论文题目: 基于航片的正射影像林相图制作及森林测量研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 森林经理
作者: 智长贵
导师: 郎奎建
关键词: 正射影像,林相图,光束法空中三角测量,森林测量
文献来源: 东北林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 利用航空像片(以后简称航片)进行林业制图和森林测量是森林资源调查的主要任务。本文根据自检校光束法区域网平差原理,利用ERDAS的OrthoBhSE模块对2003年东北林业大学帽儿山试验林场拍摄的176张航片,共13条航带进行了空三加密,并对其进行了数字微分纠正,最后生成了帽儿山林场比例尺为1∶25000影像林相图和传统的林相图以及各个施业区比例尺为1∶10000影像林相图和传统的林相图,影像图点位中误差仅为2.953m,达到了相当高的精度。这也是我国林业部门第一次通过数字微分纠正生成的正射影像林相图和林相图。正射纠正消除或大大降低了因摄影机倾斜和地形起伏两种因素引起的影像位移,消除或大大降低了航片各种误差的影响,主要包括:摄影机物镜畸变、摄影感光材料变形、大气折光和地球曲率对像点坐标的影响。最后,本文以尖砬沟施业区为例,利用制作的正射影像林相图以及光束法空中三角测量得到的航片外方位元素和数字表面模型,进行了森林测量研究,包括面积、郁闭度、林分平均高和单个立木树高测量。在此过程中,本文主要完成了以下工作: 第一、采用GPS的RTK测量技术,按照近似密周布点方案,在野外共测得帽儿山像控点91个(全部为Fixed状态),全部为平高点,加上购买的4个控制点共95个像控点,像控点最大误差为dm级。 第二、对四幅1∶50000比例尺的地形图采用600dpi分辨率进行扫描,采用3次多项式进行纠正,配准精度分别为:第一幅地形图的控制点X坐标误差均方根为0.0036 pixel,Y误差均方根为0.0014 pixel,总误差均方根为0.0038 pixel;第二幅地形图的控制点X误差均方根为0.0042pixel,Y误差均方根为0.0020pixel,总误差均方根为0.0047pixel;第三幅地形图的控制点X误差均方根为0.0043pixel,Y误差均方根为0.0022 pixel,总误差均方根为0.0048 pixel;第四幅地形图的控制点X误差均方根为0.0026 pixel,Y误差均方根为0.0007 pixel,总误差均方根为0.0027 pixel。最后,对拼接后的四幅地形图进行精度检验,结果显示:六个检查点中,X坐标误差(ΔX)最大值为1.741m,最小值为0.037m,平均值为1.119m;Y坐标误差(ΔY)最大值为1.501m,最小值为0.516m,平均值为1.006m。单个检查点的坐标误差均方根(T_i)中最大值为2.026m,最小为0.517m,所有检查点坐标总误差均方根(T)为1.749m。 第三、采用三角形线性插值及三角形非线性插值方法,分别生成了分辨率为5m的DEM,并采用检查点法和等高线回放抽样法对DEM进行了精度检验,其中回放等高线方法中,首次提出了“重合度”检验法。检查点法共选择49个控制点进行检验,结果显示:线性插值总误差均方根为4.1m,非线性插值总误差均方根为3.8m,非线性插值精度偏高。回放等高线法,共选择18个公里网格的等高线与原等高线进行比较,结果显示:线性插值其重合度为96%,非线性插值重合度为96.5%。非线性插值总体回放精度较高。 第四、首次提出了利用绝对与相对位置求航片外方位元素初始值的方法,解决了应用自检校光束法进行区域网平差所需要的外方位元素初始值问题。 第五、运用自检校光束法区域网平差理论,对各航片的外方位元素进了解算,对原来
论文目录:
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2．1 利用航片制作正射影像林相图发展概况
2．1．1 国内外正射投影装置的发展概况
2．1．2 国内外正射影像图的发展概况
2．1．3 国内外林业界利用航片制图发展概况
2．2 国内外林业界利用航片进行森林测量发展概况
2．2．1 国内林业界利用航片进行森林测量发展概况
2 2．2国外林业界利用航片进行森林测量发展概况
2．3 利用航片制作正射影像林相图和森林测量重要意义
2．3．1 制作正射影像林相图的意义
2．3．2 利用航片进行森林测量的重要意义
2 3．3 制作正射影像林相图和森林测量的可行性
2．4 本研究主旨
3 航片纠正原理概述
3．1 航片的误差、像点位移及共线方程
3．1．1 航片影像的误差及处理
3．1．2 航片的像点位移与方向偏差
3．1．3 中心投影的构像方程
3．2 航片纠正分类及其原理概述
3．2．1 非摄影测量方法纠正
3．2．2 摄影测量方法纠正
3．3 光束法解析空中三角测量原理
3．3．1 常规光束法空中三角测量的基本原理
3．3．2 附加参数的自检校光束法空中三角测量原理
3．3．3 航片外方位元素和地面点近似值的获取
3．3．4 光束法区域网平差的精度
4 实验区概况及数据和方法
4．1 帽儿山林场概况
4．1．1 地理位置
4．1．2 资源概况
4．2 材料和方法
4．2．1 材料
4．2．2 方法
5 像控点的分布及采集
5．1 控制点采集方法
5．1．1 野外实地采集
5．1．2 利用地形图采集
5．1．3 野外实地采集和地形图采集相结合
5．2 控制点的基本要求
5．3 控制点的布点方案
5．3．1 全野外布点
5．3．2 稀疏布点
5．4 控制点的位置标定
5．5 控制点的测量方法
5．5．1 影响RTK作业的因素
5．5．2 GPS测量结果及精度检验
6 数字高程模型生成
6．1 数字高程模型来源
6．1．1 在解析测图仪等航测仪器上采集
6．1．2 由地形特征点内插DEM
6．1．3 摄影测量生产 DEM
6．1．4 地形图等高线数字化
6．2 地形图的坐标配准及精度检验
6．2．1 扫描地形图误差来源
6．2．2 地形图几何纠正及精度分析
6．3 DEM生成
6．3．1 地形图矢量化
6．3．2 规则格网DEM生成
6．4 不同插值方法DEM精度检验
6．4．1 DEM精度评定方法
6．4．2 DEM精度检验
7 帽儿山林场正射影像林相图制作
7．1 基于ERDAS的正射影像图制作及其步骤
7．1．1 工程文件的建立
7．1．2 向工程文件加载航片
7．1．3 定义像机几何模型
7．1．4 定义地面控制点和检查点
7．1．5 航片连接点自动收集
7．1．6 空三加密
7．1．7 空三加密结果评定
7．1．8 航片正射纠正
7．1．9 裁剪处理
7．1．10 直方图匹配法灰度调整
7．1．11 航片镶嵌和重叠区域色度调整
7．1．12 影像林相图精度检验
7．2 影像林相图制作方法及步骤
7．2．1 林相图线状界线制作方法
7．2．2 小班界线图层建立及矢量化
7．2．3 小班属性数据库建立及图形编辑
7．2．4 各类边界提取
7．2．5 各类边界的定义
7．2．6 正射影像图与各类边界图层叠加
7．2．7 影像林相图的标注
7．2．8 影像林相图的整饰
7．3 传统林相图制作
8 森林测量研究及应用
8．1 林分(小班)面积的测量
8．1．1 传统测量面积方法
8．1．2 传统方法航片上量算面积的主要误差来源
8．1．3 现代测量方法
8．1．4 应用
8．2 林分郁闭度的测量
8．2．1 图像预处理
8．2．2 航片直方图统计
8．2．3 图像进行ISODATA分类
8．2．4 图像重编码
8．2．5 分类精度检验
8．2．6 去除分析
8．2．7 郁闭度计算
8．2．8 应用
8．3 林分(小班)平均高度和立木高度测量
8．3．1 林分(小班)平均高测量度
8．3．2 立木高度测量
8．3．3 其它方面测量
9 结论与讨论
9．1 结论及本文创新点
9．2 讨论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
发布时间: 2005-10-21
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