专利名称：便携式遥感影像信息野外采集系统及采集方法
技术领域：
本发明涉及一种利用遥感影像信息中的地学信息工程，尤其是遥感影像信息的野 外采集装置和遥感影像信息的野外采集方法。
背景技术：
对于地学研究来讲，野外工作是必不可少的重要环节，而且，在遥感应用领域，由 于遥感图像解译存在精度问题，不可避免地存在错误或者难以确定的类型，需要野外实地 调查与检证。传统的野外工作，是将获得的第一手资料记录在纸介质的记录薄上，所采集的 信息种类多、内容复杂，信息量大、受人为因素影响很大。这种传统的方法越来越不实用当 今信息时代的要求，极大影响了野外工作的效率和精度。所以现今的趋势就是利用计算机 进行野外数据采集，丰富野外工作的内容和方法，提高工作质量和速度。为此，便携式装置 走入人们的视线，其重量轻、体积小、携带方便，逐渐成为人们处理野外工作信息的工具。遥感是依据遥感仪器接收到的探测目标反射，发射能量的电磁波谱特性的差异以 及对它的研究来识别不同物体的。收集和积累各种典型地物的光谱数据信息历来是遥感基 础研究和应用研究中不可缺少的一个重要环节。由成像光谱数据提取的地物光谱曲线与光 谱数据库(实验室或野外测量)中的“标准”光谱曲线进行匹配分析是进行地物识别的基 础，是在遥感图像上找出和识别像元有效方法。目前国际上比较有代表性的标准光谱数据 库有USGS、ASTER和IGCP-264等光谱数据库。光谱匹配方法分为基于整波形特征的光谱匹 配算法和基于光谱特征参数的匹配算法。基于整波形特征的光谱匹配算法是根据比较未知 光谱(从图像中提取)和参考光谱(光谱数据库中的光谱)的相似程度来进行判别的。其 算法主要有4种根据光谱之间最小距离匹配算法(欧氏距离、马氏距离和巴氏距离等)； 根据光谱之间的最小夹角匹配算法，如光谱角度法(SAM)；根据光谱之间的最大相似系数， 如交叉相关光谱匹配技术(CCSM)；编码匹配法，如二值编码匹配算法；基于光谱特征参数 的匹配算法从分析光谱特征入手，从光谱曲线上提取有意义的光谱特征参量，包括最深吸 收的半波长宽、波长位置和吸收深度等，如光谱吸收指数(SAI)技术。现有的便携式野外采 集装置不是以遥感图像作为工作底图之一，不能直接的在装置上识别遥感图像。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种便携式遥感影像信息野外 采集系统。本发明的目的是通过以下技术方案实现的便携式遥感影像信息野外采集系统，包括遥感影像信息野外采集装置和遥感影像 信息野外采集方法两部分。遥感影像信息野外采集装置是由电子地图模块与遥感影像模块连接，并通过数据 线与标准光谱数据库模块和采集信息数据库模块连接，再与标准光谱数据库管理模块、工 作地图管理模块、遥感影像匹配模块、GPS导航定位模块和采集数据管理模块串联连接构成。遥感影像信息野外采集方法，包括以下顺序和步骤a、在便携式遥感影像信息野外采集装置中预先装入工作底图；b、启动装置和工作底图管理，并确定遥感图像彩色合成的波段组合；C、输入遥感图像和电子地图，通过坐标将两种图叠加在一起；d、启动GPS导航定位，确定所处地理位置的地理坐标，通过坐标将所处地点标注 在显示在装置屏幕上的底图上，对底图进行漫游、缩放，寻找所处位置需要判别的像元点；e、将像元点的像元亮度值转换为反射率，得到像元点的波长、反射率点的光谱曲 线.
一入 ，f、选择匹配类别，根据对图像的目视解译或根据光谱曲线的特征，判断对像元点 所属地物类型，根据判断选择，在数据库中选择植被，水体，矿物，土壤、岩石中的一个或几 个类别进行匹配；g、选择匹配精度，通过通用软件将遥感影像匹配模块将像元点光谱曲线与光谱数 据库中所选类别中的标准光谱曲线进行逐一匹配，得到所有符合匹配精度要求的地物类 型，h、选择匹配结果中的地物类型，查看其光谱曲线和属性信息，i、查看匹配结果地物类型的光谱曲线与像元点光谱曲线的对照图，比较光谱曲线 的相似程度，得到所在地地物类型，j、判别像元点属于何种地物；k、使用采集数据管理功能，将工作地点的像元点及其地理坐标存入采集信息数据 库中，1、在工作地图上标注地物信息，再将标注的地物信息转绘到地质图上。有益效果本发明是在3S(RS，GIS，GPS)的基础上，设计开发出的一种便携式遥感 影像信息野外采集装置和遥感影像信息野外采集方法，主要用于野外检证遥感图像解译， 并且通过遥感解译的结果，辅助野外地质考察。为野外地质工作提供了方便快捷的数字化 地质信息采集工具，为实现地质工作野外无纸化作业奠定了基础，省去了携带大量地质图 件到野外现场所带来的诸多麻烦；丰富了地质调查内容，提高了工作效率和质量，减轻了野 外地质工作人员的负担。
附图1便携式遥感影像信息野外采集装置结构框图。附图2是图1数据信息处理方法流程图。附图3是标准光谱数据库管理流程图。附图4是图1遥感影像匹配流程图。附图5是图1采集数据管理流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例做进一步的详细说明便携式遥感影像信息野外采集系统，包括遥感影像信息野外采集装置和遥感影像信息野外采集方法两部分。遥感影像信息野外采集装置是由电子地图模块与遥感影像模块连接，并通过数据 线与标准光谱数据库模块和采集信息数据库模块连接，再与标准光谱数据库管理模块、工 作地图管理模块、遥感影像匹配模块、GPS导航定位模块和采集数据管理模块串联连接构 成。遥感影像信息野外采集方法，包括以下顺序和步骤a、在便携式遥感影像信息野外采集装置中预先装入工作底图；b、启动装置和工作底图管理，并确定遥感图像彩色合成的波段组合；C、输入遥感图像和电子地图，通过坐标将两种图叠加在一起；d、启动GPS导航定位，确定所处地理位置的地理坐标，通过坐标将所处地点标注 在显示在装置屏幕上的底图上，对底图进行漫游、缩放，寻找所处位置需要判别的像元点；e、将像元点的像元亮度值转换为反射率，得到像元点的波长、反射率点的光谱曲 线.
一入 ，f、选择匹配类别，根据对图像的目视解译或根据光谱曲线的特征，判断对像元点 所属地物类型，根据判断选择，在数据库中选择植被，水体，矿物，土壤、岩石中的一个或几 个类别进行匹配；g、选择匹配精度，通过通用软件将遥感影像匹配模块将像元点光谱曲线与光谱数 据库中所选类别中的标准光谱曲线进行逐一匹配，得到所有符合匹配精度要求的地物类 型；h、选择匹配结果中的地物类型，查看其光谱曲线和属性信息；i、查看匹配结果地物类型的光谱曲线与像元点光谱曲线的对照图，比较光谱曲线 的相似程度，得到所在地地物类型；j、判别像元点属于何种地物；k、使用采集数据管理功能，将工作地点的像元点及其地理坐标存入采集信息数据 库中；1、在工作地图上标注地物信息，再将标注的地物信息转绘到地质图上。本发明中的便携机指的是装有Windows CE系统的嵌入式设备，将GIS，RS, GPS结 合起来，是由以下五部分组成(如图1)，标准光谱数据库管理功能。主要有两个作用，一是在进行遥感影像匹配时，将遥感 影像中的地物光谱信息与数据库中的标准光谱信息通过光谱匹配算法来进行逐一匹配和 比较，得到数据库中一条与其最为匹配的光谱信息。二是在使用野外光谱仪进行野外光谱 测量的时候，可以随时查看数据库中的光谱数据与测量的光谱数据进行对比，减少测量时 人为产生的错误。野外光谱仪的测量结果可以随时添加到标准光谱数据库中，增加数据库 信息量，并且提高匹配精度。工作底图管理功能。管理野外工作区域的遥感影像图和电子地图。该功能应用GIS 技术实现。当把工作区的遥感影像图和电子地图装入便携式装置后，需要对其进行显示、管 理，实现遥感影像图和电子地图之间的切换。该功能还可以对遥感影像和电子地图进行叠 加，并进行漫游、缩放等操作。遥感影像匹配功能。该功能由RS技术中的光谱匹配算法实现。主要用于对遥感影像进行简单的识别。GPS导航定位功能。该功能用于读取便携装置内置的GPS内的定位信息，并将其转 换为工作底图的坐标系统。转化完的坐标数据于工作底图叠加到一起，能够确定当前的具 体地理位置。采集数据管理功能。野外采集的信息通过该功能存储到数据库中。在野外进行对 工作地点的实际观察后，在遥感图像上对该地点进行匹配判别，两相对照，即可以确定该地 点的地物类别。确定地物类型后将数据存入数据库中，并关联到工作底图上。在野外工作中，将工作区域的遥感影像图和工作区域的电子地图作为工作底图导 入遥感影像信息野外采集装置，并通过图像管理将图像叠加显示遥感影像信息野外采集装 置上；这时根据GPS定位系统找到工作人员所处的地理位置，并在工作底图上显示。然后据 此选取需要判别的像元点，通过通用软件将遥感影像光谱匹配功能判别该像元点属于何种 地物类型；结合匹配结果，判断地质情况，两相印证，确定该位置的地物属于何种类型。使用 采集数据管理功能，将地物的类型与地理坐标同时存入采集信息数据库，并且将地物类型 根据地理坐标关联到工作底图上，形成最终的地质图。在对光谱数据库进行更新时，需要使 用软件中的标准光谱数据库管理系统，将光谱仪测量的地物光谱数据导入到装置中，该数 据库还可以对其中的光谱数据进行查询、更新等操作。
权利要求
一种便携式遥感影像信息野外采集系统，其特征在于，包括遥感影像信息野外采集装置和遥感影像信息野外采集方法两部分组成。
2.按照权利要求1所述的便携式遥感影像信息野外采集系统，其特征在于，遥感影像 信息野外采集装置是由电子地图模块与遥感影像模块连接，并通过数据线与标准光谱数据 库模块和采集信息数据库模块连接，再与标准光谱数据库管理模块、工作地图管理模块、遥 感影像匹配模块、GPS导航定位模块和采集数据管理模块串联构成。
3.按照权利要求1所述的便携式遥感影像信息野外采集方法，其特征在于，遥感影像 信息野外采集方法包括以下顺序和步骤a、在便携式遥感影像信息野外采集装置中预先装入工作底图；b、启动装置和工作底图管理，并确定遥感图像彩色合成的波段组合；c、输入遥感图像和电子地图，通过坐标将两种图叠加在一起；d、启动GPS导航定位，确定所处地理位置的地理坐标，通过坐标将所处地点标注在显 示在装置屏幕上的底图上，对底图进行漫游、缩放，寻找所处位置需要判别的像元点；e、将像元点的像元亮度值转换为反射率，得到像元点的波长、反射率点的光谱曲线；f、选择匹配类别，根据对图像的目视解译或根据光谱曲线的特征，判断对像元点所属 地物类型，根据判断选择，在数据库中选择植被，水体，矿物，土壤、岩石中的一个或几个类 别进行匹配；g、选择匹配精度，通过通用软件将像元点光谱曲线与光谱数据库中所选类别中的标准 光谱曲线进行逐一匹配，得到所有符合匹配精度要求的地物类型，h、选择匹配结果中的地物类型，查看其光谱曲线和属性信息，i、查看匹配结果地物类型的光谱曲线与像元点光谱曲线的对照图，比较光谱曲线的相 似程度，得到所在地地物类型，j、判别像元点属于何种地物；k、使用采集数据管理功能，将工作地点的像元点及其地理坐标存入采集信息数据库中，i、在工作地图上标注地物信息，再将标注的地物信息转绘到地质图上。
全文摘要
本发明涉及一种便携式野外遥感影像信息采集系统。是由电子地图模块与遥感影像模块连接，并通过数据线与标准光谱数据库模块和采集信息数据库模块连接，再与标准光谱数据库管理模块、工作地图管理模块、遥感影像匹配模块、GPS导航定位模块和采集数据管理模块串联连接构成。将工作区域的遥感影像图和电子地图作为工作底图导入采集装置，判别地物类型；并且将地物类型关联到工作底图上，形成地质图。为野外地质工作提供了方便快捷的数字化地质信息采集工具，为实现地质工作野外无纸化作业奠定了基础，省去了携带大量地质图件到野外现场所带来的诸多麻烦；丰富了地质调查内容，提高了工作效率和质量，减轻了野外地质工作人员的负担。
文档编号G01S7/48GK101975941SQ20101027502
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者孟治国, 杨莹, 汪自军, 王明常, 路鹏, 陈圣波 申请人:吉林大学