森林資源調(diào)查中高分二號(hào)遙感圖像處理方法研究

王曉麗

【摘要】：在統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系中，通過一定的算法將多幅遙感影像進(jìn)行融合，能夠得到一幅較單一遙感數(shù)據(jù)具有更高精確度和更豐富內(nèi)容的影像信息，并且具有新的波譜特征、時(shí)間與空間特征，能夠更加有效地進(jìn)行對(duì)目標(biāo)信息的表達(dá)。基于此，文章從遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用出發(fā)，探討了森林調(diào)查中高分二號(hào)（GF-2）遙感圖像的處理方法，希望能為相關(guān)從業(yè)人員提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】：森林資源調(diào)查；高分二號(hào)；遙感圖像處理

【引言】：高分二號(hào)是當(dāng)前階段我國國產(chǎn)光學(xué)對(duì)地觀測衛(wèi)星中分辨率最高的，其所搭載的兩臺(tái)全色多光譜傳感器均可提供具有較高空間分辨率的全色影像和多光譜影像，其分辨率分別優(yōu)于1m、4m，由此可見，高分二號(hào)遙感衛(wèi)星有著十分出色的性能。需要注意的是，在進(jìn)行森林資源調(diào)查時(shí)，高分二號(hào)遙感影像的處理質(zhì)量，直接影響著森林資源調(diào)查的質(zhì)量，因此，加強(qiáng)對(duì)高分二號(hào)遙感圖像處理方法的研究有著十分重壓意義。

1、遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，森林資源具有十分重要的生態(tài)價(jià)值，具有涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙以及改善空氣質(zhì)量的眾多補(bǔ)課或缺的重要功能。同時(shí)，森林資源對(duì)于我國社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提升，也有著巨大的促進(jìn)作用。因此，加強(qiáng)對(duì)森林資源的了解和掌控是十分重要的。遙感作為先進(jìn)的現(xiàn)代測繪技術(shù)，其應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了大范圍、短周期以及重復(fù)性監(jiān)測，還在一定程度上實(shí)現(xiàn)了區(qū)域性的快速監(jiān)測，其測量效率和測量精度有著傳統(tǒng)調(diào)查方法不可比擬的優(yōu)勢。當(dāng)前階段，諸如高光遙感數(shù)據(jù)、多光譜遙感數(shù)據(jù)以及航空攝影測量數(shù)據(jù)都可有效應(yīng)用于森林資源樹種識(shí)別[1]。同時(shí)，通過遙感技術(shù)所獲得的高分辨率影像是用來進(jìn)行林地及林木參數(shù)提取的重要基礎(chǔ)，對(duì)于林業(yè)數(shù)據(jù)庫建設(shè)的重要數(shù)據(jù)來源。由此可見，高分辨率遙感衛(wèi)星的應(yīng)用已成為林業(yè)發(fā)展的必然趨勢[2]。

2、基于高分二號(hào)的森林調(diào)查遙感圖像處理分析

2.1高分二號(hào)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)介紹

基于高分二號(hào)的森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)遙感影像包括1個(gè)分辨率為0.8m的全色波段（0.45～0.90μm）和4個(gè)多光譜波段，分別是：藍(lán)（0.45～0.52μm）、綠（0.52～0.59μm）、紅（0.63～0.69μm）、近紅外（0.77～0.89μm），其空間分辨率為3.8m。獲取高分二號(hào)的遙感影像數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行室內(nèi)判讀，了解一定時(shí)間跨度內(nèi)測區(qū)是否存在大面積地物變化，然后對(duì)不確定的地物類型進(jìn)行實(shí)地探查，為后期的遙感影像地物分類精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外需要獲取測區(qū)1：10000的地形圖及DEM數(shù)據(jù)制作調(diào)查地圖，以便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。

2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

2.2.1大氣校正

高分二號(hào)在進(jìn)行攝影時(shí)，通常會(huì)由于大氣折射或反射而導(dǎo)致影像存在誤差，因此需要進(jìn)行大氣校正以獲得真實(shí)的地表光譜信息。在實(shí)際處理時(shí)，首先進(jìn)行輻射定標(biāo)操作，提高影像辨識(shí)度，便于后期進(jìn)行精確信息的提取，然后利用ENVI對(duì)輻射定標(biāo)的多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正，去除部分大氣的影響，擴(kuò)大地表林地的波譜值，使其易于區(qū)分。

2.2.2正射校正

正射校正是進(jìn)行遙感影像融合的重要前提，是統(tǒng)一遙感影像空間數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，同時(shí)消除幾何畸變的重要環(huán)節(jié)，在地形起伏較大的林地區(qū)域有著明顯的優(yōu)勢。在具體操作中，首先根據(jù)1：10000地形圖與DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在高分二號(hào)的高分辨率遙感影像中選取一定的糾正控制點(diǎn)，然后將高分二號(hào)生產(chǎn)的RPC文件上傳至ENVI，此時(shí)就可利用ENVI自帶的Orthorectification進(jìn)行正射校正。

2.2.3圖像融合

影像融合是指將同一地物的不同影像進(jìn)行綜合，進(jìn)而得到空間分辨率和光譜分辨率均有所提升的影像數(shù)據(jù)。該環(huán)節(jié)是確保影像分割精度的重要的步驟，對(duì)于地物信息提取精確度的提升有著十分積極的促進(jìn)作用。需要注意的是，目前得到應(yīng)用的影像融合方法有多種，但是，并沒有哪一種方法能夠較好地適用于各種渠道獲取的影像數(shù)據(jù)，每一種融合方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢與不足。具體來說，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的圖像融合方法有五種：一，Brovey融合法。該方法能夠有效簡化影響的轉(zhuǎn)換過程，并且能夠最大限度保留多光譜影像數(shù)據(jù)的信息；二，GS融合法。該方法能夠有效消除多光譜波段之間的互相影像，能夠有效保持光譜和紋理；三，PCA融合法。該方法是較為常用的圖像融合方法之一，能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行壓縮；四，HPF融合法。該方法的優(yōu)勢在于能夠有效進(jìn)行濾波處理，在保留與空間信息有關(guān)高頻信息的同時(shí)，過濾大部分無用信息；五，NNDiffuse Pan Sharpening融合法。該方法具有較好的融合效果，能夠有效覆蓋多光譜多有波段的波長方位，其融合影像和處理速度都有著巨大的優(yōu)勢[3]。

2.2.4圖像增強(qiáng)處理

一，輻射增強(qiáng)。輻射增強(qiáng)的目的是凸顯地物信息，進(jìn)而能夠有效改善圖像質(zhì)量。在具體操作中，輻射增強(qiáng)可通過對(duì)直方圖的匹配、拉伸以及去除條帶噪聲實(shí)現(xiàn)。

二，圖像真彩色增強(qiáng)。圖像真彩色是指通過圖像增強(qiáng)處理后的影像色彩能夠與地物接近或保持一致，一般指的是由紅、綠、藍(lán)波段合成的多光譜圖像，能夠有效識(shí)別林地信息及森林內(nèi)的建設(shè)用地。

2.2.5圖像鑲嵌與裁剪

圖像鑲嵌與裁剪是指將分散的遙感影像拼合成一幅更大范圍無縫圖像的過程，進(jìn)而進(jìn)行下一步的地物提出與樹種識(shí)別。其具體操作包括切割線的選取、羽化以及顏色校正等。在實(shí)際鑲嵌時(shí)，可通過ENVI對(duì)融合后多幅遙感影像進(jìn)行操作，為避免計(jì)算時(shí)間太長，或是軟件崩潰，可提前進(jìn)行裁剪以減少數(shù)據(jù)冗余，加快數(shù)據(jù)處理，從而提高圖像鑲嵌結(jié)果的有效性。

結(jié)束語

總的來說，高分二號(hào)全色與多光譜影像信息的處理對(duì)于森林資源的調(diào)查有著良好的適應(yīng)性，并且不同的影像融合方法對(duì)于影像的色彩效果與空間細(xì)節(jié)也有著一定的偏重，相關(guān)工作者可以根據(jù)數(shù)據(jù)源的類型以及具體的工作要求來選擇合適的影像融合方法，進(jìn)而能夠有效提升森林資源調(diào)查的有效性。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]汪紅，馬云強(qiáng)，石雷.基于高分二號(hào)的云南松林遙感影像提取方法研究[J].云南地理環(huán)境研究，2017，29（02）：57-63+77+2+79-80.

[2]胡曼，彭道黎.面向林地分類的GF-2影像融合算法評(píng)價(jià)[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，34（02）：340-348.

[3]官瑞芬.高分二號(hào)衛(wèi)星影像的融合方法比較研究[J].科學(xué)與信息化，2017（23）.