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基礎影像圖制作

TM有7個較窄的光譜段,光譜分辨率較高,針對性強,其中TM3(0.63~0.69μm),為可見光最佳波段,廣泛用於地貌、巖性、土壤、植被等方面;TM4(0.76~0.90μm),對植物類型差異敏感,主要用於生物量調查,長勢測定;TM5(1.55~1.75μm),反映含水量敏感,用於土壤濕度、植物含水量調查、水分狀況研究;TM7(2.08~2.35μm),為地質學家追加的波段,區分主要巖石類型,巖石水熱蝕變,探測與交代巖石有關的黏土礦物等,上述四個波段數字圖像是地學分析中常用的信息源。研究區植被覆蓋多變(低矮灌叢、高寒草甸及高寒荒漠),地貌類型復雜(低山丘陵、深切割高山、高海拔平原),第四系覆蓋程度也有很大不同。須根據各調查區地質、地理、氣候、植被等特點通過反復試驗,選取合適的波段組合,以擴大應用效果。

由於陸地衛星成像時受傳感器、遙感平臺(衛星)和地球本身自轉三方面因素影響,遙感圖像在其成像過程中不可避免發生幾何畸變,必須經過幾何精校正才能保證工作精度,並同其他信息配準套合。根據本項目的工作精度要求,采用二元二次多項式待定系數法,其數學模型為:

雲南省煤炭資源遙感地質研究

雲南省煤炭資源遙感地質研究

式中,Ui、Vi為第i點的圖像坐標(行列號);

xi、yi為第i點對應的地面坐標;

an、bn,n=0,1,2,…為多項式系數。

為了減少幾何校正過程中重抽樣產生的邊緣信息損失和局部對比度降低,首先應用PCI(PCI GEOMATICA)或ENVI(The Environment for Visualizing Images)等圖像處理軟件對基礎影像圖各合成波段進行對比度擴展或頻率濾波予處理,然後利用1∶10萬地形圖均勻選取地面控制點GCP(Ground Control Point),通過坐標轉換函數,把各控制點從地理空間投影到圖像空間,對各個波段進行幾何精校正處理。校正的精度取決於所選地面控制點的精度、數量和分布,地面控制點的選取遵循如下原則:均勻分布在圖像內;在圖像上目標小、特征明顯、易於識別、有精確的定位識別標誌,如公路拐彎點、河流汊口、山地高程點、溝谷交匯處及壹些微地貌特征點;在1∶10萬地形圖上平均每幅選取5~10個控制點。地面控制點選好後,再選擇校正多項式進行計算,校正多項式的次數越高,精度也越高,但同時在遠離控制點的地方變形也越大,本次工作的校正多項式選用三次。同時,還對地面控制點進行均方根誤差檢驗,結果表明校正誤差小於1個像元,校正後的圖像完全能夠滿足成圖精度要求。

由於本次工作的對象主要為控煤構造和含煤地層以及含煤地層所處的外圍地質體,所以要適當增強巖石、土壤類型及相關信息的判別。TM圖像***有7個波段,各波段辨別地物的能力和用途各不相同。TM3波段是土壤邊界、地質體邊界識別的最有利光譜區;TM4波段對地質構造邊界及隱伏構造地質體的識別效果較好;TM7波段適用於地質填圖和地質調查。綜合考慮上述因素,結合研究區氣候潮濕、植被繁茂等特點進行反復試驗,最終選擇TM4、7、3為最佳合成方案。

利用1∶20萬和1∶5萬地形圖均勻選取地面控制點,應用PCI圖像處理軟件對ETM+圖像分別進行1∶20萬和1∶5萬幾何精校正和圖像數字鑲嵌處理,處理誤差不大於1個像元;其次,根據ETM+圖像各波段的應用特點和工作對象、區內地質體及地質構造的發育特征,選擇易於目標識別的7、4、3最佳波段合成方案進行假彩色合成;再分別對ETM+743合成圖像進行地理註記等要素的復合處理,最終制成滿足1∶20萬和1∶5萬調查工作精度和質量要求的ETM+衛星遙感影像圖(圖2-1)。

圖2-1 雲南昭通地區ETM4/7/3波段合成圖像局部

在對ETM+和SPOT2 圖像分別進行1∶5萬幾何精校正和圖像數字鑲嵌處理的基礎上,選擇易於目標識別的最佳波段組合進行假彩色合成,ETM+圖像采用7、4、3波段合成方案,SPOT2選用全色波段;其次,對ETM+743和SPOT2兩種不同的影像數據進行融合處理(其空間分辨率為10m);再對ETM+743+SPOT2融合圖像進行地理註記等要素的復合處理,最終制成滿足重點含煤區1∶5萬調查工作精度和質量要求的ETM+SPOT2衛星遙感影像圖。

圖像鑲嵌時選擇處於研究區中央的圖像作為標準像幅,以後的鑲嵌工作都以此圖像作為基準進行,有利於控制整體圖像的精度、色彩、色調等效果。例如,芒棒區132/43單幅圖像不需要做鑲嵌工作;中甸區選取的標準像幅景號為132/41,然後以標準像幅為中心,由中央向四周對132/40、131/41兩景圖像進行鑲嵌;永勝區選取的標準像幅景號為131/41,然後對131/42幅圖像進行鑲嵌。祥雲地區遙感影像圖景號為131/42,昭通地區選取的遙感圖像為130/40。鑲嵌時在重疊區之外的像元保持原灰度值不變,重疊區內同名像元的灰度值進行加權平均,計算結果作為重疊區內像元的灰度值。在鑲嵌過程中,即使對兩幅圖像進行了色調調整,但兩幅圖像接縫處的色調也不可能完全壹致,為此還需對圖像的重疊區進行色調的平滑,這樣才能在鑲嵌後的圖像中無接縫存在。

為了使基礎圖像便於解譯以及與常規資料進行對比分析,本次工作將地理坐標、文字註記、工作信息等內容制作成矢量格式與影像圖進行套合,最後按1∶20萬和1∶10萬比例尺輸出影像圖。