四、结果分析.doc

我国基本比例尺地形图对海岸带遥感影像 精校正能力分析 刘善伟1,2,3，张杰4,5，马毅4,5 （1.中国科学院烟台海岸带与可持续发展研究所，烟台 264003；2.中国科学院南海海洋研究所，广州510301；3.中国科学院研究生院，北京 100039；4.国家海洋局第一海洋研究所，青岛 266061；5.海洋环境科学与数值模拟国家海洋局重点实验室，青岛 266061） 摘要关键词：近十几年来，我国对海岛海岸带资源开发利用加剧，使得它们的自然性状发生了巨大变化。为了全面更新我国海岛海岸带资源与环境数据资料，科学的分析、评价海岛海岸带资源与环境的变化趋势和开发利用潜力，2005年，在908专项的支持下，启动了海岛海岸带卫星遥感调查工作海岛海岸带卫星遥感调查规程。投影固定的地理参考中精校正依赖一定数量的地面控制点，外业测量、正射影像图、纸质地形图质量、数量和分布直接影响校正的精确性和可靠性GPS测量控制点，坐标误差控制在0.5m以内，并分别利用多项式法和正射模型法对2个时相的SPOT-5影像进行校正，结果表明正射模型法的精度远高于多项式法的精度，中误差小于1.5个像元[1]；代华兵利用星站差分GPS采集控制点（精度优于0.5m）,结合1:1万DEM和传感器物理模型对SPOT-5数据进行正射校正,试验区总的点位误差为1.337个像元[2]。综上，外业测量精度高，海岸带范围，耗费时间相对较长，动用人力较多SPOT-5影像处理过程，给出了基于DRG（Digital Raster Graphic，简称DRG，是纸质地形图的数字化产品）的控制点采集思路，总结探讨了在ERDAS IMAGINE中利用DRG进行控制点采集的几何校正方法[3]。 我国基本比例尺地形图为影像精校正提供了丰富的控制点来源。山东省基础地理信息中心现有的1:1万和1:2.5万纸质地形图都生产于上世纪70年代和80年代，然而海岸带地区是经济发展最为迅速的地带，尤其是改革开放以后，交通基础设施、居民地扩展最为强烈，在地形图上难以找到足够数量且分布均匀的控制点，道路改道、拓宽等也使得能找到的控制点难以保证精度，不具有获取控制点的可行性。1:5万纸质地形图的时间序列较多，主要成图于上世纪70年代、80年代、90年代中期和末期，缺点是不同地区的成图时间不同，对整个海岸带地区而言也不具有获取控制点的可行性。 本文以必威体育精装版的3幅1:5万地形图为例，从中选取控制点对多景SPOT-5影像进行正射校正，通过分析控制点精度及校正结果精度，评价1:5万地形图在海岛海岸带卫星遥感调查中的应用前景。 二、数据 1. 遥感数据 研究区域的3景SPOT-5卫星1A级影像数据，2003～2004年全色2.5m多光谱10m调查区域影像的云覆盖不超过10%，影像层次丰富、清晰。用全色影像配准多光谱影像，融得到2.5m分辨率的彩色影像。1:5万标准分幅DEM数据，分辨率为25m，西安1980坐标系 地形图的扫描分辨率是保证DRG质量的关键。参照文献[4]，地形图的最细线划粗为0.1mm，因此其扫描分辨率需大于0.1mm（254DPI）才能保证最细线划处不被打断。胡晋山采用200、300、500三种不同扫描分辨率的扫描图像进行矢量化比较发现：当扫描分辨率大于300DPI时, 矢量化精度提高并不明显[5]。综合考虑地图线划粗细及误差，本文采用300DPI的扫描分辨率对地形图进行彩色扫描。 由于纸张变形、扫描仪误差等，扫描后的栅格图与实际地图相比存在差异，需要进行几何校正，几何校正的另外一个目的是将栅格图赋予地理参考。本文采用二次多项式进行几何校正，以公里网交叉点为控制点，每幅地形图内的控制点数量保证15个以上，且分布均匀合理，采用最邻近法进行重采样，像元大小为4m×4m。校正中误差优于0.3个像元，最大误差小于2倍中误差，校正效果良好。 2.同名点选取与坐标系统转换 文中选用的地形图现势性较强且多采用航摄获取，与遥感影像上的地物对应情况良好。经比对，乡村路或大车路（两者皆为单线路）在影像上表现为亮度较高的细小土路 校正后扫描图的坐标系统与原地形图坐标系统一致，是北京54坐标系，需转换为项目要求的WGS84坐标系。本文使用坐标转换软件对各个同名点坐标进行转换，转换中误差优于0.4m。 3.影像正射校正 对SPOT-5 1A数据进行几何精校正的方法中，基于传感器物理模型的正射校正精度远高于多项式校正精度[1]，且需要的控制点数量较少，一景SPOT影像仅需要6-10个GCP[6]。本文选用影像的覆盖地区多为丘陵、山地，需结合DEM进行正射校正，以消除地形起伏引起的局部影像变形。 将全部同名点作为控制点输入，不断调整并剔除误差过大的点，然后选取其中均匀分布的9个点作为控制点，其它约10个点作为检查点。控制点误差和检查点的中