测绘局规范的规定，更新地物一律

6、用紫色表示，以示区别。下图为某地区地形图修测的全过程。 1：5万地形图修测工艺流程图 利用IRS1C上的全色影像与TM融合后修测1:50000地形图的工艺流程图。IRS-1C全色卫星影像（分辨率5.8m）同一地区的原始地形图（DRG）修测后的地形图（1：50000） 三 陆地地形图测绘 使用航空像片测绘地形图的技术已相当成熟，但航空像片覆盖面积小，全世界那么大的地方不可能在短时间内拍摄全部的陆地，并且价格昂贵。而卫星像片覆盖面积很大，能在短时间内对全球摄影一遍，还可进行重复摄影。随着分辨力的提高，测图比例尺也在不断提高，如IKONOS获取的立体图像能测绘1:2.5万比例尺的地形图。美国使用像幅

7、为2346cm的大像幅像机，在低高度轨道的航天飞机上对地面进行立体摄影，基线高度比达1.2，纵向重叠达80，在立体测图仪上也能测绘1：5万比例尺的地形图。不同方案SPOT5图像的高程信息提取方法 3Camera立体测图卫星 其它用于立体测图的卫星 资源三号资源三号2012年1月9日,我国成功发射了第一颗民用三线阵立体测图卫星资源三号测绘卫星,配置2台分辨率优于3.5 m、幅宽优于50 km的前后视全色TDI CCD相机1台分辨率优于2.1 m、幅宽优于50 km的正视全色TDI CCD相机1台分辨率优于5.8 m的多光谱相机为保证精度和可靠性,采用大平台、并配置双频GPS以及多个陀螺,经过处理

8、,资源三号无控制点直接定位优于15 m,带控制点高程精度优于3 m,平面精度优于4 m,完全满足150 000测图精度。IKONOS立体像对特点： 同轨立体； 重叠度约100%； 收敛角：30-45度； 基高比：0.54-0.8723IKONOS 地图投影立体影像产品实际上是两个满足一定条件，但是独立不相关的影像影像具有地理坐标, 北向上；立体测图和提取DEM之前，必须转换成核线影像地图投影影像核线像对左片核线像对右片北24IKONOS 核线投影立体影像产品 Epipolar（核线）影像数据产品已经建立起影像核线相关 在影像坐标上, 核线上所有点有同一y坐标, 与x轴保持平行 可以直接进行三维

9、立体测图和提取DEMEpipolar（核线）影像核线示意图核线像对左片核线像对右片北25四 浅水区的地形测绘 电磁波对水有一定的透射能力，因此传感器除了接收到水面的反射辐射外，在某种情况下还接收到透过水层底面上反射回来的电磁波，这就有可能用这种信息来测量水深或水底地形。为了进行这样的工作，必须对水透射电磁波的特性进行研究。主要集中在两个方面：一是水对哪些波区的电磁波有透射特性，透射强度与水深的关系；二是水质对电磁波透射和反射的影响。四 浅水区的地形测绘 根据实验测定清洁水层与太阳光谱透过率的关系可知0.3-0.6m的蓝绿色光透过率最大。在水深10m处还有170以上的太阳辐射能，其它波区相对比较

10、小。近红外区吸收严重，透过率更小在蓝绿波段的卫星像片上，清洁水在不同的水深处表现出不同的灰度。测绘等水深线可以使用密度分割方法，反射亮度相同的地方被认为是一样的深度。美国还使用过两种不同透过率的波段的图像的亮度值来求水深 浅海地形测量方案该方案运用三种方法和必要的各种基础和参考数据进行综合浅海地形测量其中遥感影像反演浅海地形只能测绘030m，它需要GPS数据和双介质摄影测量数据，从陆上引入高程和坐标并加强测绘精度双介质立体摄影测量只能测绘010m，其精度较高，可改善遥感影像反演浅海地形对于30m50m浅海地形，使用重力场反演作为补充，再运用双介质立体摄影测量，遥感影像反演浅海地形数据及多波束海

11、深测量数据进行内插和联合平差提高测量精度。五 南极冰与地形地貌测绘 冰面高程信息提取 在南极大陆，大片冰盖，白茫茫一片，无论航空照片或卫星照片，雪面的高强度反射，使影像一片白，很难观测立体。 在热红外区，影像的亮度值与地面温度和发射率有关，雪面反射在这个波区很弱，地面的温度是随高度而下降，在南极大陆特殊环境条件下，全为冰雪覆盖，其发射率为一常数（据测定东南极中部冰盖的发射率=0.70），因此有可能利用热图像来提取南极冰盖表面的高程信息。TM6是一个热图像，其光谱响应范围是10.412.5m。五 南极冰与地形地貌测绘冰貌信息提取 冰貌的测绘是通过对图像的机助目视判读方法实现的。主要依据各种冰川类

12、型在图像上的空间特征和光谱特征进行判读。对于TM七个波段，在冰上反映冰貌空间和光谱特征最好的是TM4、3、2。TM1只能区分冰雪与非冰雪的界线TM5、7可调查湿度，冰雪溶解特点等TM6如前所述提取冰面高程信息。图像采用分类增强的方式，使各种冰貌类别以最佳色调显示，具体判读要依据冰川的类型来进行。五 南极冰与地形地貌测绘冰貌信息提取 冰川是一种密实程度不同的冰雪堆积物，它在地心引力场自重作用下运动。它以降雪形式补给冰川系统的物质，又通过各种过程，包括冰面消融、升华和冰山崩解等消耗冰川物质，在冰川物质的收支过程中，冰川运动将冰川物质重新分配以求达到新的平衡状态。按冰川的大小和下伏地形状况，可分成不

13、同类型的冰川，主要的类型有冰盖、冰坡、溢出冰川、大冰沟、冰丘、冰裂缝、冰山、海水、冰架等，它们的外貌特征不同。各种冰貌类型的判读特征如下。冰盖 呈连续的冰体，永久冰冻。复冰厚度边缘厚几十米，大部分为几百米和几千米厚，中山站南部冰盖是南极冰盖边缘很小一部分。冰盖表面平缓，一片亮白，其上有其它各种冰貌类型分布。 冰坡 中山站以南地区，冰上地形从海边的0m开始至80km处，海拔达1500m（见图），是由于冰下地形的走势和冰雪从冰盖中部向外移动及堆积成的一个大陡坡。 溢出冰川 是从冰盖和冰帽经过由冰碛和山体围成的特殊谷地向外流出形成。本区的溢出冰川主要也是冰盖下移时，受下伏地形和冰碛等的影响形成宽窄不

14、同的冰流。在图像上的特征是纹理结构明显，冰川舌部有许多冰裂缝，形成棋格状和沿冰川流动方向的许多流苏状沟条，把冰川的宽度、形状和流向表现得一清二楚。 大冰沟 溢出冰川的中上游部分，冰盖向外移动，堆积物聚集在大冰沟中向外流去。大冰沟宽而平，表面覆雪，明显的冰裂缝很少，由于沟边有一定比高，阴影能显示出冰沟的走向和形状。 冰丘 呈穹形的冰川，也称冰帽，一般覆盖在高地地区。本区在斯托尼斯半岛上有个小冰丘，阴影和向阳坡反差逐渐变大，形成明显的圆馒头状隆起。 冰裂缝 冰从高处往低处移动时，受地形和其它因素影响，产生许多裂隙，有的深达几百米，称冰裂缝，本区在各种冰川舌上和陡坡上发育明显，阴影作用下反差大，纹理明显，有条状、棋格状和雨裂状等。 冰山 大部分冰山是由于冰川伸入海中崩裂而形成，又随海流和强风推动而漂离海岸。冰山分布在海岸边和海湾中，其光谱亮度比海冰高，从图像上能明显地区分。其形状是孤立的大块和小块冰山，有时是串珠状，由于溶化和风蚀作用，有明显的起伏变化，从形状上能与海水明确分开