水土保持遙感動態(tài)監(jiān)測方法探討
來源： 水土保持生態(tài)環(huán)境建設網(wǎng) 上傳日期:2018-07-23 打印本文章 【字體】 大 中 小吳永紅 劉 偉
（黃委會西峰水土保持科學試驗站 甘肅西峰 745000）
前言
隨著我國綜合國力的不斷增強，環(huán)境保護已經(jīng)提到了我國重要的議事日程上，特別是國家把水土保持生態(tài)環(huán)境建設作為一項國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的長期事業(yè)，并采取積極的財政政策，不斷加大投資力度。伴隨著水土保持事業(yè)的不斷增加，我國面臨的水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測任務亦愈加繁重而艱巨。特別是隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的逐步實施，一方面各種治理措施大量開展，治理面積迅速增大，另一方面大量的資源開發(fā)、基礎設施建設等將會給治理和預防監(jiān)督帶來一系列新問題，一旦監(jiān)管不力，不僅會造成大量的資金浪費，出現(xiàn)虛報、浮夸現(xiàn)象，而且會造成更大的水土流失，出現(xiàn)“邊治理、邊破壞”的現(xiàn)象，形成新的生態(tài)環(huán)境惡性循環(huán)。為了及時、全面地掌握水土保持治理動態(tài)及生態(tài)環(huán)境破壞情況，給國家制定水土保持生態(tài)環(huán)境政策、定期發(fā)布公告、為各級領導宏觀決策、進行水土保持監(jiān)督執(zhí)法及合理規(guī)劃治理措施等提供科學依據(jù)，進行水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測十分必要和迫切。然而，如何高效、準確的進行水土保持監(jiān)測，是目前擺在我們面前的一個重要課題。
當前，小范圍的監(jiān)測主要靠人工實地測量；大范圍的監(jiān)測主要靠遙感方法，通過圖像解譯，確定各類圖斑的界線，遙感圖像解譯分計算機自動解譯和人工解譯兩種方法，目前用計算機自動解譯的方法進行水土保持監(jiān)測尚未成熟；人工解譯方法是通過圖像解譯人員以遙感影像或航空相片為背景，在各類繪圖軟件的支持下，進行圖像解譯和各類圖斑的勾繪。人工解譯發(fā)揮了人的主觀能動性，使解譯結果更加接近實際，隨之也出現(xiàn)下面的問題：1、由于是人工勾繪，受人的視覺影響，對同一幅影像，不同的人勾繪的結果是不一樣的，即使是同一個人，兩次勾繪的結果也會有差別，加之治理和破壞的范圍在相片上往往很小，面積有可能比勾圖時產生的誤差還小，這樣勢必影響監(jiān)測精度；2、對一些面積很大的圖斑，往往找不到閉合點，使解譯結果出現(xiàn)偏差；3、費勞、費時，按1：10萬比例尺精度要求勾繪一幅圖，一個熟練的技術人員需要近一周的時間，要進行以省為單元的監(jiān)測將耗費大量的人力物力。在上述原因的驅使下，本人對水土保持遙感監(jiān)測過程中的圖斑勾繪工作進行了探索和改進，可基本實現(xiàn)圖斑勾繪的半自動化?，F(xiàn)介紹如下：
1、軟件要求：
進行工作之前應準備①Photoshop5.0或以上版本；②具有人工交互式矢量化的地理信息系統(tǒng)軟件（如arc/info7.0、mapgis等）。
2、操作步驟
2.1提取柵格圖斑界線
首先，在Photoshop5.0下打開已合成好的假彩色影像（假設取名為img1.tif），選取工具面板上的魔術棒工具，打開選項窗口，調整魔棒選項的容差，一般為20—30。在認為占影像主色調的地方單擊，建立一個選區(qū)，然后用shift加單擊的方法選取更多的圖斑，直到選完整個影像。在進行選擇的時候，有時會選中不需要的圖斑，可用Alt加單擊的方法減選。選擇結束后，可能會選中只占一兩個像元的圖斑，為了將來圖斑不至于太破碎，在保證制圖精度的前提下，用shift+單擊的方法對碎圖斑進行加選，去掉碎圖斑。結果如圖2—1。然后，在圖層菜單下打開新建圖層，在圖層窗口中激活新圖層，在編輯菜單下單擊描邊，對所建立的選區(qū)按一個像素進行描邊，描邊結束后取消選擇。之后，刪除背景圖層，對剩余圖層執(zhí)行圖層菜單下的拼合圖層，并執(zhí)行圖像菜單下調整選項下的閥值，對圖像進行二值化處理。處理后的圖像如圖1—2。將圖像另存（假設取名img2.tif）。2 .2 提取矢量圖斑界線
2.2.1矢量化圖斑界限
在photoshop5.0下提取的柵格化圖斑界線只有在進行了矢量化后才能進行面積量算和各種空間分析操作，所以，下一步的工作是對圖2—2中的柵格圖像進行矢量化。由于圖像在photoshop中處理后會丟失掉原來的地理坐標而變成自由坐標，矢量化后的圖形也會成為自由坐標，不能與原來圖像匹配，因此，需要恢復圖像img2.tif的地理坐標。有幾種辦法可以使img2.tif具有原地理坐標：1、
圖2—1 在 photoshop中選取圖斑界線（img1.tif）
圖2—2提取圖斑界限后的柵格圖（img2.tif）
在進入photoshop處理圖像前查看img1.tif的頭文件，記下坐標參數(shù)，然后修改img2.tif的頭文件中的坐標參數(shù)，使其與原圖像坐標一致；2、在專業(yè)遙感圖像處理軟件（如I/RASC）下用image to image用原圖像img1.tif對自由坐標圖像img2.tif進行幾何糾正，將img2.tif裝入img1.tif的坐標系統(tǒng)；3、在 arc/info中對原圖像img1.tif執(zhí)行arc下的imagegrid命令，然后對生成的grid繼續(xù)執(zhí)行gridimage命令，這時將生成一個*.tfw文件，將這個*.tfw 文件改名為img2.tfw這樣，就給柵格圖斑界線圖像文件img2.tif加上了地理坐標。
2.2.2 圖斑編輯、編碼
打開矢量化軟件，調入img2.tif，在進行平滑、去噪之后對其進行計算機跟蹤人工交互式矢量化，對處理得比較好的圖像可實現(xiàn)自動矢量化。矢量化后的圖形如圖2—3（a）。然后導入img1.tif，對照影象對矢量化后的圖形（圖2—3（a））進行編輯、修改，去掉多余信息。然后進行多邊形拓撲關系的建立和圖斑的編碼工作。圖2—3（b）是對研究區(qū)進行土壤侵蝕強度的判讀和編碼后的結果。至此，整個圖像半自動解譯過程全部完成，結果可在地理信息系統(tǒng)軟件支持下進行面積量算、建庫等各項操作。
(a) 自動矢量化后的圖形
(b) 進行編輯、賦碼后的圖形
圖2—1 對img2.tif進行矢量化后的圖形
3、方法討論
（1）該方法較之于常規(guī)自動解譯靈活性大、能夠在原圖像基礎上看到解譯結果，直觀效果好，避免了圖像自動解譯后形成的柵格圖像很難與原圖像對照和辨別真?zhèn)蔚娜毕荩?/FONT>
（2）該方法較之于人工判讀自動化程度高，尤其對一些面積很大的的圖斑可實現(xiàn)自動勾繪，大大減少工作量，適合小范圍水土保持遙感動態(tài)監(jiān)測和大范圍土壤侵蝕普查；
（3）自動解譯過程中會出現(xiàn)很多碎小的圖斑，需要進一步編輯、修改。有個別圖斑可能沒有解譯出來，還需要進一步用人工判讀；
（4）解譯后的圖形只有線條，沒有屬性，需要進行人工賦碼。
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