遙感衛(wèi)星影像處理技術(shù)
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遙感衛(wèi)星影像處理技術(shù)范文第1篇
關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)測繪工程；無人機；影像處理技術(shù)；應(yīng)用
中圖分類號：P2 文獻標識碼：A
隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，在許多城鄉(xiāng)規(guī)劃工程項目的建設(shè)當中都普遍用到無人機攝影測量技術(shù)，像無人機航空測量技術(shù)已經(jīng)在全國范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和普及。本文重點研究在大比例尺基礎(chǔ)測繪工程當中的無人機影像處理技術(shù)，以及無人機影像處理技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用。
1“大比例尺基礎(chǔ)測繪工程”與“無人機影像”
1.1 大比例尺基礎(chǔ)測繪工程?；A(chǔ)測繪工程，就是指對某一個區(qū)間、空間進行測量，或者是對某個區(qū)域的土地及面積進行測量，通過測量到的各種有效信息、資料來繪制地形地圖等。在我們這里，通常會在一些大型工程建設(shè)之前來對其所在區(qū)域進行地形圖的繪制工作，或者是在開發(fā)處女地（未經(jīng)開墾的土地或未探索的領(lǐng)域）的時候進行基礎(chǔ)航空攝影，來獲取基礎(chǔ)地理信息的遙感資料。
1.2 無人機影像。無人機影像就是指無人機遙感影像，在新形勢下背景下，無人機遙感是遙感的發(fā)展趨勢之一。無人機遙感影像技術(shù)之所以得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，主要體現(xiàn)在兩個方面：①無人機遙感影像技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)具備很多優(yōu)點、優(yōu)勢，它運行工作的成本較低，再者就是在執(zhí)行任務(wù)的時候靈活性非常強。②無人機遙感影像應(yīng)用技術(shù)是作為衛(wèi)星遙感、航空遙感的補充而存在和發(fā)展的，因為無人機由于自身特性，所以很多的功能是衛(wèi)星遙感、航空遙感所不具備的。無人機影響的特點：前面也稍微的提及到了一點，無人機攝影相比較于那些載人的常規(guī)比較大的航空攝影飛機而言，其攝影相機的小型化、非專業(yè)化以及無人機飛行平臺的低空化是其獨有的特點，同時也是一定意義上的優(yōu)勢。其具體的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為，無人機的種類多樣化、所搭配的攝影相機也多樣化，所以不同種類的無人機搭配不同類型攝影相機，其獲取到的影像信息及數(shù)據(jù)方面的質(zhì)量也就不同。像幅小、色彩真實、分辨率高是無人機影像普遍存在的特點和優(yōu)勢。
2.1 空三加密應(yīng)用技術(shù)。關(guān)于空三加密，空三加密是我國無人機影像處理技術(shù)的關(guān)鍵所在，同時它也是整個工作流程當中的處理最難點，其質(zhì)量和程度的好壞直接影響到后續(xù)的成果精度的準確性。我國早期發(fā)展無人機影像處理技術(shù)時，在大比例尺的基礎(chǔ)測繪工程過程中，空三加密是當時的主要瓶頸。后來經(jīng)過綜合的運用多項相關(guān)的先進技術(shù)，以及科學(xué)的處理方法和策略，才得以解決這個問題。目前，空三加密多是采用我國測繪科學(xué)研究院研究制作的PixelGrid這種高分辨率的遠程低空遙感影像一體化測圖系統(tǒng)。
2.2 大比例尺基礎(chǔ)測繪工程影像數(shù)據(jù)預(yù)處理。無人機影像本身在航空測繪拍攝的過程中，所用到的攝影相機基本上都是非量測相機，所以其所拍攝到的影像圖片也存在邊緣上的光學(xué)畸變，所謂畸變現(xiàn)象在圖E中可以看到。這種影像相片的邊緣光學(xué)畸變，它已經(jīng)改變了所拍攝區(qū)域的實際地面地形位置等方面。所以，在基礎(chǔ)測繪過程中進行數(shù)據(jù)預(yù)處理可以更好的對影像圖片進行矯正。
2.3 影像畸變改正。前面也提到了影像畸變，無人機影像航空測繪與傳統(tǒng)航空攝影有所不同，我們所使用的低空遙感平臺，通常情況下搭載的都是非量測攝影相機。就目前而言，我國國內(nèi)在進行大比例尺基礎(chǔ)測繪工程過程中，在無人機影像處理技術(shù)的運用領(lǐng)域上，普遍使用的是500D、5D Mark II等民用普通單反攝影相機，它是用來配合定焦鏡頭來進行空中拍攝的。受到以上這些因素的影響和作用下，無人機拍攝到的影像相片存在著不同程度的畸變現(xiàn)象，如圖E所示。所以，我們在測繪的時候為了削弱和降低非量測攝影相機由于畸變而帶來的誤差，采取以下必要的改正措施。改正模型如下：
①Δx=（x-x0）（k1r2+k2r4）+p1[r2+2（x-x0）2]+2p2（x-x0）（y-y0）+α（x-x0）+β（y-y0）
②Δy=（y-y0）（k1r2+k2r4）+p2[r2+2（y-y0）2]+2p1（x-x0）（y-y0）
①式和②式中的x，y分別表示像素坐標系中像點的坐標，K1和K2為影像圖片畸變系數(shù)，P1，P2表示偏心畸變系數(shù)。通過計算來對其進行還原。
結(jié)語
在大比例尺基礎(chǔ)測繪工程中，運用無人機影像處理技術(shù)可以更方面的獲取地形圖等相關(guān)資料。無人機本身具有機動化、快速航測拍攝等優(yōu)勢特點，所以獲取的影像圖片也具有高分辨率特點。在運用的過程中，像一些技術(shù)性的處理措施是非常重要的，它可以幫助無人機航測過程中提高其工作運行的效率，更好的為相關(guān)部門進行大比例尺基礎(chǔ)測繪工程提供服務(wù)和保障。
參考文獻
[1]姜麗麗，高天虹，白敏.無人機影像處理技術(shù)在大比例尺基礎(chǔ)測繪工程中的應(yīng)用研究[J].測繪與空間地理信息，2013，36（07）：174-176.
遙感衛(wèi)星影像處理技術(shù)范文第2篇
【關(guān)鍵詞】無人機 遙感 關(guān)鍵技術(shù)
1 引言
遙感是以航空、航天攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，在20世紀60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)[1]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、情報偵察等各個領(lǐng)域，是開展經(jīng)濟建設(shè)、維護國家安全不可或缺的技術(shù)手段。
遙感系統(tǒng)由平臺、傳感、接收、處理等系統(tǒng)組成[2]，完成對探測對象電磁波輻射的收集、傳輸、校正、轉(zhuǎn)換和理的全部過程，將物質(zhì)與環(huán)境的電磁波特性轉(zhuǎn)換成圖像或數(shù)字形式。傳統(tǒng)的遙感方式主要以衛(wèi)星和大型固定翼飛機為承載平臺，利用星載或機載傳感器完成信息采集。受制于衛(wèi)星回歸周期、軌道高度、氣象、以及空域管制等因素影響，傳統(tǒng)的遙感方式缺乏機動快速的能力，很難滿足常態(tài)化偵察和實時測繪的需求。
無人機是一種無人駕駛的航空器，經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個完整的體系。近年來，輕小型無人機成為熱點，主要體現(xiàn)為重量越來越輕、體積越來越小，且結(jié)構(gòu)上由固定翼轉(zhuǎn)向旋翼，如大疆的四旋翼無人機，已在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。利用輕小型無人機進行遙感探測，具有成本低、實時性強、影像分辨率高、作業(yè)方式靈活等顯著優(yōu)點，可有效彌補傳統(tǒng)遙感方式的不足，因而也是當前的研究熱點。
本文以輕小型無人機遙感為背景，分析面臨的主要問題，明確其關(guān)鍵技術(shù)，給出系統(tǒng)實現(xiàn)方案。
2 問題分析與研究現(xiàn)狀
2.1 主要技術(shù)問題
輕小型無人機遙感盡管存在較大的優(yōu)勢，但受制于平臺、載荷等因素，也存在著一定的局限性，主要體現(xiàn)在以下方面：
2.1.1 平臺局限性
輕小型無人機由于自身質(zhì)量較輕，受風(fēng)的影響大[3]，影像航向重疊度和旁向重疊度都不夠規(guī)則，影像傾角過大，且傾斜方向沒有規(guī)律，對地圖測繪及目標識別而言，影像旋偏角大，影響測繪與識別的效率和精度。
2.1.2 飛行高度局限性
輕小型無人機通常飛行高度較低，由于相機焦距限制，容易造成單張影像像幅小、像對多，其數(shù)據(jù)處理的工作量將會有較大增加。
2.1.3 載荷局限性
輕小型無人機由于結(jié)構(gòu)尺寸較小，其載荷的攝影基線較短，影響測繪成果的高程精度；且所搭載的相機多為非專業(yè)量測相機，存在較大畸變，所獲取圖像需要進行較為嚴格的前期矯正和后期處理。
由以上可看出，輕小型無人機遙感由于自身條件等原因存在一定局限性，而這種局限性最終體現(xiàn)在影像處理的復(fù)雜度進一步提高，雖然遙感影像的處理技術(shù)已大體成熟，但是基于無人機影像特點的處理方法還有待更深入的探究。
2.2 研究現(xiàn)狀
圍繞輕小型無人機遙感的主要問題，國內(nèi)外學(xué)者們提出了很多方法。針對影像校正，傳統(tǒng)方法有共線方程校正法和多項式校正法。劉異等人[4]提出了一種以分塊方式提取圖像中心區(qū)域特征點對圖像進行幾何校正的方法；徐秋輝[5]提出了一種基于POS參數(shù)的幾何校正方法。針對無人機影像拼接，目前研究的主流是基于特征匹配的圖像拼接方法。D.G.Lowe[6]提出了SIFT算法，具有較強匹配性和良好的魯棒性，但算法復(fù)雜度高；陳信華將SIFT算法與最小二乘法結(jié)合，實現(xiàn)影像的匹配與拼接。針對影像融合，目前主流的方法有直接平均融合法、加權(quán)平均融合法等[7]。
3 關(guān)鍵技術(shù)
基于以上分析，我們提出輕小型無人機遙感的重點研究方向，如下所示：
3.1 航線規(guī)劃
傳統(tǒng)的航線規(guī)劃采用外接矩形包含任務(wù)區(qū)域的方法進行航攝，效率較低且容易生成較多無效的影像數(shù)據(jù)。研究如何在不規(guī)則任務(wù)區(qū)域進行高效的航線規(guī)劃，將有效降低后期處理的工作量。
3.2 影像校正
通常的幾何校正需要在航攝區(qū)域布設(shè)一定數(shù)量的地面控制點，但在野外、災(zāi)害發(fā)生區(qū)域等很難得到實測控制點。研究無地面控制點輔助的情況下，如何實現(xiàn)精確的影像幾何校正是一個必須關(guān)注的問題。
3.3 影像拼接
影像拼接的基本任務(wù)是將多幅小范圍影像序列拼接成有價值的大幅面影像。SIFT特征匹配算法應(yīng)用于無人機影像匹配具有精度高、魯棒性好等優(yōu)勢，但運算量大，無法實現(xiàn)實時匹配。進一步研究兼顧精度和運算速度的算法仍有必要。
3.4 影像融合
輕小型無人機在獲取影像時，由行姿態(tài)不穩(wěn)定，以及影像存在光強和色彩差異，影像拼接線附近會有明顯的邊界痕跡和顏色差異，因此需要對拼接后的影像進行融合處理。傳統(tǒng)的加權(quán)平均算法是根據(jù)固定的矩形重疊形狀進行權(quán)值分配，但影像拼接后的重疊區(qū)域往往不規(guī)則，較難滿足實際需求。
4 系統(tǒng)實現(xiàn)方案
輕小型無人機遙感系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
輕小型無人機遙感系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，分別是控制系統(tǒng)、無人機遙感平臺、影像處理系統(tǒng)，其功能如下：
4.1 控制系統(tǒng)
完成無人機航線規(guī)劃和飛行控制，前者設(shè)定無人機的飛行路線，規(guī)劃飛行任務(wù)；后者用行時的實時控制和交互操作。
4.2 無人機遙感平臺
該平臺是無人機遙感系統(tǒng)的傳感器承載平臺，由四旋翼無人機、相機、云臺、GPS定位系統(tǒng)、以及數(shù)傳系統(tǒng)等組成，完成對地連續(xù)垂直拍照任務(wù)，并將其相應(yīng)位置及飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)實時回傳。
4.3 影像處理系統(tǒng)
該系統(tǒng)對遙感影像進行處理，包括矯正、拼接、融合等。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可面向具體應(yīng)用進行擴展，如影像查詢與瀏覽、地圖測繪、農(nóng)林普查、戰(zhàn)場偵察、變化檢測等。
系統(tǒng)的運行流程如圖2所示。
在每次實施作業(yè)之前，需對探測區(qū)域進行分析，確定飛行航線，然后將該航線注入到遙感飛行平臺；遙感飛行平臺在控制系統(tǒng)及GPS的協(xié)助下，按既定計劃進行航攝，獲取預(yù)定區(qū)域內(nèi)的影像序列；當航攝任務(wù)結(jié)束后，將所獲取的影像回傳至影像處理系統(tǒng)，完成校正、拼接、融合等處理，并進行剖分存儲。進一步的應(yīng)用則需針對處理后的大幅影像進行像素和特征處理，從而發(fā)現(xiàn)有價值的目標信息。
參考文獻
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[8]周培德.計算幾何-算法分析與設(shè)計（第3版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.
作者簡介
陳敏（1969-），女，江西省南昌市人。博士。副教授。主要研究方向為計算機應(yīng)用、圖形圖像處理。
遙感衛(wèi)星影像處理技術(shù)范文第3篇
[關(guān)鍵詞] 遙感；城市規(guī)劃；應(yīng)用
Abstract: Urban Remote Sensing Information is one of the urban resources. This paper describes the methods and situation of application of the Remote Sensing Information in urban planning and management， analyses some practical questions， and previews its prospects.
Key words: Remote Sensing; urban planning; application
一、引言
遙感技術(shù)（Remote Sensing）是一門建立在空間科學(xué)、電子技術(shù)、光學(xué)、計算機技術(shù)、信息論等新的技術(shù)科學(xué)以及地球科學(xué)理論基礎(chǔ)上的綜合性技術(shù)，為現(xiàn)代前沿科學(xué)技術(shù)之一，具有宏觀、動態(tài)、綜合、快速、多層次、多時相的優(yōu)勢。在新技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，遙感技術(shù)伴隨著航空、航天技術(shù)的發(fā)展而不斷提高與完善，服務(wù)領(lǐng)域因之而不斷擴展，受到普遍重視，顯示出極其廣泛的應(yīng)用價值、良好的經(jīng)濟效益和巨大的生命力。
城市遙感信息是城市重要的信息資源之一，遙感技術(shù)在城市規(guī)劃與管理方面的應(yīng)用目標可以歸納為：快速實現(xiàn)城市范圍國土資源與生態(tài)環(huán)境的多層次、全方位綜合調(diào)查，系統(tǒng)地研究城市資源與環(huán)境的空間分布規(guī)律及其相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系，按不同層次、不同內(nèi)容編制系列基礎(chǔ)圖件，客觀、真實、系統(tǒng)地反映城市的建設(shè)成就和存在問題，為制定城市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的中長期規(guī)劃、國土資源和生態(tài)環(huán)境的綜合整治規(guī)劃以及城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。
二、遙感資料的制圖應(yīng)用
1） 航天遙感制圖
所謂航天遙感是指以航天器為傳感器承載平臺的遙感技術(shù)。航天遙感實踐中，針對具體應(yīng)用需求，選擇不同的傳感器如：成像雷達、多光譜掃描儀等，通過衛(wèi)星地面站獲取合適的覆蓋范圍的最新的圖像數(shù)據(jù)，利用遙感圖像專業(yè)處理軟件對數(shù)據(jù)進行輻射校正、增強、融合、鑲嵌等處理，同時，借助應(yīng)用區(qū)域現(xiàn)有較大比例尺的地形數(shù)據(jù)，對影像數(shù)據(jù)進行投影變換和幾何精糾正，并從地形圖上獲得境界、城市、居民點、山脈、河流、湖泊以及鐵路、公路等典型地貌地物信息和相應(yīng)地名信息，進行相應(yīng)的標注和整飾，制作數(shù)字正射影像圖。
當前，高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到了一個前所未有的高度，法國SPOT 5和美國IKNOS、QUICKBIRD衛(wèi)星影像的地面分辨率分別達到2.5m、1m、0.61m，據(jù)估計，在未來兩年內(nèi)，更高分辨率的衛(wèi)星遙感影像將進入商業(yè)運行。這就使得衛(wèi)星遙感技術(shù)突破了僅能進行定性分析的局限，而跨入定性和定量分析的新境界。因此，航天遙感制圖應(yīng)用也更為活躍，展示出非常好的前景，不僅在國土資源調(diào)查、土地利用監(jiān)測、城市規(guī)劃監(jiān)測、重點風(fēng)景名勝區(qū)監(jiān)測中有了典型應(yīng)用，而且，國家863計劃信息獲取與處理技術(shù)主題重大課題還開展了利用分辨率為0.61m的QUICKBIRD衛(wèi)星影像進行城市大比例尺地形圖的更新研究。此外，高分辨率衛(wèi)星遙感影像還可提供立體像對，可用于直接生成DEM數(shù)據(jù)，甚至可以進行大比例尺地形圖的獲取與更新測繪。
用于遙感影像處理的專業(yè)軟件如Erdas、PCI、ENVI、Er Mapper等都來自國外，軟件比較成熟，功能較多，并且有些軟件還將衛(wèi)星傳感器的參數(shù)引入影像處理中，以提高精度。近幾年國產(chǎn)化遙感影像處理專業(yè)軟件相繼涌現(xiàn)，如ImageInfo、IRSA等，為遙感影像的廣泛應(yīng)用提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、高性價比的實用工具。 2） 航空遙感制圖
所謂航空遙感是指以航空器如飛機、飛艇、熱氣球等為傳感器承載平臺的遙感技術(shù)。根據(jù)不同的應(yīng)用目的，選用不同的傳感器：如：航空攝影機、多光譜掃描儀、熱紅外掃描儀、CCD像機等，獲取所需資料包括：航攝像片和掃描數(shù)據(jù)。其制圖應(yīng)用一般包括兩大方面：
（1）攝影測量制圖
在測繪領(lǐng)域中，攝影測量學(xué)已經(jīng)是一門從理論到實踐都非常成熟的學(xué)科。按照陳述彭院士主編的《遙感大辭典》給出的定義，攝影測量完全符合遙感的廣義定義，與狹義定義雖不夠貼切，但從總體上講，它具有遙感的諸多特征。在我國應(yīng)用攝影測量的原理和方法測繪地形圖有相當長的歷史。目前，1:5000及其以下小比例尺地形圖的測繪，基本上都采用攝影測量方法施測。在城市測量方面，由于要求成圖比例尺較大，過去由于航測儀器及作業(yè)水平的局限一直徘徊于有關(guān)實驗，主要原因是，對于平面精度，只要工序控制完善尚能滿足要求，但高程精度難以滿足《城市測量規(guī)范》的要求。而近年來，計算機技術(shù)的發(fā)展給攝影測量制圖帶來了新的發(fā)展和變化，不僅在內(nèi)業(yè)測圖儀器上實現(xiàn)由測繪線劃圖到直接測繪數(shù)字地形圖的轉(zhuǎn)化，而且誕生了拋開了傳統(tǒng)的攝影測量儀器設(shè)備，以軟件實現(xiàn)地形數(shù)據(jù)采集與處理的數(shù)字攝影測量技術(shù)，這無疑是攝影測量技術(shù)發(fā)展史上的一次革命。數(shù)字測繪成果既可以通過硬拷貝輸出獲得線劃圖件，又可以借助相關(guān)的編碼技術(shù)及格式轉(zhuǎn)換接口，直接為GIS提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
在我國測繪工作者的努力下，我國的數(shù)字攝影測量技術(shù)水平站在了世界先進的行列，這是中國測繪人可以引以為自豪的。與國外相關(guān)產(chǎn)品相比，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的VirtuoZo NT和JX－4兩大數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，性價比更為出色，近幾年迅速占領(lǐng)國內(nèi)城市測繪的制高點，展示了極為廣闊的發(fā)展前景。目前，應(yīng)用數(shù)字攝影測量技術(shù)進行城市大比例尺地形圖的測繪與更新，已經(jīng)非常普遍，很多城市測繪部門已經(jīng)形成了一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。
實踐表明，應(yīng)用攝影測量技術(shù)進行城市大范圍大比例尺空間基礎(chǔ)信息的獲取與更新，平面精度完全可以滿足規(guī)范要求，在高程精度方面需要進行特殊的處理（如鋪面水準實測）。與常規(guī)地面測量相比，其主要的優(yōu)勢在于周期短、成本低。
（2）正射影像圖制作
正射影像圖是一種既具有地物注記、圖面可量測性等常規(guī)地形圖的特性又具有豐富直觀的影像信息的一種圖件，是將航攝像片的中心投影經(jīng)過機械式的或數(shù)字式的糾正轉(zhuǎn)變?yōu)檎渫队靶问蕉傻挠跋駡D件。正射影像圖制作的優(yōu)勢在于，生產(chǎn)周期短、成本低。
正射影像圖分為“常規(guī)正射影像圖”和“數(shù)字正射影像圖”兩大類，前者是通過影像拷貝和正射投影儀糾正工藝，以紙基或膠片基承載的平面型影像圖件。后者則是應(yīng)用數(shù)字攝影測量技術(shù)和工藝制作的以數(shù)字形式存在的影像圖件，可以方便地輸出成紙基或膠片基圖件。目前，由于計算機技術(shù)和影像處理技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)字形式存在的影像圖件在生產(chǎn)技術(shù)上日趨成熟并不斷完善，已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，并與方興未艾的城市 GIS 技術(shù)相得益彰，應(yīng)用廣泛。特別是數(shù)字影像圖在色彩處理方面的優(yōu)越性，使其更具應(yīng)用價值。
利用正射影像圖勾繪地物圖形進行地形圖生產(chǎn)，就是曾經(jīng)廣為應(yīng)用的像片圖測圖，這種技術(shù)現(xiàn)在仍然有其生命力，2000年實施的“數(shù)字海淀城市智能管理信息系統(tǒng)”就是利用城市航空遙感制作的1:2000正射影像圖實現(xiàn)地物信息的勾繪并建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的。從2002年開始，北京市每年都進行航空攝影，并利用航攝資料制作大比例尺數(shù)字正射影像圖，逐漸積累將會形成一個記錄北京市城市年度變化的信息豐富影像圖庫。同時，由于城市基本地形和像控點數(shù)據(jù)變化較小，形成了有效的可持續(xù)利用的DEM和像控點庫，使正射影像圖生產(chǎn)更為經(jīng)濟和快速。
在正射影像圖上疊加某些地形信息，如道路信息、房屋信息等，制作復(fù)合式正射影像地形圖，信息更為豐富，表現(xiàn)力更強，其在城市規(guī)劃與管理方面的應(yīng)用更具直觀性。
三、遙感影像資料的規(guī)劃設(shè)計應(yīng)用
城市大比例尺地形圖是城市規(guī)劃設(shè)計、管理中應(yīng)用最為廣泛的一個圖種，而遙感影像圖在規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用仍然舉步維艱。1992年開展中德技術(shù)合作時，國內(nèi)第一條完整的正射影像圖生產(chǎn)線在建設(shè)部建成，建設(shè)部曾發(fā)文推廣正射影像圖在城市規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用，但收效甚微。究其原因主要是，盡管城市大比例尺正射影像圖或影像地形圖對于城市規(guī)劃設(shè)計的輔助作用要優(yōu)于線劃地形圖，但其在城市規(guī)劃設(shè)計及管理方面的應(yīng)用沒有形成易操作的技術(shù)思路和方法，沒有充分地展示其功能特點和未來發(fā)展趨勢。1996年完成的建設(shè)部科研課題《廣州市大比例尺數(shù)字正射影像圖制作及在城市規(guī)劃中的應(yīng)用》研究，應(yīng)用航空攝影資料制作2054幅1：2000數(shù)字影像圖和504幅1：5000偽彩色數(shù)字影像圖，并建成區(qū)范圍調(diào)查、綠化覆蓋率調(diào)查、水系調(diào)查、重大違章建筑的監(jiān)測等方面開展應(yīng)用研究，取得了較好的效果，這是國內(nèi)第一個大范圍大比例尺正射影像圖生產(chǎn)和應(yīng)用的實例，是一次有益的、意義深遠的成功嘗試。
最近幾年，由于計算機技術(shù)以及數(shù)字正射影像圖生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字正射影像圖在城市規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)和管理中的應(yīng)用日趨活躍，其特點正在被城市規(guī)劃行業(yè)認同并在應(yīng)用實踐中得到進一步發(fā)掘，生產(chǎn)市場也日益擴大，城市在進行以基礎(chǔ)信息獲取與更新為目的的航攝時，一般都要求開展數(shù)字正射影像圖的制作。
在城市規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)和管理中，為了更真實、直觀地了解城市的地形地貌及環(huán)境狀況，對數(shù)字高程模型和數(shù)字景觀模型等數(shù)據(jù)的需求也日益增多，利用遙感信息進行數(shù)字高程模型和數(shù)字景觀模型的生產(chǎn)，在技術(shù)上已經(jīng)日臻完善。實踐中人們認識到，應(yīng)用航空遙感信息進行生成數(shù)字高程模型（DEM）所需要平面坐標（X，Y）及高程（Z）的數(shù)據(jù)集的采集，比地面測繪或其它方式更為經(jīng)濟和快速。作為模型化的城市現(xiàn)狀的表現(xiàn)形式，城市景觀模型對于總體規(guī)劃設(shè)計思想的形成以及把握城市建設(shè)和發(fā)展的方向，具有重要的作用。傳統(tǒng)的城市景觀模型是以紙板或其它材料制作的非數(shù)字式模型，要想做得逼真，費時費錢。應(yīng)用數(shù)字攝影測量技術(shù)所具有的制作城市景觀數(shù)字模型的功能，在計算機上非常逼真地再現(xiàn)城市現(xiàn)狀，并可以多視角瀏覽，以輔助規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)的參與者及決策者開展相關(guān)工作，毫無疑問，其基礎(chǔ)資料來源于各類遙感信息。
除此之外，近景攝影測量和三維激光掃描技術(shù)的遙感特征也應(yīng)被正視，它們面向城市的現(xiàn)實目標體進行信息的獲取，對城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的信息支持作用也是不可低估的，如文物保護測繪、城市標志性建筑和街區(qū)的三維建模等。
轉(zhuǎn)貼于 四、專題遙感調(diào)查與研究
城市規(guī)劃、建設(shè)和管理是一個長期的過程，是一個包括城市方方面面的系統(tǒng)工程，與城市的歷史、人文、地理環(huán)境以及經(jīng)濟建設(shè)緊密相關(guān)，因此，通過對一些可能影響城市建設(shè)和發(fā)展的專門課題的調(diào)查與研究，獲得指導(dǎo)城市規(guī)劃與建設(shè)的決策的信息，有著巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，對于城市社會、經(jīng)濟、環(huán)境等協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。
遙感圖像資料是地表光譜特征通過大氣層的傳播，被航空或航天傳感器接收記錄為光譜數(shù)據(jù)，或直接反映在感光介質(zhì)上成為像片資料。不同的地表覆蓋，不同的地物特征，反映為遙感資料的不同色度值、亮度值，它們是地表反照率的函數(shù)，為計算機自動分類和準確的目視判讀提供了可能，從而提高調(diào)查工作的效率和效益。
衛(wèi)星遙感信息覆蓋的范圍大，雖然其分辨率有限，但對于宏觀定性分析，有著重要的作用與價值。從七十年代中期開始，我國就利用陸地衛(wèi)星像片開展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查以及土地資源調(diào)查?，F(xiàn)在衛(wèi)星傳感器的種類很多，分辨率大大提高，其信息可應(yīng)用于大范圍的區(qū)域規(guī)劃，尤其城市群的規(guī)劃建設(shè)，有巨大效益，應(yīng)用遙感技術(shù)可以開展很多專題的調(diào)查研究，如：1）城市土地利用現(xiàn)狀調(diào)查；2）城市歷史變遷動態(tài)研究；3）城市水系調(diào)查；4）城市道路網(wǎng)絡(luò)調(diào)查；5）城市污染源分布調(diào)查；6）城市垃圾調(diào)查；7）城市熱島效應(yīng)調(diào)查；8）城市綠化現(xiàn)狀調(diào)查；9）城市在建工地調(diào)查；10）城市舊城改造調(diào)查；11）城市防汛設(shè)施分布調(diào)查；12）城市違章建筑現(xiàn)狀調(diào)查等等。由具有遙感信息判讀經(jīng)驗的技術(shù)人員，對包括衛(wèi)星遙感影像、彩紅外影像、多光譜掃描影像以及歷史遙感影像等資料進行人工判讀識別，結(jié)合計算機模式識別與分類等專門技術(shù)提取相應(yīng)的專題信息，然后進行實地調(diào)查核實，確定研究對象的性質(zhì)、特征以及規(guī)模等。綜合各專題的調(diào)查研究，制作專題圖件，總結(jié)和分析城市建設(shè)的成就以及存在的問題，揭示城市資源與環(huán)境的空間分布規(guī)律及其相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系，提出對于城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃與管理決策等有現(xiàn)實借鑒價值的建議。
國土資源部將土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測列入新一輪國土資源大調(diào)查“一項計劃、五項工程”中，對全國66個人口50萬以上的城市進行土地利用變化監(jiān)測，其成果直接應(yīng)用于國土資源調(diào)查、耕地保護、規(guī)劃和土地執(zhí)法檢查、土地利用管理及檢查各地統(tǒng)計數(shù)據(jù)的可靠性，為土地管理的依法行政提供了真實可靠的信息支持。該項目最初是利用TM遙感數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到利用分辨率為2.5m的SPOT 5衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，使監(jiān)測信息更為準確，定量分析的置信水平更高。項目從1999年開始，目前仍在進行中。北京市于2001年開展了基于衛(wèi)星遙感影像的土地利用詳細調(diào)查工作，摸清了城市土地利用現(xiàn)狀，為規(guī)劃和土地管理決策提供了可靠的依據(jù)。建設(shè)部于2002年底開展全國城市規(guī)劃監(jiān)管和國家重點風(fēng)景名勝區(qū)監(jiān)管項目，也是利用2.5m、1m、0.61m等分辨率的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與地形、規(guī)劃數(shù)據(jù)進行比對，發(fā)現(xiàn)和監(jiān)管違法違規(guī)的建設(shè)活動，應(yīng)用效果非常顯著。
五、遙感信息的GIS應(yīng)用
GIS（地理信息系統(tǒng)，Geographic Information System）是一門新興的邊緣學(xué)科，是一個在計算機硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)支持下對空間信息進行預(yù)處理、輸入、存儲、查詢檢索、處理、分析、顯示和應(yīng)用的技術(shù)體系，是一個在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的智能化系統(tǒng)。從80年代初開始的二十年間，GIS在我國由探索到實際應(yīng)用，經(jīng)歷了一個成績輝煌的發(fā)展時期，在許多方面發(fā)揮了重要的作用。
我國的GIS研究和應(yīng)用是以遙感為先導(dǎo)的，而且遙感技術(shù)和GIS技術(shù)同被列為數(shù)字時代的高新技術(shù)和核心技術(shù)。城市遙感信息是城市空間信息的一部分，也是城市GIS的研究對象。與矢量信息相比較，遙感信息的綜合、多層次、多時相、形象直觀的優(yōu)點，可使GIS的分析、顯示和決策應(yīng)用功能能夠得到更為生動的表達，其成果使多種層次的使用者如身臨其境。有學(xué)者預(yù)測，隨著城市信息化的推進，大量的城市GIS的建設(shè)與應(yīng)用，對城市空間信息的需求將越來越多，人們將面臨巨大的信息獲取與更新的壓力。從技術(shù)、經(jīng)濟等角度考慮，遙感技術(shù)將成為解決這一問題的最優(yōu)的和最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。
六、結(jié)語
目前，“數(shù)字地球”已經(jīng)成為信息時代的戰(zhàn)略制高點，世界各國政府和有識之士正在付出巨大的關(guān)注和行動。作為對應(yīng)策略，我國的“數(shù)字中國”規(guī)劃已經(jīng)提上議事日程，而作為其重要的組成部分之一的“數(shù)字城市”的建設(shè)必將扮演舉足輕重的角色。城市遙感信息是“數(shù)字城市”的多源信息的一個重要的分支，與城市的其它信息相比，有其特點和應(yīng)用優(yōu)勢。遙感技術(shù)也是“數(shù)字城市”建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。遙感信息的獲取與處理技術(shù)隨著信息時代的到來正在高速發(fā)展，人們對遙感信息內(nèi)在規(guī)律的了解也愈加深入，因此，遙感信息在城市領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛，必將推動“數(shù)字城市”乃至“數(shù)字中國”和“數(shù)字地球”的建設(shè)，對于提高城市建設(shè)的決策、規(guī)劃和管理水平，提高城市建設(shè)的環(huán)境、經(jīng)濟、社會等的綜合效益，以及城市的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃將起到十分重要的作用。
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遙感衛(wèi)星影像處理技術(shù)范文第4篇
智慧地球的藍圖越來越生動,但要讓地球具備感知能力,首要條件就是為地球穿上影像的“外衣”。WorldView-2衛(wèi)星成倍地提高了DigitalGlobe公司的影像采集能力,并幫助用戶快速更新世界范圍內(nèi)的影像。
日前,天目創(chuàng)新公司召開用戶大會并了WorldView-2新產(chǎn)品。DigitalGlobe公司全球副總裁Rafay Khan認為,未來高分辨率衛(wèi)星將有廣泛的應(yīng)用前景。我們有理由相信,隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,人們將能通過衛(wèi)星影像獲得地表、地下的各類信息,對這些信息的分析和利用將極大地促進智慧地球的建設(shè)。
DigitalGlobe公司首席科學(xué)家Kumar Navulur博士針對WorldView-2的8個波段的技術(shù)特點和應(yīng)用做了詳細講解。2009年10月發(fā)射的WorldView-2衛(wèi)星是世界首顆能夠提供8個波段多光譜數(shù)據(jù)的高分辨率商業(yè)衛(wèi)星,其多光譜波段地面分辨率為1.84米,全色波段達到0.41米,飛行高度達770千米。因此,在地質(zhì)礦產(chǎn)、環(huán)境保護、地表監(jiān)測、海岸線與海洋環(huán)境、林業(yè)等方面大有用武之地。由于是全球第一批使用了控制力矩陀螺(CMGs)的商業(yè)衛(wèi)星,它的運轉(zhuǎn)更加靈活,可以更精確地瞄準和掃描目標。同時,WorldView-2衛(wèi)星憑借其獨有的大容量系統(tǒng),便于實現(xiàn)衛(wèi)星更高容量、更快回訪。目前,該衛(wèi)星的采集能力為每天80萬平方公里。WorldView-2每年的成像能力已經(jīng)相當于地球陸地面積的3倍,衛(wèi)星所獨有的快速反應(yīng)能力、先進的成像技術(shù)和高清晰度的衛(wèi)星拍攝能力,能夠滿足客戶多樣化的需求。2007年DigitalGlobe公司曾發(fā)射了WorldView-1衛(wèi)星,提供0.5米全色衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。而如今,加強版的WorldView-2衛(wèi)星可以像筆刷一樣,單個軌道就可以采集面積更大的地區(qū)的多光譜影像,提高了影像采集的效率。
遙感衛(wèi)星影像處理技術(shù)范文第5篇
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程；遙感影像處理；教學(xué)改革；c++程序設(shè)計
1、背景
物聯(lián)網(wǎng)（the intemet ofthings）作為21世紀我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的市場需求?！段锫?lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》圈定9大領(lǐng)域重點示范工程，包括智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居。作為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才的學(xué)科，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在20：10年被教育部批準成立。物聯(lián)網(wǎng)涉及的研究與應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如何在高校的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)中設(shè)置與高校特色相匹配的課程體系，成為我們必須考慮的首要問題。作為智慧地球應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)保障，gnss（globalnavigation satellite system，衛(wèi)星導(dǎo)航，地理信息，遙感）與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合被用于多個專業(yè)領(lǐng)域。
遙感信息技術(shù)是空間信息科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的重要組成部分。近年來，隨著空間技術(shù)、大測繪技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的進展，遙感技術(shù)得到了快速發(fā)展，全國眾多高校先后開設(shè)了與遙感相關(guān)的專業(yè)和課程。在圖像處理方面，由于c++代碼執(zhí)行效率高，有著豐富的類庫可供程序直接調(diào)用，被廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)工程的應(yīng)用研究中。此外，vc++提供了各種功能強大的開發(fā)向?qū)?，使之成為遙感圖像預(yù)處理、色彩增強和專題地類解譯的最佳選擇。圖1所示為基于c++程序設(shè)計的遙感影像處理流程。眾多科技工作者已經(jīng)采用c++或vc與其他編程語言混合的模式開展遙感信息提取、影像處理等研究工作。針對傳統(tǒng)c++語言的教學(xué)與改革，有教育工作者作了相應(yīng)的研究，并對非計算機專業(yè)的c++教學(xué)工作進行了探索。然而，針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中的遙感信息處理，如何將c++課程教學(xué)與本專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合成為亟須解決的問題。
2、教學(xué)方法革新
良好的教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保障。傳統(tǒng)的c++教學(xué)中，教師側(cè)重于講授，而學(xué)生則被動接受。當整個課程結(jié)束時，雖然教師已講授了所有要點和關(guān)鍵點，但學(xué)生掌握的只是大量的離散知識點，無法系統(tǒng)學(xué)習(xí)到課程的體系結(jié)構(gòu)和精髓，更不會自如地應(yīng)用c++去解決實際問題。同時，學(xué)生對為什么要學(xué)習(xí)編程技術(shù)，學(xué)完有什么用并不明確，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的主動性不高。因此，革新傳統(tǒng)教學(xué)方法是提高本課程教學(xué)效果的前提。
2.1 編程興趣培養(yǎng)
在遙感影像的處理和分析過程中，有許多現(xiàn)成的應(yīng)用軟件可供選擇，如著名的erdas、envi、pci、arcgis等。學(xué)生在實際操作這些軟件時，只是選取特定的集成模塊，輸入規(guī)定的參數(shù)后便可得到最終的處理結(jié)果，且容易被每一次影像處理后的效果所吸引，但并不明白具體的處理細節(jié)如何實現(xiàn)。教師可以根據(jù)學(xué)生普遍感興趣的操作模塊，選擇其中有代表性的應(yīng)用案例，講明c++關(guān)鍵程序原理和具體實現(xiàn)流程，讓學(xué)生自己動手去編程實現(xiàn)；并說明這些功能模塊并不是最優(yōu)，尚有很多改進空間，以此激發(fā)學(xué)生自己研究算法并編程實現(xiàn)。最終，讓學(xué)生明白所學(xué)專業(yè)和編程語言之間的緊密關(guān)系，增強專業(yè)興趣和編程興趣，增加學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
2.2 互動教學(xué)方法
現(xiàn)階段，各高校都已經(jīng)實現(xiàn)了多媒體輔助教學(xué)。教師通過ppt將所講授內(nèi)容展示給學(xué)生，節(jié)約了大量板書時間，提高了工作效率，增加了單位課時的信息量。但是，編程是一門循序漸進的課程，c++語言從語法上有對c語言的繼承，但也有大量的變化。這些變化的部分可以通過ppt直觀展現(xiàn)給學(xué)生，但要加深印象效果卻不佳。在一些市場化的計算機軟件培訓(xùn)中，培訓(xùn)師采取的是動手演示操作過程，讓學(xué)員跟著模仿操作，進而學(xué)會實際操作步驟，加深流程的實現(xiàn)環(huán)節(jié)。同理，可以將這種教學(xué)方法引入到課堂教學(xué)中。教師講授完一個知識點后，不要直接用ppt顯示一個完整的實例程序段，而是直接打開c++編程環(huán)境，手工輸入這個程序段，一邊輸入一邊解釋每一個變量是怎么定義的，每一個程序片段要實現(xiàn)哪些功能，其中涉及哪些語法和變量；最后，顯示編程效果，驗證程序段的可靠性。在整個互動的教學(xué)過程中，學(xué)生直觀看到了一段程序的實現(xiàn)過程，理解了輸入
數(shù)、運算過程和輸出結(jié)果的相互關(guān)系，會加深其記憶和理解。同時，采用互動的方式，挑選學(xué)生到講臺上實現(xiàn)一個編程過程，并在敲打代碼的時候給臺下的學(xué)生講解，加深知識點的掌握和記憶。經(jīng)過這個鍛煉過程，學(xué)生在編程時會不由自主地模仿編程細節(jié)，達到靈活掌握相應(yīng)知識點，養(yǎng)成良好編程習(xí)慣的目的。
2.3 理論聯(lián)系實際
傳統(tǒng)教學(xué)中，受限于學(xué)時、教學(xué)條件等因素，教師無法將每一個知識點都與實際應(yīng)用相聯(lián)系，而是中規(guī)中矩地講授語法知識，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完所有知識點后，不能將其組合起來實現(xiàn)一些基本功能，更別說解決復(fù)雜的實際問題。學(xué)習(xí)編程的目的是為了解決實際問題，而這種講授方式顯然違背了編程語言學(xué)習(xí)的初衷。因此，教師在講解每一個知識點的過程中，應(yīng)該與專業(yè)背景和實際應(yīng)用聯(lián)系起來。比如：對矩陣的處理是c++語言的一項基本操作，而遙感影像的數(shù)字化存儲采取的就是矩陣存儲方式；還有指針的操作，對影像數(shù)據(jù)的顏色操作就有基于指針的檢索。通過這種理論聯(lián)系實際的教學(xué)方式，學(xué)生自然而然就將所學(xué)的c++語言知識點與本專業(yè)知識聯(lián)系起來，對提高編程水平和解決專業(yè)問題都很有幫助。
3、教學(xué)內(nèi)容革新
