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遥感是20世纪末发展最为迅速的科学技术领域之一。进入二十一世纪,遥感正经历着一场前所未有的变革,发展方向呈现多维态势,主要表现为多传感器、高分辨率、高光谱和多时相等特征。在空间分辨率上,2001年10月,美国数字全球公司(Digital globe)成功发射了“快鸟(QuickBird)”商用高分辨率遥感卫星,空间分辨率首次突破米级,达到了0.61m,树立了民用领域国际遥感卫星的新标志。高分辨率卫星图像精度高、成本适宜、产品样式丰富等优点使得其在测绘、地学、资源环境、大型基础建设工程、农业等领域得到深入广泛的应用。对于土地覆盖、土地利用的卫星遥感监测而言,高空间分辨率与时间分辨率的卫星遥感数据使得监测精度和监测效能有了质的发展;随着城市化进程的发展,米级分辨率卫星遥感对于城市发展,扩张的监测、城市规划具有广阔的应用前景。
利用遥感器观测目标物辐射或反射的电磁能量时,从遥感器得到的测量值与目标物的光谱反射率或光谱辐射亮度是不一致的,遥感器本身的光电系统特征、地形以及大气条件等都会引起光谱亮度的失真。而在地球表面变量中,地形是对遥感数据产生影响最大的因素。地形校正是遥感影像辐射校正的主要内容,是获得地表真实反射率的必不可少的一步。地形对光学遥感卫星影像数据的辐射亮度的影响是非常显著的,朝向太阳的坡面会接收到更多的光照,看起来色彩也就更亮一些。事实上,卫星遥感器所记录的地面目标的“辐射亮度”由两方面因素决定:一是地面目标接收到的辐射能量;二是遥感器接收到的来自地面目标的反射能量。地形不仅影响到地面所接收的辐射能量,同时,地形的变化也会改变太阳辐射源、地面目标和卫星遥感器三者所构成的几何结构,而这种几何结构决定着地面目标在卫星遥感器方向上的反射辐射能量的多少。
遥感影像地形校正是开展影像分类和定量遥感应用的一项重要基础工作,所以遥感影像地形校正处理的理论和方法也在不断的得到完善和提高。目前比较成熟的技术方法主要有三种,即多光谱波段比、基于辐射传输理论、基于影像特性(地形均衡模型)。从当前国际和国内研究地形校正方法研究现状来总结今后地形校正技术发展,应该是在上面提到的三种技术的基础上进行改进。
论文主要研究目的是对比已有的遥感影像地形校正方法,找去最有效、精度最高和最适宜的方法,从而使遥感图像经过此地形校正方法的处理后能达到如下两种效果,为后续的图像分类及遥感信息定量化提供正确的工作数据基础。
第一:改正图像的几何变形,使图像和实地位置精确配准;
第二:获得地表真实反射率,使图像上记录的辐射值为各像元真实的反映。
为达到上述目标,作者从获得的实验区QuickBird高分辨率原始影像和土地利用现状图入手,展开了如下研究工作:
1)利用呈贡县1:5万的土地利用现状图生产了该区域的数字地形模型DEM。
2)呈贡县QuickBird高分辨率遥感正射影像DOM的制作。
3)引入DEM数据进行了大气校正处理。
4)分析了地形效应产生的原因和因素。
5)探讨了基于高分辨率遥感正射影像地形校正方法,对比了各种有效的地形校正方法,选取了作者认为优越的地形校正方法模型——地形均衡模型。
6)建立了地形均衡模型,并利用该模型进行了实验和效果评价。
论文在实验区进行的实验表明,选取并建立的地形均衡模型对地形起伏引起的地形效应有一定的消除能力,起到一定的效果。但由于实验区——呈贡县,属低纬度高原平坝地区,地势平缓,海拔1900米至2000米左右,高差起伏并不是很大,所以地形效应影响不是很明显,处理效果对比不显著,不是很适合做为地形校正实验的实验区。
作者下一步想要进行的研究工作就是找一个地形起伏较大,地形影响很明显的实验区进行进一步的地形校正处理实验,深入的对比处理前后处理后的影像,看地形均衡模型对地形效应校正处理的效果,并在此模型基础上进行方法改进的探索性尝试。