SP0T卫星数据图像处理方法及应用简介

钟仕全 　胡自宁 　石剑龙

（广西遥惑中心 530023）

【摘　要】　根据《广西海洋海岸带遥感综合调查》项目的需要，1999年7月，中心购买了法国SP0T-2卫星的全色单波段图像数据（北海景和钦州景），使用ENVI图像处理软件进行了SPOT卫星数据处理，并与TM数据进行复合研究。经反复试验，成功地研制成了既有明显色彩差异，又具有较高分辨率的假彩色图像，现就有关的图像处理方法及其应用简单介绍，仅供同行参考。
【关键词】　SP0T数据 处理方法 应用

　　1、SP0T卫星及数据基本情况
　　法国于1986年，1990年和1993年各发射了一颗SPOT卫星。三颗卫星同属一代，重约1.8吨，设计寿命2-3年。卫星运厅轨道高度约830公里，轨道重复周期为26天。每颗星上装有2台相同的推扫式高分辨率可见光相机（HRV），每台相机重约250kg，长度约2.5m。扫描宽度60公里，用4个光谱段成象，可提供全色通道的图像分辨率高达10m，波长范围：0.51～0.73μm；多光谱模式可观测3个波段，波长范围：0.50～0.59μm、0.79～0.89μm，分辨率为20m。这些相机有侧视观测能力，可横向摆动±27度，从而能缩短重复观察周期，对纬度45度区域，每2.5天可重复观察一次。
　　本次中心使用的数据是法国SP0T-2卫星携带的高分辨率遥感器HRV测制的SPOT数据，成像时间是1998年10月～11月，分辨率10M，波长范围：0.51～0.73μm，相当于可见光中的红绿光波段，接近于TM2，TM3两波段。
　　2、SPOT数据图像的处理方法
　　SPOT数据图像处理在ENVI图像处理系统上完成，其工艺流程如图1。
　　2.1、图像预处理
　　检查和处理坏数据，增加图像的灰度动态范围，改善图像对比度，提高图像质量。
　　2.2、图像镶嵌 找出两景数据重叠部分地形地物同名点座标，使其重台，进行无逢镶嵌拼接起来。适当调整镶嵌后的图像的灰度，使其平稳过渡，地形地物的几何拼接良好。
　　2.3、图像校工
　　一般来说，地面接收站和处理站在出售卫星数据产品前，都已对数据做过幅射校正等预处理。要制作精度较高的影像，还必须进行几何精校工，可选用相应比例尺的地形图，选择适当的控制点进行几何精校正处理。
　　2.4、TM波段的选择
　　由于使用的SPOT数据是全色单波段数据，为提高目视解译的分辨能力，利用TM图像与SPOT图像互补性很强的特点（即TM图像可以弥补SPOT图像波段分辨率不足，SP0T图像可以弥补TM图像空间分辨率不足)。通过TM图像与SP0T图像复合，形成假彩色图像，以增强图像的色彩差异，提高解译和识别效果。
　　根据课题研究的不同以及TM各波段的波谱特性，选择3个波段的图像进行假彩色合成。
　　2.5、TM数据与SPOT数据图像的复合
　　由于不同传感器采集的图像，或同一传感器不同时间采集的图像，尽管图幅大小一样，但象元之间却往往不能一一对应，则图像的重叠（合成）必须要经过配准，才能使同一地物影像互相叠合。选取经校正后的SP0T和TM数据图像的同名控制点送行几何更换后复合成图。
　　2.6、HIS彩色合成
　　SP0T图像与TM图像采用彩色坐标变换的方法进行彩色合成，便可以得到既有明显的色彩差异又具有较高分辨率的假彩色图像。
　　2.7、整饰与注记
　　整饰与注记的主要内容：图名、图号、图幅结合表、内外图廓线、经纬度注记、公里网及其注记，资料获得时间、采用数学基础、比例尺、制作单位等。
　　2.8、影像图输出
　　为了检查影像图的制作精度以及利用影像图，利用相纸输出影像图。

　　3、SP0T数据图像的应用
　　SP0T卫星数据图像地面分辨率高达10m，价格适中，景宽为60×60 k㎡ （遥感器采用侧视姿态时可达60×82 k㎡ ）。现在，SPOT卫星数据图像的应用领域越来越广，从图像中提取的信息要求越来越多，尤其是解译精度，准确度要求高的项目，更显示了其高分辨率的优势。
　　3.1、土地调查
　　应用于土地利用现状调查，可以划分到三级地类，调查精度比常规调查方法高，且时间短、速度快。可与TM图像结合进行土壤侵蚀调查和定量评阶；土壤解译制图，制图精度可比土壤普查图要高。在于原区和丘陵区的解译正确率达100％和80％。
　　3.2、城市土地利用动态监测
　　在1：2.5万SPOT与TM复合影像图上，建设用地、耕地、林地、水域等地类界线清晰，城市道路格架明显，地类变比状况也很容易对比判读出来。应用SP0T数据可以对诚市用地变比进行动态监测，分析城市用地变化的主要特点。为城市总体规划实施用地结构调整提供决策资料。
　　3.3、森林资源调查
　　应用于森林植被调查，划分林带、树种等综台调查解译。
　　3.4、环境调查与监测
　　应用于水质污染调查，选择巨射率与水质多数呈强相关性的波段进行图像处理，当混浊度（TRB）和总悬浮物（TSS）含量较低时，红外波段和近红外波段对比变化很不敏感，当TRB与TSS含量较高时，对其变化呈强烈的正比关系，当TRB与TSS含量较低时，红绿两波段之比值对其变化比较敏感，可以较好反映出被污染的水体。不断更新SPOT卫星资料，可以进行动态监测。
　　3.5、灾害调查与监测
　　利用SPOT图像进行地质灾害调查。滑坡、泥石流是覆盖地面相对较小的地质灾害，主要是利用形态特征来识别、研究的，所需的卫星资料具有较高的几何分辨率，并在可见光和近红外波段有较高的光谱分辨率。目前我国用于滑坡、泥石流调查的卫星资料有三种：①TM；②SPOT，③日本资源卫星一号的光学遥感器资料。可以调查地面覆盖大于0.1k㎡ 的大型滑坡、泥石流。利用SPOT图像、TM图像，可以直观反映出受灾范围，分析受灾程度，对防灾减灾部门指挥救灾，灾后评估及恢复生产提供决策依据。
　　3.6、海洋、海岸带资源调查
　　利用SPOT图像进行海洋、海岸带遥感综合调查，调查内容主要有：海岸线、滩涂、岛屿、红树林，围垦、防风林、防波堤、港口、码头等。
　　3.7、地质调查
　　利用SPOT图像进行区域地质调查，如1：5万图幅的填图，遥感地质调查、遥感地质找矿等。SPOT卫星数据图像的应用领域还很广，在此不再一一列举。
　　4、结语
　　遥感中心利用ENVI图像处理系统进行SPOT卫星数据处理尚是第一次，并成功地实现了SPOT数据与TM数据复合，在卫星数据及多源信息复合方面取得了较大的进展。在方法与技术上基本符合《GB15968-1995遥感影像平面图制作规范》的有关要求。但还存在许多不足之处，敬请同行指出改正。