攝影測量與遙感實習

HEBEI UNITED UNIVERSITY 實習報告 PRACTICE REPORT 學生姓名： 尹崇慶 學 號： 201114430127 2011144301 專業(yè)班級： 11地信1 學 院： 礦業(yè)工程學院 指導教師： 陳星彤 2014年12月11日 目 錄 1實習目的 1 2實習內容 1 3實習設備與資料 1 4實習時間與地點 2 5實習過程 2 5.1 地形圖坐標網的添加 2 5.1.1 地形圖的打開 2 5.1.2 地形圖添加經緯度坐標網 4 5.2 遙感影像野外調繪 12 5.2.1 確定遙感圖像范圍與調繪內容 12 5.2.2 調繪準備工作 12 5.2.3 野外調繪步驟 12 5.2.4 調繪注意事項 14 5.3 遙感影像圖像矢量化 14 5.3.1 遙感影像裁剪 14 5.3.2 矢量圖層的建立 15 5.4 遙感圖像的屬性注記文件生成 18 6實習心得 19 1實習目的 遙感實習是遙感技術及應用課程的實習課，本課程的任務是使學生通過實習，了解和掌握遙感影像預處理、信息獲取、實地調繪及制圖的方法等作業(yè)程序，使學生進一步鞏固遙感上機課的知識。通過工程項目中遇到的一些遙感影像數據處理方面的問題并努力攻克這些問題，使學生從理想化的教學上機數據的演練中脫離出來，進一步鞏固和深化理論知識，通過理論與實踐相結合進一步升華知識結構，從而更系統地掌握遙感的原理與遙感影像的知識。在這次實習中一方面是培養(yǎng)我們的實踐操作能力和運用軟件解決實際問題的能力，另一方面培養(yǎng)我們在今后遇到問題應該如何去解決的能力，培養(yǎng)學生的應用能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生嚴肅認真、實事求是、吃苦耐勞、團結協作的精神。 2實習內容 表1 遙感實習內容 實習內容 實習地點 實習時間 1. 實習動員大會，領取相關資料 校內 0.5天 2. 地形圖加坐標網 校內 0.5天 3. 遙感影像幾何校正 校內 0.5天 4. 遙感影像調繪 市內 2天 5. 遙感影像矢量化及注記標注 校內 0.5天 6. 寫實習報告，交成果 校內 2天 3實習設備與資料 硬件設備：計算機的基本配置（CPU型號、內存大小，硬盤空間） 軟件：ENVI軟件名稱及版本 實習數據：1幅唐山地區(qū)地形圖，高分辨率遙感影像 4實習時間與地點 實習時間為2014年12月2日——2014年12月12日。 實習地點是河北聯合大學主校區(qū)、唐山市學院路君瑞國際一片。 5實習過程 5.1 地形圖坐標網的添加 5.1.1 地形圖的打開 打開ENVI4.6，點擊File->Open Image File，如圖1所示，彈出輸入數據文件窗口，如圖2所示。選中地形圖文件，點擊打開按鈕，圖像顯示在波段列表窗口中，鼠標雙擊地形圖文件下的band1，在三個圖像窗口顯示地形圖，如圖3所示。 圖1 打開圖像文件 圖2 選中需要打開的地形圖文件 圖3 顯示地形圖 5.1.2 地形圖添加經緯度坐標網 (1) 地形圖坐標系 要想給地形圖添加坐標網，首先要知道需要使用什么坐標系，在我國地形圖的坐標系一般采用西安80和北京54坐標系，下面是相關參數： 表2 西安80和北京54坐標系采用的主要參數 坐標名稱 投影類型 橢球體 基準面 西安80 Gauss Kruger（Transverse Mercator） IAG-75 西安80 北京54 Gauss Kruger（Transverse Mercator） Krasovsky 北京54 (2) ENVI中的定義坐標系 ENVI中的坐標定義文件存放在HOME\ITT\IDL70\products\envi45\map_proj 文件夾下，三個文件記錄了坐標信息： ellipse.txt 橢球體參數文件 datum.txt 基準面參數文件 map_proj.txt 坐標系參數文件 在ENVI中自定義坐標系分三步：定義橢球體、基準面和定義坐標參數。 ① 添加橢球體 語法為 <橢球體名稱>,<長半軸>,<短半軸>。 這里將： 北京54的橢球體：用Krassovsky橢球，在ENVI已經有了，可以不用重建。 西安80的橢球體：IAG-75，6378140.0，6356755.3 加入ellipse.txt末端，注意需要把逗號修改為英文狀態(tài)下的逗號。 注：ellipse.txt文件中已經有了克拉索夫斯基橢球，由于翻譯原因，這里的英文名稱是Krassovsky，為了讓其他軟件平臺識別，這里新建一個Krasovsky橢球體。 ② 添加基準面 語法為<基準面名稱>,<橢球體名稱>,<平移三參數>。 這里將： “Beijing-54, Krassovsky, -12, -113, -41”和 “Xi'an-80,IAG-75,0,0,0” 加入datum.txt 末端，注意需要把逗號修改為英文狀態(tài)下的逗號。 注：有的時候為了與其他軟件平臺兼容，基準面的名稱直接寫成所用的橢球體名稱。 ③添加投影 選擇Map->Customize Map Projection，如圖4所示，將相應的參數添加，這里添加的參數如圖4所示。 注：投影類型選擇Transverse Mercator，Scale factor填寫0.9996，與Gauss-Kruger等同。False easting中如果加帶號，即39500039，得到的坐標就帶有帶號。 圖4 自定義坐標系 選擇Projection->Add New Projection, 將投影添加到 ENVI 所用的投影列表中。選擇 File > Save Projections，存儲新的或更改過的投影信息。這樣一個新的投影坐標就新建完成。 打開map_proj.txt，如圖5可以看到新建的坐標信息已經自動加入。 圖5 自定義坐標列表 系統默認3度帶，117度3度的帶號為：[(117-1.5)/3]取整+1=39。如果是6度帶，117度6度的帶號為：[117/6]取整+1=20，在東偽偏移前加帶號，如20500000。當經度偏離太遠，有時需要根據實際情況加北偽偏移。如果知道帶號，求中央經線經度：6度帶的經緯度：L=6n-3，6度帶的經緯度：L=3n。 (3) 給地形圖加坐標系 打開地形圖，點擊主菜單->map->Registration->Select GCPs:Image to Map如圖6所示,彈出Image to Map Registration窗口，選擇Xi'an-80 CK CM 117E投影，分辨率為1m如圖7所示，點擊OK，彈出控制點窗口如圖8所示。 圖6 在map下打開Select GCPs:Image to Map 圖7 打開 Image to Map Registration窗口 圖8 添加控制點 在控制點窗口，點擊雙向箭頭按鈕，顯示為添加經緯度的形式，在地形圖的邊角用鼠標左鍵定位，并在縮放窗口精確定位，然后在經緯度空白各種輸入經緯度坐標。 添加足夠控制點，在控制點窗口，點擊options->warp file……，保存為指定的文件。地形圖的坐標系暫時添加上。重復上述步驟添加四個控制點，點擊Show List顯示添加的控制點坐標如圖9所示，注意如發(fā)現誤差較大的控制點可刪除再重新添加控制點。 圖9 控制點坐標列表 為檢驗地形圖坐標網的正確與否，添加坐標網，觀察其扣合程度。點擊主圖像窗口Overlay->Grid Lines如圖10所示，彈出Grid line parameters，平面直角坐標格網間距設為1000米，綠色，經緯度格網間距為15秒，紅色，如圖11所示點擊Apply。 圖10 打開Grid Lines 圖11 彈出Grid line parameters窗體并設置 坐標格網顯示出來，會發(fā)現經緯度扣合很好，平面直角坐標x和y方向均有偏差，此時通過Cursor location/Value量出水平和垂直方向的同一根線的偏差像素個數為39和1757，通過分辨率為1算出偏差距離為39m和1757m。然后，重新建立坐標系，把偏移距離添加到東偽和北偽偏移中。選擇Map->Customize Map Projection，建立新坐標系Xi'an-80 GK CM 117E-1，投影類型選擇Transverse Mercator，投影基準面選擇Xi'an-80,在東偽輸入500039.00，在北偽偏移輸入1757如圖11所示，選擇Projection->Add New Projection，將投影添加到 ENVI 所用的投影列表中。再選擇 File > Save Projections，這樣一個新的投影坐標就新建完成。 圖12 建立新坐標系 在波段列表窗口，在添加過坐標系地形圖的Map Info，右擊，彈出快捷菜單，選擇Edit Map Information，彈出Projection Selection，選擇新的坐標系，更新了地形圖的坐標系如圖13所示。 圖13 更新地形圖坐標系 重新檢驗地形圖坐標網的正確與否。點擊主圖像窗口Overlay->Grid Lines，彈出Grid line parameters，平面直角坐標格網間距設為1000米，綠色，經緯度格網間距為15秒，紅色，點擊Apply。通過瀏覽，經緯度格網和平面直角坐標格網基本疊加正確，如圖14所示。 圖14 檢驗地形圖坐標網是否正確 5.2 遙感影像野外調繪 5.2.1 確定遙感圖像范圍與調繪內容 我們組要調繪的遙感圖像編號為第6號，其范圍：北至白新西道道，南至新華西道，西至大理路，東至學院路，如圖15。 本次實習的遙感圖像調繪主要調查屬性，并在事先準備好的紙上勾出邊界，注明類別、名稱、樓房的層數、單元數等，必要時進行清繪。 圖15 調繪范圍 5.2.2 調繪準備工作 在進行野外調繪前，從谷歌地圖上下載最新的、清晰的本組范圍內的遙感影像圖，為了使遙感影像圖更加清晰把6號范圍內的遙感圖像打印在3張A4紙上。把3張紙用透明膠帶連接起來，把連接好的影像圖固定起來。 圖像固定好后，首先在室內直接判讀地物、地貌，對于清晰的可以先用鉛筆與尺子按照國家標準地形圖圖式將其邊界勾勒在打印紙上。對于在室內無法直接判讀的，均應帶上遙感調繪圖到實地對各種地物進行對比。 5.2.3 野外調繪步驟 完成準備工作后，則開始進行野外調繪。 首先，選定調繪路線。一般在實際調繪工作中，必須從起點以順時針或逆時針開始調繪并回到起點，即地物地貌的調繪要連續(xù)進行，避免調繪不連貫。 然后，依照選好的路線，按行或按列進行調繪。調繪時，調繪點選擇在地勢較高的地方，主要調查屬性，比如建筑物的建筑材料、層數、名稱，道路的名稱，各種綠地的分類等。對于已經在室內繪好的地物地貌，則在實地檢查是否有改變，有改變的按照地形圖圖式將它們修改繪制在對應的透明紙上。對于原先不確定的地物地貌，按照實地情況在透明紙上按圖式勾勒出它們的邊界并注明屬性。直至將整張圖所包括的內容全部調繪完畢。 調繪的同時，要將調繪的內容（特別是與實地有所出入的地物地貌及其屬性）填寫在調繪手簿中。 野外調繪完成后，當天進行分色清繪。根據要求，用紅、藍、綠、黑等顏色進行清繪，調繪草圖如圖16所示。 圖16 實地調繪草圖 5.2.4 調繪注意事項 當地理名稱注記過密時，可適當取舍。 調繪工作應按照國家標準的地形圖圖式進行，說明性質的注記應采用“簡注表”，不得任意命名。 實際調繪工作中，均應按行調繪或者按列調繪，不得隨意調繪。 調繪要按照實地情況嚴格進行，不得偽造，篡改。 在調繪好的透明紙上，圖名注于調繪片正上方，像片號注于調繪片右上角，調繪者姓名及調繪日期等信息在調繪航片的右下角。 5.3 遙感影像圖像矢量化 5.3.1 遙感影像裁剪 使用遙感軟件ENVI把我們第六組的遙感影像裁剪下來，在裁剪的時候為了更加容易、方便使用兩步裁剪法。首先在老師所給的唐山市地形圖上大體找到所要裁剪的范圍裁剪下一個圖片并保存下來如圖17所示，第二步在ENVI上打開保存下的圖片把所要的遙感圖像準確裁剪下來，注意裁剪下來的圖片要包含周圍的四條路如圖18所示。 圖17 第一步裁剪 圖18 第二步裁剪 5.3.2 矢量圖層的建立 在配準好的圖上對地圖矢量化，對不同的地物使用不同的顏色。在本組本次實習中對六種地物進行了矢量化，分別是建筑、綠地、道路、拆遷地、操場、車場。 對拆遷地使用藍色進行矢量化，如圖19所示。 圖19 對拆遷地矢量化 對建筑物使用黃顏色進行矢量化，如圖20所示。 圖20 對建筑進行矢量化 對道路使用紅顏色進行矢量化，如圖21所示。 圖21 對道路進行矢量化 對綠地使用綠顏色進行矢量化，如圖22所示。 圖22 對綠地進行矢量化 對車場進行矢量化，如圖23所示。 圖23 對車場進行矢量化 5.4 遙感圖像的屬性注記文件生成 主要對遙感影像進行屬性調查，其信息在遙感軟件的矢量圖層上以注記的形式標注。如圖24所示。 （1）居民點：屬性名稱為：建筑物及樓號，建筑物材質，層數-單元-每層1個單元內的戶數，如：建科112樓，磚和混凝土材質，六層，5個單元，每層1個單元有2戶的，也有3戶的。表示為：建科樓112，磚混，6-5-2/3。 （2）道路：屬性名為：道路名稱 道路寬度m-單行道或雙行道，單行道：用字母S表示，雙行道：用字母D表示。如：學院路，四米寬，雙行道，表示為：學院路 4m-D。 (3) 綠地，勾出邊界，區(qū)域內注記植被的類型，如草地、樹等。 (4) 更新用地，當有新的建筑，用紅筆勾出新建筑物輪廓，并在新的建筑物上標明屬性，如果正在拆遷，寫明原為××單位，正在拆遷。 圖24 對遙感圖像進行注記 6實習心得 這次實習，旨在通過本次課程實習來加深對《遙感原理與應用》的基礎理論、測量原理及方法的理解和掌握程度，鞏固上個學期所學的的基本知識，學以致用，切實提高同學們的實踐技能，并達到將所學的各章節(jié)知識融會貫通，基本能夠綜合運用已學知識來解決一些實際問題的目的。在實習中我體會到利用ENVI遙感軟件處理圖像數據的簡潔方便，一切都是一目了然。實習的過程簡單又復雜，簡單的是，只要動手，計算機幾乎自動化的替你操作，復雜的是，在操作過程中，又有好多選項和注意的事項，有很多操作很有講究。所以在練習中我遇到好多問題，并通過解決這些問題進一步加深了對軟件和課本知識的理解。這次實習內容不算太多，但我還是覺得學到了許多東西的。 通過此次實習，讓我學到了很多課堂上更本學不到的東西，懂得了學習的意義，時間的寶貴，人生的真諦。明白人世間一生不可能都是一帆風順的，只要勇敢去面對人生中的每個驛站!這讓我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，也讓我認識到了攝影測量與遙感工作應支持仔細認真的工作態(tài)度，要有一種平和的心態(tài)和不恥下問的精神，不管遇到什么事都要多思考，多聽別人的建議，不要太過急燥。這次實習也培養(yǎng)了我的內業(yè)處理能力，增加了實際的操作經驗，對實際的攝影測量與遙感工作的有了一個新的開始，更好地為我們今后的工作積累經驗。