基于航片的正射影像林相圖制作及森林測量研究.pdf

1、利用航空像片(以后簡稱航片)進行林業(yè)制圖和森林測量是森林資源調(diào)查的主要任務(wù)。本文根據(jù)自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差原理，利用ERDAS的OrthoBASE模塊對2003年東北林業(yè)大學(xué)帽兒山試驗林場拍攝的176張航片，共13條航帶進行了空三加密，并對其進行了數(shù)字微分糾正，最后生成了帽兒山林場比例尺為1：25000影像林相圖和傳統(tǒng)的林相圖以及各個施業(yè)區(qū)比例尺為1：10000影像林相圖和傳統(tǒng)的林相圖，影像圖點位中誤差僅為2.953m，達到了相當(dāng)高的精

2、度。這也是我國林業(yè)部門第一次通過數(shù)字微分糾正生成的正射影像林相圖和林相圖。正射糾正消除或大大降低了因攝影機傾斜和地形起伏兩種因素引起的影像位移，消除或大大降低了航片各種誤差的影響，主要包括：攝影機物鏡畸變、攝影感光材料變形、大氣折光和地球曲率對像點坐標(biāo)的影響。最后，本文以尖砬溝施業(yè)區(qū)為例，利用制作的正射影像林相圖以及光束法空中三角測量得到的航片外方位元素和數(shù)字表面模型，進行了森林測量研究，包括面積、郁閉度、林分平均高和單個立木樹高測量。

3、在此過程中，本文主要完成了以下工作： 第一、采用GPS的RTK測量技術(shù)，按照近似密周布點方案，在野外共測得帽兒山像控點91個(全部為Fixed狀態(tài))，全部為平高點，加上購買的4個控制點共95個像控點，像控點最大誤差為dm級。 第二、對四幅1：50000比例尺的地形圖采用600dpi分辨率進行掃描，采用3次多項式進行糾正，配準(zhǔn)精度分別為：第一幅地形圖的控制點X坐標(biāo)誤差均方根為0.0036pixel，Y誤差均方根為0.001

4、4pixel，總誤差均方根為0.0038pixel；第二幅地形圖的控制點X誤差均方根為0.0042pixel，Y誤差均方根為0.0020pixel，總誤差均方根為0.0047pixel；第三幅地形圖的控制點X誤差均方根為0.0043pixel，Y誤差均方根為0.0022pixel，總誤差均方根為0.0048pixel；第四幅地形圖的控制點X誤差均方根為0.0026pixel，Y誤差均方根為0.0007pixel，總誤差均方根為0.002

5、7pixel。最后，對拼接后的四幅地形圖進行精度檢驗，結(jié)果顯示：六個檢查點中，X坐標(biāo)誤差(△X)最大值為1.741m，最小值為0.037m，平均值為1.119m;Y坐標(biāo)誤差(△Y)最大值為1.501m，最小值為0.516m，平均值為1.006m。單個檢查點的坐標(biāo)誤差均方根(Ti)中最大值為2.026m，最小為0.517m，所有檢查點坐標(biāo)總誤差均方根(T)為1.749m。 第三、采用三角形線性插值及三角形非線性插值方法，分別生成了

6、分辨率為5m的DEM，并采用檢查點法和等高線回放抽樣法對DEM進行了精度檢驗，其中回放等高線方法中，首次提出了“重合度”檢驗法。檢查點法共選擇49個控制點進行檢驗，結(jié)果顯示：線性插值總誤差均方根為4.1m，非線性插值總誤差均方根為3.8m，非線性插值精度偏高?；胤诺雀呔€法，共選擇18個公暈網(wǎng)格的等高線與原等高線進行比較，結(jié)果顯示：線性插值其重合度為96％，非線性插值重合度為96.5％.非線性插值總體回放精度較高。 第四、首次提出

7、了利用絕對與相對位置求航片外方位元素初始值的方法，解決了應(yīng)用自檢校光束法進行區(qū)域網(wǎng)平差所需要的外方位元素初始值問題。 第五、運用自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差理論，對各航片的外方位元素進了解算，對原來的控制點和連接點進行了加密。經(jīng)過計算加密后控制點坐標(biāo)與原始控制點坐標(biāo)之差，得到：X坐標(biāo)誤差最大值為4.604m，總誤差均方根為1.449m：Y坐標(biāo)最大誤差為4.838m，總誤差均方根為1.528m；Z坐標(biāo)最大誤差為4.244m，總誤差均方根

8、為2.052m。因此可以認(rèn)為加密精度較高，這是因為對于成圖比例尺為1：10000的影像圖來說，影像上1mm代表地面10m，這說明糾正后控制點誤差在正射影像上不到1mm。加密后，連接點影像坐標(biāo)x誤差最大為0.0152pixel，y坐標(biāo)誤差最大為0.0144pixel，加密精度較高。 第六、根據(jù)制圖過程中的經(jīng)驗，提出了從區(qū)劃的原始航片上，可以通過三種途徑制作林相圖的方法。 第七、通過AutoCAD二次開發(fā)功能，實現(xiàn)了對林相圖

9、中小班、林班的多個因子同時進行自動標(biāo)注功能，大大的提高了傳統(tǒng)林相圖的制作效率。 第八、比較了三種地形條件下糾正航片與未糾正航片在面積測量上的差異。結(jié)果表明：平地上誤差最小為1.2％，中低山地區(qū)誤差為3.3％，高山地區(qū)誤差較大為11.5％。說明在山地，利用未糾正航片進行測量面積誤差較大，不容忽視。并對帽兒山林場2004年的森林調(diào)查結(jié)果進行了準(zhǔn)確統(tǒng)計。 第九、首次提出了利用無監(jiān)督分類和重編碼方法在航片上提取林分郁閉度，獲得了

10、較好的結(jié)果，2號樣地與實測樣地一致，3號樣地郁閉度相差僅為0.1。 第十、首次提出利用DSM減去DEM生成的DVHM模型對林分(小班)進行平均高測量。DVHM能夠總體上反映帽兒山林場植被高度的分布狀況，在一定層度上反映林分齡級分布。借助DVHM模型，測量了尖砬溝施業(yè)區(qū)各小班的平均高。 最后，首次提出利用計算的外方位元素值，根據(jù)光束法空中三角測量原理計算出樹冠和樹根部高程，然后根據(jù)樹冠和樹根的高差測量樹高。本文對樹高測量進