栅格金字塔

如题所述

栅格数据源包括数字高程模型(DEM)和遥感影像数据2 部分。遥感影像数据原始数据为ETM+、SPOT4、SPOT5,全省范围是利用ETM多光谱和SPOT4全色光融合而成,示范区影像则是利用SPOT5影像自融合而成,遥感影像通过配准、镶嵌、拉伸、融合、投影、格式转换等操作(李长江等,2004),最终形成GeoTIFF格式的数据。数字高程模型是利用ArcInfo软件的桌面版或工作站版生成的,建立数字高程模型的数据源为等高线、高程点、水系、交通、标准图框等文件,但将全区的数据一起处理生成DEM的数据量太大,在统一投影坐标系(高斯-克吕格投影,投影中央经线为120.5 °)的前提下,先将所处理的图幅与周围8幅图的等高线、高程点及水系、交通图层进行接边处理,最终生成1:10万标准图幅的DEM。

数字高程模型和遥感影像数据采用层次细节LOD(Level of Detail,LOD)模型进行分块、分层、融合,针对于不同精度地形和影像栅格数据,利用其相互“叠覆”关系来处理,并真正实现海量栅格数据无缝接边处理,且数据的交接处能自动提取覆盖层(不同精度的DEM)数据,极大地提高了海量数据存取质量和速度。具体的栅格金字塔建塔流程如图4-5所示。

(1)矢量数据的整理

用来构建DEM的矢量数据包括高程点、等高线、水系、交通4个图层,为保证数据的准确性、完整性,要进行包括格式、投影、高程属性、图幅接边等几个方面的质量检查,以使其在数据范围、精度方面满足构建三角网(TIN)的要求。

数据整理时,首先要检查矢量数据的数据格式是否均为Arc/Info格式,投影是否统一(高斯-克吕格投影平面坐标,中央经线为120.5°,坐标单位为m),通过构建粗略的DEM在三维场景进行检查修正其高程值是否正确,在此基础上,将所要生成DEM的图幅与周边8幅分层进行接边检查,确保跨图幅图元的一致性。

(2)扩边裁剪

为防止标准图幅外缘因无高程信息生成三角网与邻幅的三角网出现“裂缝”,要将某图幅内的数据与该图幅标准图框扩边1/3范围内的数据一起处理。扩边处理时,先把某幅的标准图框扩边1/3并作为裁剪框,在该幅与相邻8幅图的高程点、等高线、水系、交通4个图层分别用裁剪框进行拓扑裁剪,形成的4个图层的数据作为构TIN的数据源,以保证整个区域内TIN的完整性。

图4-5 栅格金字塔建设流程图

(3)一次构TIN

三角网(TIN)是基于三角形对数字高程模型表面建模的一种方法,它是按一定的规则将离散点连接成覆盖整个区域且互不重叠、结构最佳的三角形,每个三角形代表了地表上一块等倾斜的平面。可利用ARCSCENE的3D分析工具Createtin命令进行一次构TIN,其中将高程点作为MASS,等高线作为HARDLINE,并分别选择相应的高程属性字段。

第一次构TIN的同时,要检查并消除隐藏的高程差,不仅对同一条等高线上采样间距过大的高程点列进行内插加密处理,避免出现三角形跨越等高线,而且对山头或凹地无高程点的闭合等高线,狭长而坡缓的谷底等处,内插特征点或特征线,避免出现不合理的“平三角形”。

(4)二次构TIN

利用Modify TIN命令进行二次构TIN,先打开上一步建好的TIN,并添加交通、线状水系、面状水系3个图层,交通、线状水系作为 HARDLINE,面状水系作为 HARD REPLACE。

(5)生成DEM

DEM格网是基于正方形格网对DEM表面建模的一种方法,它是利用一系列在X、Y方向上都按等间隔排列的地形点的高程值Z表示地形。可采用Tintolattice命令将TIN转为DEM格网,生成过程中对DEM格网间距进行设置,以确保DEM精度。

(6)裁剪DEM

上述的DEM是在扩边基础上生成的,因此必须以标准图框内框为裁剪框进行拓扑裁剪,在Workstation版的Arc/Info下,可使用Latticeclip命令进行DEM裁剪形成标准分幅的DEM。

(7)遥感影像数据的整理。

遥感影像数据主要用于地形表面的纹理,增强真实感。不同精度的卫星遥感影像TM、ETM+、SPOT4、SPOT5等均需要进行必要配准校正,通过控制点配准到矢量数据的坐标系上,以保证遥感影像与地形数据的空间位置一致性。

(8)图像融合

TM与ETM+、SPOT4全色光与TM的图像融合的方法可采用常规的方法,对于示范区的SPOT5高精度遥感影像,首先要对10m分辨率的多光谱波段1(Red)、2(Green)、3(Blue)进行RGB波段彩色合成,合成时采用2(Green)作为蓝波段,(1+2+3)/3作为绿波段,1(Red)为红波段。再在ERDAS软件中将合成后的图像与SPOT5全色光进行自融合,其中低分辨率为前述的多光谱红、绿、蓝波合成图像,高辨率图像为经校正的SPOT5的2.5m分辨率全色波段。融合方法可采用乘积法或主成分分析法等,使影像更加接近真彩色。

(9)生成金字塔文件

利用自行开发的Build3 d1.0建塔工具,将不同精度DEM格网和不同精度的遥感影像数据加入。一般将精度低的DEM放在最底层(图版Ⅳ-1),精度高的DEM放在上层,再添加遥感影像或农业地质专题图数据,并根据数据的精度设置相应每层的网格间距、单块行列数、压缩方式及金字塔层数,即可形成PRD格式的金字塔数据文件。

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