導(dǎo)語(yǔ)：林業(yè)工作遙感影像及處理要點(diǎn)一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

1遙感影像概況

1.1遙感影像基本定義及介紹

遙感技術(shù)自誕生之日起，應(yīng)用逐步延伸至我們?nèi)粘Ｉ畹拿總€(gè)角落。1943年德國(guó)開(kāi)始利用航空相片制作各種比例尺的影像地圖。1945年前后美國(guó)開(kāi)始產(chǎn)生影像地圖，我國(guó)在20世界70年代開(kāi)始研制影像地圖。[1]在日常工作中，我們常常接觸到遙感影像，談及遙感技術(shù)及其應(yīng)用。那么具體是指什么呢？所謂遙感影像，是指紀(jì)錄各種地物電磁波數(shù)據(jù)而生成的各種格式的影像數(shù)據(jù)，在遙感中主要是指航空影像和衛(wèi)星影像。目前遙感影像圖無(wú)論在農(nóng)業(yè)的土地資源調(diào)查，農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況及其生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，還是在林業(yè)的森林資源調(diào)查，監(jiān)測(cè)森林病蟲(chóng)害、沙漠化或是在海洋資源的開(kāi)發(fā)與利用，海洋環(huán)境污染監(jiān)測(cè)都有著非常重要的應(yīng)用。[2]

1.2遙感影像的四個(gè)基本特征

遙感影像有其四個(gè)基本的影像特征：空間分辨率、光譜分辨率、輻射分辨率、時(shí)間分辨率。通常意義上，我們平時(shí)最多談及精度的問(wèn)題，常常是指空間分辨率（SpatialResolution），又稱(chēng)地面分辨率。后者是針對(duì)地面而言，指可以識(shí)別的最小地面距離或最小目標(biāo)物的大小。前者是針對(duì)遙感器或圖像而言的，指圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，或指遙感器區(qū)分兩個(gè)目標(biāo)的最小角度或線(xiàn)性距離的度量。它們均反映對(duì)兩個(gè)非?？拷哪繕?biāo)物的識(shí)別、區(qū)分能力，有時(shí)也稱(chēng)分辨力或解像力。光譜分辨率（SpectralResolution）指遙感器接受目標(biāo)輻射時(shí)能分辨的最小波長(zhǎng)間隔。間隔越小，分辨率越高。所選用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長(zhǎng)位置、及波長(zhǎng)間隔的大小，這三個(gè)因素共同決定光譜分辨率。光譜分辨率越高，專(zhuān)題研究的針對(duì)性越強(qiáng)，對(duì)物體的識(shí)別精度越高，遙感應(yīng)用分析的效果也就越好。但是，面對(duì)大量多波段信息以及它所提供的這些微小的差異，人們要直接地將它們與地物特征聯(lián)系起來(lái)，綜合解譯是比較困準(zhǔn)的，而多波段的數(shù)據(jù)分析，可以改善識(shí)別和提取信息特征的概率和精度。輻射分辨率（RadiantResolution）指探測(cè)器的靈敏度——遙感器感測(cè)元件在接收光譜信號(hào)時(shí)能分辨的最小輻射度差，或指對(duì)兩個(gè)不同輻射源的輻射量的分辨能力。一般用灰度的分級(jí)數(shù)來(lái)表示，即最暗——最亮灰度值（亮度值）間分級(jí)的數(shù)目——量化級(jí)數(shù)。它對(duì)于目標(biāo)識(shí)別是一個(gè)很有意義的元素。時(shí)間分辨率（TemporalResolution）是關(guān)于遙感影像間隔時(shí)間的一項(xiàng)性能指標(biāo)。遙感探測(cè)器按一定的時(shí)間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這種重復(fù)周期，又稱(chēng)回歸周期。它是由飛行器的軌道高度、軌道傾角、運(yùn)行周期、軌道間隔、偏栘系數(shù)等參數(shù)所決定。這種重復(fù)觀測(cè)的最小時(shí)間間隔稱(chēng)為時(shí)間分辨率。

2常用遙感影像

2.1一般遙感影像

目前，常用的中分辨率資源衛(wèi)星有LandsateTM5、中巴資源衛(wèi)星；以及常用的高空間分辨率的Spot5、Rapideye、Alos、QuickBird、WorldviewⅠ、WorldviewⅡ等。高分辨率遙感影像圖信息豐富、成本低、可讀性和可量測(cè)性強(qiáng)、客觀真實(shí)的反映地理空間狀況，充分表現(xiàn)出遙感影像和地圖的雙重優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景。[3]LandsateTM5、中巴資源衛(wèi)星對(duì)大區(qū)域范圍內(nèi)的資源變化、國(guó)土資源變化、自然或人為災(zāi)害、環(huán)境污染、礦藏勘探有著較大的優(yōu)勢(shì)，但是因?yàn)榉直媛实?，所以在林業(yè)遙感判讀中誤判率相較于其他幾種高精度遙感影像高，適合大面積地區(qū)的使用，譬如內(nèi)蒙草原的退化變化以及荒漠化變化的監(jiān)測(cè)等。其中ALOS因衛(wèi)星故障已經(jīng)于2011年4月開(kāi)始較少使用。QuickBird雖然精度較高，但它一般對(duì)城區(qū)影像的覆蓋較多較集中，對(duì)山區(qū)覆蓋較少，而且存檔數(shù)據(jù)很少，需要提前預(yù)定。不僅如此，QuickBird數(shù)據(jù)費(fèi)用較高，綜合以上原因，QuickBird數(shù)據(jù)一般很難大范圍使用，所以在林業(yè)項(xiàng)目中使用較少。

2.2前沿遙感影像

WorldviewⅠ、WorldviewⅡ均為Digitalglobe公司的商業(yè)成像衛(wèi)星系統(tǒng)，被認(rèn)為是全球分辨率最高、響應(yīng)最敏捷的商業(yè)成像衛(wèi)星。這兩顆衛(wèi)星還將具備現(xiàn)代化的地理定位精度能力和極佳的響應(yīng)能力，能夠快速瞄準(zhǔn)要拍攝的目標(biāo)和有效地進(jìn)行同軌立體成像。其中WorldviewⅠ為0.5米分辨率。相較于WorldviewⅠ，WorldviewⅡ載有多光譜遙感器不僅將具有4個(gè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)譜段（紅、綠、藍(lán)、近紅外），還將包括四個(gè)額外譜段（海岸、黃、紅邊和近紅外Ⅱ），能夠提供0.4米全色圖像和1.8米分辨率的多光譜圖像。需要特別一提的是，WorldviewⅡ提供的四個(gè)額外譜段（海岸、黃、紅邊和近紅外Ⅱ）可進(jìn)行新的彩色波段分析：（1）海岸波段，這個(gè)波段支持植物鑒定和分析，也支持基于葉綠素和滲水的規(guī)格參數(shù)表的深海探測(cè)研究。由于該波段經(jīng)常受到大氣散射的影響，已經(jīng)應(yīng)用于大氣層糾正技術(shù)。（2）黃色波段，過(guò)去經(jīng)常被說(shuō)成是yellow-ness特征指標(biāo)，是重要的植物應(yīng)用波段。該波段將被作為輔助糾正真色度的波段，以符合人類(lèi)視覺(jué)的欣賞習(xí)慣。（3）紅色邊緣波段，輔助分析有關(guān)植物生長(zhǎng)情況，可以直接反映出植物健康狀況有關(guān)信息。（4）近紅外Ⅱ波段，這個(gè)波段部分重疊在NIR1波段上，但較少受到大氣層的影響。該波段支持植物分析和單位面積內(nèi)生物數(shù)量的研究。林業(yè)工作對(duì)遙感影像的植被信息較為關(guān)注，以上提及的四個(gè)額外譜段能提供較多的植被信息。國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)將四個(gè)特色譜段應(yīng)用于前沿科學(xué)研究，譬如生物量遙感估測(cè)應(yīng)用等等。美中不足的是，相較于其他類(lèi)型的遙感影像，WorldviewⅠ，WorldviewⅡ影像費(fèi)用較高，在質(zhì)量和技術(shù)上領(lǐng)先但價(jià)格上不占優(yōu)勢(shì)，不易于大范圍的使用。

2.3林業(yè)工作中應(yīng)用較多遙感影像

除去以上談及的幾種類(lèi)型的遙感影像，在工作中較多使用到的是Spot5和Rapideye這2種遙感影像。Spot5是由法國(guó)發(fā)射的一顆衛(wèi)星，常規(guī)提供2.5米全色影像和10米多光譜影像。SPOT5衛(wèi)星影像的專(zhuān)業(yè)制圖比例尺為1:25,000，概覽成圖比例尺極限為1:10,000。工作中，我們通常將2.5米全色影像與10米多光譜影像在正射糾正完后進(jìn)行融合，生成2.5米空間精度的影像用于林業(yè)應(yīng)用。Rapideye衛(wèi)星為德國(guó)所有的商用衛(wèi)星，主要性能優(yōu)勢(shì)：大范圍覆蓋、高重訪率、高分辨率、5米的多光譜獲取數(shù)據(jù)方式，省去了其他種類(lèi)遙感影像需要全色影像與多光譜影像融合的步驟，這些優(yōu)點(diǎn)整合在一起，讓RapidEye擁有了空前的優(yōu)勢(shì)。RapidEye是第一顆提供“紅邊”波段的商業(yè)衛(wèi)星，結(jié)合4個(gè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)譜段（紅、綠、藍(lán)、近紅外）適用于監(jiān)測(cè)植被狀況和檢測(cè)生長(zhǎng)異常情況，在林業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中較為有利。

3遙感影像準(zhǔn)備及處理過(guò)程

3.1遙感影像準(zhǔn)備

每種遙感衛(wèi)星對(duì)地面覆蓋范圍不同，軌道不同，重訪周期不同，拍攝時(shí)間、角度不同等等原因，還常受天氣影響。因此根據(jù)實(shí)際需要使用的日期，來(lái)查詢(xún)各景遙感影像是一件頗費(fèi)周章的工作，一般需要向影像公司提前預(yù)定。實(shí)際工作中往往要求前后兩期遙感影像對(duì)比，前后兩期遙感影像對(duì)時(shí)間上的要求較為苛刻，因而這些工作往往經(jīng)由熟悉遙感業(yè)務(wù)的高級(jí)技術(shù)人員執(zhí)行。另外，遙感影像的購(gòu)買(mǎi)、使用、存儲(chǔ)需要考慮到保密工作，這一點(diǎn)也是需要謹(jǐn)慎對(duì)待。工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出Spot5、Rapideye有時(shí)因側(cè)視角度過(guò)大原因，導(dǎo)致某些區(qū)域拉伸變形，尤其是高海拔山區(qū)部分；影像角度需要提前檢查，側(cè)視角度最佳保持在20以下。而較小側(cè)視角可以保證鄰近2景影像良好的接邊，并能保證正射糾正后空間位置的準(zhǔn)確性。

3.2遙感影像處理

3.2.1DOM及DEM數(shù)據(jù)準(zhǔn)備通常，在條件良好的情況下，工作中使用1∶10000或更高精度的航片或是已經(jīng)經(jīng)過(guò)處理的高精度衛(wèi)片作為DOM參考；但也可以使用的是1∶50000或1∶10000地形圖作為參考。在實(shí)際工作中，我們往往會(huì)遇到DOM參考影像的空間分辨率不一致。在參考選用時(shí)，應(yīng)該按照優(yōu)先使用高精度DOM參考影像，然后再退而求其次的原則，保證校準(zhǔn)的精度。一般地形圖需要通過(guò)掃描形成DRG數(shù)據(jù)，在掃描圖基礎(chǔ)上進(jìn)行逐公里網(wǎng)定位糾正處理，以達(dá)到精確的地理定位。DEM數(shù)據(jù)一般采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的1：50000DEM，或采用1∶10000、1∶50000矢量數(shù)據(jù)生成。DEM覆蓋范圍要大于遙感影像覆蓋范圍，這樣才能保證遙感影像的有效糾正。

3.2.2影像定位校準(zhǔn)及正射糾正使用常用的遙感影像處理軟件PCI、ERDAS等，對(duì)遙感影像進(jìn)行定位校準(zhǔn)。最理想的情況是同類(lèi)型遙感影像，同時(shí)相影像數(shù)據(jù)的處理。但實(shí)際工作往往只能采用不同類(lèi)型遙感影像聯(lián)合使用，譬如有Spot5、Rapideye、LandsateTM5三種影像數(shù)據(jù)，優(yōu)先校準(zhǔn)Spot5全色影像，然后是Rapideye，最后LandsateTM5。合理安排順序，優(yōu)先校準(zhǔn)高精度遙感影像，然后再往低精度遙感影像過(guò)渡的優(yōu)先級(jí)原則。一般來(lái)說(shuō)，不同時(shí)相的影像數(shù)據(jù)采用相同的地面控制點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)配準(zhǔn)。以對(duì)應(yīng)比例尺的地形圖為地理參照進(jìn)行控制點(diǎn)查找工作?？刂泣c(diǎn)先在高分辨率的圖象上查找，分辨率較低的圖象的控制點(diǎn)參照高分辨率的圖象查找，后期參照前期查找。每景圖像因?yàn)樗采w范圍不同控制點(diǎn)數(shù)量不一致，單重疊部分的控制點(diǎn)應(yīng)采用同名點(diǎn)。控制點(diǎn)總體殘差控制在規(guī)定的范圍（與圖像的空間分辨率和調(diào)查精度要求相關(guān)）。如果圖象的空間分辨率較高（地面分辨率高于5米），且工作區(qū)地形起伏較大，需要采用DEM對(duì)圖像進(jìn)行正射糾正，以減少地形的影響。[4]

3.2.3遙感影像融合、拉伸、增強(qiáng)處理針對(duì)林業(yè)工作中，以植被信息為主，遙感影像通常采用假彩色，以RGB方式融合處理。假彩色針對(duì)林業(yè)植被的波段特點(diǎn)，能對(duì)比明顯的反映出地表植被的變化。融合過(guò)程中，有著多種算法，一般多采用Brovey算法。通常，融合時(shí)，需要全色影像和多光譜影像。以ALOS的組合R（4）、G（3）、B（2）為例，為更好顯現(xiàn)植被效果，各通道組合為：Ri4*i5/(i1*0.2+i2*0.8+i3+i4)*3Gi3*i5/(i1*0.2+i2*0.8+i3+i4)*3B(i1*0.2+i2*0.8)*i5/(i1*0.8+i2*0.2+i3+i4)*3；使用Ermapper等處理軟件進(jìn)行假彩色融合后，對(duì)圖象進(jìn)行增強(qiáng)拉伸處理。因?yàn)閳D像的多樣性，需要先通過(guò)線(xiàn)形拉伸處理再輔以人工調(diào)節(jié)提亮、增強(qiáng)等工作對(duì)細(xì)節(jié)圖像紋理信息加以強(qiáng)化，以利于判讀人員的判讀與勾繪。完成多景圖象處理之后，對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)所有圖像進(jìn)行拼接、鑲嵌、裁切工作。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，高精度遙感影像以及市場(chǎng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，其價(jià)格會(huì)隨著影像種類(lèi)的增加，普及度的提高而下降，從而進(jìn)一步提升其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。制約Quickbird和worldviewⅠ、worldviewⅡ等廣泛應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題得以突破。在使用國(guó)外遙感影像資源的同時(shí)，也欣喜的看到我國(guó)的資源3號(hào)衛(wèi)星即將發(fā)射，國(guó)產(chǎn)的高精度遙感影像的廣泛使用也是指日可待。在諸多利好消息面前，遙感在人民生產(chǎn)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用是可以預(yù)期的。我國(guó)林業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用遙感技術(shù)走在其他行業(yè)之前，已成功將遙感技術(shù)作為一項(xiàng)有效地輔助手段，實(shí)際應(yīng)用效果顯著。而在遙感技術(shù)強(qiáng)有力的支撐之下，以傳統(tǒng)外業(yè)工作基礎(chǔ)為依托，林業(yè)工作能夠得以更為科學(xué)地、有效地發(fā)展。