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关于卫星遥感影像处理技术及应用实践
摘要:为保证卫星遥感影像处理技术得到良好运用,本文首先介绍此项技术的特点,如实时性与高效性、高精度与高分辨率等,其次分析此项技术的应用要点,最后提出具体应用实践,获得比较好的效果,以期为相关人员提供一定借鉴和参考。
关键词:卫星遥感影像处理技术;测绘更新地形图;城市规划;土地现状调查
引言:
因为城市建设速度的不断加快,测绘工程技术越来越先进,正在朝着现代化与智能化方向发展。卫星遥感影像处理技术是一种数字化信息处理技术,所获得的影像信息,可存储到空间系统当中,工作人员运用可视化与符号化技术,将各项技术运用到不同领域。为确保此项技术获得有效运用,本文着重分析此项技术应用要点,具体如下。
1技术特点
1.1高效性与实时性
此项技术可以高效获得数据,具备较好的处理能力,可对地球表面信息进行实时监测与更新。此种高效性与实时性,使得此项技术可以快速响应各类自然灾害和环境变化等多种突发性事件,为决策者提供准确数据。
1.2高精度和高分辨率
因为卫星遥感技术的全面发展,现阶段的卫星遥感影像已具备较高精度与分辨率,工作人员可更为清晰观察到地球表面各项细节,比如地表覆盖和地形地貌,以及城市规划等等。
1.3应用范围广
此项技术的应用范围非常广,涉及环境保护和城市,以及农业监测和灾害预警等多方面,通过应用此项技术,可帮助工作人员全面了解地球表面各类信息,为各个行业的健康发展提供良好支持。
1.4数据处理和分析自动化水平较高
因为人工智能与机器学习技术的快速发展,此项技术的数据处理与分析已经实现自动化,可快速处理海量遥感数据,提取出有用信息,为后续决策提供良好依据[1]。
1.5数据共享
当前社会,数据共享与合作已成为一种全新发展趋势,利用此项技术,可提高数据共享水平,加强数据共享,可帮助工作人员更为全面掌握地球表面信息,促进不同领域之间的良好合作与交流。
2主要技术
2.1影像纠正处理
在处理遥感影像期间,影像纠正处理占据关键地位,其可以消除影像几何畸变与辐射畸变,提升影像质量与精度,为后期的信息提取与监测提供良好数据基础。
影像纠正处理包含两方面内容,分别是几何纠正与辐射纠正,几何纠正指的是采用合理的数据模型与算法,将遥感影像当中的像元坐标转换成真实的地理坐标,将影像几何畸变有效消除。此过程需借助地面控制点或高程模型等数据,采用拟合与插值方法,构建影像和地面间的映射关系,进而达到几何纠正目标。
辐射纠正指的是将遥感影像的辐射畸变消除,让影像当中的亮度值,可以更好反映出地表反射与辐射状况。辐射纠正包含大气纠正与辐射定标等两方面内容,大气纠正指的是将消除大气对遥感影像带来的影响,比如大气散射与吸收,以及反射等等,让影像的亮度值更加准确、可靠。辐射定标可以将遥感影像上的亮度值转化成实际物理量,比如反射率与辐射亮度等等,为后期的信息提取与监测提供便利。
在影像纠正处理期间,要特别注意以下问题:
第一,选取适宜的纠正方法与模型。结合遥感影像特点与实际应用需求,选取适宜的纠正方法与模型,由此可保证纠正结果更加准确。
第二,科学选择地面控制点与高程模型等各类辅助数据,由此能提升几何纠正的稳定性与精度。与此同时,还要注意影像预处理与后续处理,由此可提升影像质量与可读性。
2.2影像融合处理
2.2.1数据源选取和匹配
影像融合的主要前提是具备适宜的数据源。所以,在选取数据源期间,要综合考虑影像分辨率和覆盖范围,以及时间分辨率等多项因素,保证不同数据源间具备协同性与互补性。针对不同的数据源,还需加强预处理,比如几何校正与辐射定标等等,由此可确保数据具备可比性与一致性。
2.2.2选取融合算法
影像的融合算法选取,对最终的融合效果影响较大。当前,常见的融合算法包含基于像素的融合与基于特征的融合等等,在选取融合算法期间,要全面考虑算法性能与稳定性,进而有效满足实际应用场景需求。比如,针对高分辨率遥感影像融合,可采用基于像素的融合算法。
2.2.3评估融合效果
针对融合效果进行有效评估,是影像融合处理的核心环节,常见的评估方法包含主观评价方法与客观评价方法,主观评价指的是采取目视方法,对比融合前后影像,评估最终融合效果。和主观评价方法不同,客观评价需采取多项指标,比如融合影像信息量和清晰度,以及色彩的保真度等等,针对最终的融合效果实施量化评估,通过加强评估,可对融合算法与参数进行优化,提升融合效果与应用价值[2]。
2.4.2融合影像的有效运用
应用融合影像,是影像融合的主要目的,经过融合之后的影像,可运用到多个领域,比如城市规划与环境监测,以及灾害预警等,在具体应用环节,要结合实际需求,针对融合影像实施深入处理与分析,提取出具备利用价值的信息与特征,为后期决策提供有力支撑。
2.3影像镶嵌与裁切
卫星遥感影像处理技术作为地理信息系统与遥感科学的主要组成部分,在获取地表信息、监测与分析中具备重要作用。影像镶嵌和裁切作为技术应用的主要环节,可有效提升影像数据的准确性与使用效率,以及美观度。
2.3.1影像镶嵌
所谓影像镶嵌,指的是将多幅遥感影像,按特定地理坐标与投影方式,拼接为连续、无缝整体,此过程包含以下内容:
首先,提升坐标系统的统一性。在镶嵌前,要保证全部待镶嵌影像数据采取同一个坐标系统,可通过地理坐标转换或者投影变化得以实现,保证各个影像间可以准确对齐。
其次,保持色彩平衡和校准。因为不同时间与不同传感器所获得的影像,可能会存在色彩差异,故需开展色彩平衡与校准,确保镶嵌之后的影像总体色彩一致。
最后,无缝拼接。影像镶嵌期间,需正确处理影像之间的接缝,保证接缝位置自然过渡,不能表现出明显拼接痕迹,一般会采取羽化或者平滑技术。
2.3.2影像裁切
裁切是结合研究所需的应用场景,在原始遥感影像当中提取出特定区域,或者感兴趣区域,在裁切期间,要注意以下问题:
第一,合理界定裁切范围。根据具体应用需求,合理划定裁切区域边界,确保提取的信息准确、完整。
第二,确保地理坐标与投影信息的准确性。在裁切过程中,要保持原始影像地理坐标与投影信息,为后期数据处理与分析提供便利。
第三,加强数据质量评估。裁切之后的影像,需开展质量评估,检验其是否满足后期应用要求,比如分辨率和信噪比等各项指标是否满足要求[3]。
3应用要点
3.1在测绘更新地形图当中的应用要点
3.1.1数据源选取和处理
选取适宜的数据源,是提升卫星遥感影像处理质量的核心,在选取数据源的过程当中,需综合考虑到地形图覆盖范围和分辨率,以及时效性等多项因素,针对获得的各项原始影像数据,需加强预处理,将影像当中的畸变与噪声快速消除,提升影像质量。
3.1.2影像匹配和几何纠正
影像匹配是地形图更新当中的核心环节,针对新旧影像进行比较,有效识别出地物变化,并及时更新。几何纠正是确保影像精度的主要手段,针对影像内部几何畸变进行纠正,可保证影像和实际地形一致。
3.1.3信息提取和识别
在处理完毕的影像当中,运用遥感图像处理软件,可实现信息提取和识别,具体包含地物类型和分布,以及范围等数据的提取,利用这些信息,可为地形图更新提供有力数据支撑。
3.1.4地形图更新和制作
根据提取与识别到的信息,可更新地形图。更新内容主要包含地物的增加与删除,以及变化,包括地形特征修正等[4]。在更新期间,要确保地形图连贯、完整,然后将更新完毕的地形图制作并输出,供用户使用。
3.1.5质量控制和评估
地形图更新结束后,需对其开展质量控制和评估,检验更新内容是否准确、完整,加强质量控制和评估,能够保证更新之后的地形图符合使用需求,为有关决策提供良好依据。
3.2在城市规划当中的应用要点
第一,明确规划需求与目标。全面分析城市现状和未来发展趋势,确定重点区域,结合各项信息,工作人员可选取适宜的卫星遥感数据源。
第二,针对获得的卫星遥感影像实施预处理,具体包含辐射定标和几何校正,以及大气校正等几个步骤,加强预处理,能够提升影像质量。
第三,预处理结束后,工作人员需采用专业遥感影像处理软件,对影像进行有效分析与解释,包含影像分割与分类,以及识别等各项操作,由此可提取出城市规划所需地表数据。比如,可运用遥感影像,识别出城市建筑和道路,以及绿化等多项要素,获得城市用地类型和空间布局等多项信息。
第四,提取地表信息之后,工作人员可运用各项数据实施城市规划决策,比如,可结合遥感影像提供用地类型与空间的布局信息,由此可更好分析城市未来发展潜力,以及交通状况,并根据规划目标与需求,制定出适宜的规划方案[5]。
第五,规划人员需将规划方案和遥感影像有效叠加,由此可验证规划方案的合理性与可行性。通过加强叠加分析,能够找到规划方案当中存在的不足与问题,进行有效调整与优化。
3.3在土地现状调查中的应用要点
在土地现状调查过程中,运用卫星遥感影像技术特别重要,具体流程见图一。
首先,收集卫星遥感影像数据,对收集的数据实施预处理,提升数据的可靠性与准确性。
其次,影像分割和特征提取。运用影像分割技术,对土地覆盖类型实施初步的划分,比如森林和水体,以及城市等等,然后运用特征提取技术,自影像当中提取各类地物纹理与形状,以及大小等多种特征信息,为后期的分类与识别提供准确数据。
再次,分类与识别阶段,此阶段可采取多种技术与方法,比如监督分类与非监督分类,包括深度学习等等,能够自动提取出影像内部深层次特征[6]。
最后,对最终的分类结果实施后处理与精度评估。后处理主要包含去除小图斑与平滑边缘等多项操作,能够提升分类结果的实用性与视觉效果。经过评估主要是对比分类结果和实际地面真实状况,计算出具体的分类精度和用户精度,以及生产精度等多项指标,用来评估最终的分类结果是否准确、可靠。
3.4在环境监测当中的应用要点
将卫星遥感影像处理技术应用到环境监测当中后,可对具体环境监测结果进行分析,进而有效评估出生态环境质量,例如,针对时间序列遥感影像进行分析,可监测到地表植被生长变化情况。或采取水体遥感影像,分析出水体污染情况和水质变化情况,这些监测分析结果,能够为环境保护与管理提供良好依据。
3.5案例分析
此项技术具备宏观与客观等多项优点,在地球资源调查和开发,以及土地治理和环境监测当中均有应用,可还原出广谱信息,提高遥感影像分辨效果。例如,在分析综合陆地卫星TM影像时,此影像已进行辐照修正与初步几何修正,经过精确修正之后的影像和地形图处于同一个坐标,在空间层面彼此吻合,可更好比较、分析最终所生成的影像,为后续的解析与解读提供便利。
4结语:
综上所述,本文重点介绍了卫星遥感影像处理技术的应用要点,将其应用到土地现状调查、环境监测、城市规划和测绘更新地形图当中,能够获得比较好的效果,因此,可以为相关工作人员提供比较好的借鉴与参考。
参考文献:
[1]薛民.遥感影像处理技术在第三次国土调查中的应用研究[J].江西测绘,2021,(04):30-31+35.
[2]王劲,陈钊,白穆,等.大数据环境下的CIPS多租户集群式生产系统影像处理应用与分析[J].测绘技术装备,2021,23(03):39-42.
[3]张永军,万一,史文中,等.多源卫星影像的摄影测量遥感智能处理技术框架与初步实践[J].测绘学报,2021,50(08):1068-1083.
[4]周碧莲.高分辨率遥感卫星影像快速生产典型问题处理方法的探讨[J].华北自然资源,2021,(04):88-90.
[5]赵秋阳,李明喜,邓连生.基于遥感数据的黄石市地表温度时空变化研究[J].湖北理工学院学报,2020,36(03):26-31.
[6]吕玉凤,邹蒲,肖俊,等.高分辨率国产卫星遥感影像在河长制监测中的应用[J].陕西水利,2020,(02):97-99+102.
作者简介:杨瑞云,女,1975年5月生,汉族,河南漯河人,硕士研究生,副研究员,主要从事航天遥感相关工作。

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