森林資源調(diào)查中高分二號遙感圖像處理方法研究

王曉麗

【摘要】：在統(tǒng)一的地理坐標系中，通過一定的算法將多幅遙感影像進行融合，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、時間與空間特征，能夠更加有效地進行對目標信息的表達。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（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；遙感圖像處理

【引言】：高分二號是當(dāng)前階段我國國產(chǎn)光學(xué)對地觀測衛(wèi)星中分辨率最高的，其所搭載的兩臺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，高分二號遙感衛(wèi)星有著十分出色的性能。需要注意的是，在進行森林資源調(diào)查時，高分二號遙感影像的處理質(zhì)量，直接影響著森林資源調(diào)查的質(zhì)量，因此，加強對高分二號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)量的眾多補課或缺的重要功能。同時，森林資源對于我國社會價值與經(jīng)濟價值的提升，也有著巨大的促進作用。因此，加強對森林資源的了解和掌控是十分重要的。遙感作為先進的現(xiàn)代測繪技術(shù)，其應(yīng)用不僅實現(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別[1]。同時，通過遙感技術(shù)所獲得的高分辨率影像是用來進行林地及林木參數(shù)提取的重要基礎(chǔ)，對于林業(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、基于高分二號的森林調(diào)查遙感圖像處理分析

2.1高分二號數(shù)據(jù)基礎(chǔ)介紹

基于高分二號的森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)遙感影像包括1個分辨率為0.8m的全色波段（0.45～0.90μm）和4個多光譜波段，分別是：藍（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。獲取高分二號的遙感影像數(shù)據(jù)后，首先進行室內(nèi)判讀，了解一定時間跨度內(nèi)測區(qū)是否存在大面積地物變化，然后對不確定的地物類型進行實地探查，為后期的遙感影像地物分類精度進行評價。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

高分二號在進行攝影時，通常會由于大氣折射或反射而導(dǎo)致影像存在誤差，因此需要進行大氣校正以獲得真實的地表光譜信息。在實際處理時，首先進行輻射定標操作，提高影像辨識度，便于后期進行精確信息的提取，然后利用ENVI對輻射定標的多光譜數(shù)據(jù)進行大氣校正，去除部分大氣的影響，擴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)坐標系，同時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)，在高分二號的高分辨率遙感影像中選取一定的糾正控制點，然后將高分二號生產(chǎn)的RPC文件上傳至ENVI，此時就可利用ENVI自帶的Orthorectification進行正射校正。

2.2.3圖像融合

影像融合是指將同一地物的不同影像進行綜合，進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，對于地物信息提取精確度的提升有著十分積極的促進作用。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)信息進行壓縮；四，HPF融合法。該方法的優(yōu)勢在于能夠有效進行濾波處理，在保留與空間信息有關(guān)高頻信息的同時，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圖像增強處理

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

二，圖像真彩色增強。圖像真彩色是指通過圖像增強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、藍波段合成的多光譜圖像，能夠有效識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，進而進行下一步的地物提出與樹種識別。其具體操作包括切割線的選取、羽化以及顏色校正等。在實際鑲嵌時，可通過ENVI對融合后多幅遙感影像進行操作，為避免計算時間太長，或是軟件崩潰，可提前進行裁剪以減少數(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，高分二號全色與多光譜影像信息的處理對于森林資源的調(diào)查有著良好的適應(yīng)性，并且不同的影像融合方法對于影像的色彩效果與空間細節(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，進而能夠有效提升森林資源調(diào)查的有效性。

【參考文獻】：

[1]汪紅，馬云強，石雷.基于高分二號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影像融合算法評價[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2017，34（02）：340-348.

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