水文地质遥感影像图制作的方法

  水文地质遥感制图是以遥感数据或图像为信息员，一目视解意、机助解译和计算机自动识别提取的各种水文地质和环境地质等专题要素、图形、数据位编辑对象，在水文地质和要干专业理论的指导下，按照制图的原则，编制相关专题图件的过程。
  水文地质遥感解译图件反映某一个时代水文地质及环境地质等特征及其演变的遥感信息，是水文地质调查成果的重要组成部分。

  遥感影像图制作有哪些：
  （一）遥感影像图的基本用途
  遥感影像图可以真实、直观地提供调查区的宏观景观影像，既是室内遥感解译重要依据、野外调查的工作手图，同时也是各类遥感专题图件的基本载体c因此，遥感影像图的制作是水文地质遥感调查的基础性工作，通常被列为调查的目标任务之一。
  用于制作遥感影像图的数据必须适应水文地质遥感调查的任务要求，具有较好的影像质量。遥感影像图的比例尺应根据任务要求、数据源特点和影像图具体用途确定，一般情况下应与调查比例尺一致。在数据源空间分辨率许可时，室内解译用图与野外调查手图的比例尺可以放大一级；调查区面积较大时，用于反映全区宏观景观特征的影像图的比例尺可适当缩小。

  （二）遥感影像图合成波段的选择
  用于水文地质调查的卫星遥感影像图通常由不少于3个波段的数据合成。为了对调查目标有较好的识别和分类的效果，选取的波段应能最大限度地反映目标物的典型光谱特征，而且波段间有较小的相关性。

  （三)遥感影像图数据类型的确定
  遥感影像数据是水文地质与环境地质遥感调查的基本信息源。在地形高差较小的地区，或水文地质与环境地质要素特征较明显的地区，可直接使用进行过数据辐射校正和几何校正等预处理的遥感影像数据；在地形高差较大，或水文地质与环境地质要素特征不够明显的地区，应使用正射影像数据。

  （四）遥感影像图制作方法
  1．遥感数据的噪声处理和波段配准
  遥感影像图制作前需要对选定的遥感影像数据进行噪声处理和波段配准。图像噪声可采用低通滤波或其他滤波方法消除。
  同一景、同～时相卫星图像不同波段间的地理错位，一般可通过水平或垂直方向平移图像，实现波段间的配准。不同卫星接收的遥感图像，由于遥感器成像机理、空间分辨率、瞬时视场等方面的差异，图像像元间不存在完全的对应关系，图像间的配准比较复杂，需要根据具体情况选择合适的方法。
  2．影像几何精纠正
  用于水文地质和环境地质遥感调查的数据通常已由数据提供部门（如卫星地面接收站）对遥感器性能及地球曲率、自转等原因引起的系统几何畸变进行了常规的几何校正处理（常称粗校正）。遥感影像图制作前的几何纠正是指对影像数据中仍残剩的非系统几何畸变进行几何校正处理（常称精校正）。
  遥感图像的几何精校正是将图像坐标按一定的精度要求变换到地形图的地理坐标系中，并按新图像像元的大小，通过重采样获得新像元亮度值的过程。具体做法分以下两步！
  1)控制点选择与图像拟合。几何精校正的实质是利用地面控制点资料对遥感图像的几何畸变进行校正。地面控制点资料可从地形图上选取，或从测绘部门获得，从地形图上选取控制一点应满足下列条件：①地形图的比例尺应不小于水文地质遥感调查的比例尺。
  ②所选的控制点位在地形图及遥感图像上均能正确识别和定位，一般宜选择不易变化的特征点，如道路交叉点、桥梁、水坝等地物，其图像应清晰。③控制点位应尽可能分布在图像中心点附近及8个象限中。④每个标准图幅所选控制点总数控制在13 - 16个为宜。
  校正时先依据地面控制点数据建立起畸变图像空间与标准地理制图空间的对应关系，然后以这种对应关系用一个适当的数学模型（通常为二元多项式）通过拟合方法，把原图像（畸变图像空间）中的全部像元变换到新图像（标准地理制图空间）中。
  控制点拟合中误差一般要求不大于1.5个像元。若拟合误差超出了规定要求，则需要选取新的控制点，重新进行拟合并计算拟合中误差，直至达到要求的精度为止。
  2)像元的重采样。变换后在新图像中重新定位的像元点，对应于变换前原图像中位置的行列编号通常不再是整数，因此需要根据新图像各像元在原图像中的位置，对原图像按一定规则重新采样，进行点位亮度值的插值计算。最常用的插值方法有邻近点位法、双线性内插法和立方卷积内插法等。
  3．图像镶嵌
  遥感影像图制作过程中常常因为工作区超出了单景遥感图像覆盖的范围，需要将互相邻接的多幅图像按几何位置拼接成一幅完整的图像。这个过程称为图像镶嵌。用数字图像处理方法拼接图像则称为数字图像镶嵌，其主要任务是对需要拼接的图像进行几何配准和色调的匹配，具体步骤包括：图像选择、重叠区影像几何配准、重叠区亮度匹配、拼接边
  选择和拼接区亮度平滑。
  1)图像选择。在待拼接的图像中通常将工作区的主体图像或时相、色调、影像质量等具代表性的图像确定为参考图像，其他将与之拼接的图像则称为被镶嵌图像。拼接时都依参考图像的几何空间位置和色调为基准，将被镶嵌图像逐一拼接到参考图像上。
  2)重叠区影像几何配准。在两景图像的重叠区中通过一一对应地寻找若干组同名地点（也称镶嵌控制点）的像元坐标，建立起该重叠区两图像空间坐标间的映射关系，  再采用多项式拟合的方法，达到两景图像相接像元的几何配准。多项式拟合的均方差越小，几何配准的精度越高。通常要求拟合均方差应小于1个像元，使水系、道路和山脊线  等线性地物的拼接处没有错位。
  在进行大范围多景图像的镶嵌处理时，要特别注意累积的误差或个别低精度图像可能会造成被镶嵌图像几何形态的扭曲变形。出现这种情况时，需要开辟新的拼接区进行镶嵌，并划分子区对图像进行几何精校正，以保证图像的几何精度。
  3)重叠区亮度匹配。亮度匹配的目的是尽可能地消除不同时相图像拼接时会出现的色调差异，以保证镶嵌后图像的色调整体上协调一致。最常用的亮度匹配方法是直方图匹配法。即以参考图像的像元亮度值直方图为基准，调节被镶嵌图像的像元亮度值直方图，使两者的特征尽量地接近。
  4)拼接边选择。为了尽可能地消除两景图像拼接后出现明显的色彩跳跃而造上的“拼接缝”，通常选择沿地物自然边界的折线或曲线作为拼接边。
  5)拼接区亮度平滑。图像镶嵌后，拼接线两侧图像的色调仍然会有一定程度的差异，影响镶嵌图像的整体效果。因此，通常需在拼接边两侧一定宽度内采用“羽化”的方法进行亮度值平滑。
  4．图面整饰
  图面整饰分为图廓整饰和图外整饰两部分。图廓整饰内容包括内图廓、外图廓绘制和经纬网注记；图外整饰内容则包括标注图名、数字比例尺和线段比例尺、图例、图幅接图表、图像拼接表、图像制作说明、编图责任表等。
  5．遥感影像图的精度评价
  评价影像图整体地理定位精度的方法是在图上均匀地随机抽取一定数量的检测点，读取它们的坐标值；同时在比例尺大一级（或以上）的地形图或专题图上读取这些检测点对应位置的坐标值作为真值。

  （五）遥感正射影像图的制作
  工作区位于地形高差较大的地区时，采用一般的控制点-多项式拟合方法不能纠正地形高差引起的像点平面位移，需要使用相对应比例尺的数字高程模型（DEM），改正由地形投影差带来的误差，制作正射影像图。

  （六）三维遥感影像图以形象地显示地表各种水文地质、环境地质、灾害地质要素，给人以身临其境的感觉，在水文地质遥感调查与监测中越来越广泛地应用。
  根据调查和实用的要求，三维遥感影像图可以随意选定入视角的大小、方向和高程比例，也可以叠加地理、人文、专题等要素的符号和注记。