堰塞湖灾害应急救援数字图像处理技术规程

1堰塞湖灾害应急救援数字图像处理技术规程本标准规定了堰塞湖灾害应急救援数字图像数据的总体要求、数据获取、数据处理、应急救援专题制作、成果提交与审核等内容及要求。本文件适用于在堰塞湖救援过程中所获取数字图像的收集﹑存储、传输、处理、和归档等。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T17555-1998信息技术计算机图形与图像处理图形标准实现的一致性测试GB/T30821-2014无损检测数字图像处理与通信GB/T14950-2009摄影测量与遥感术语GB/T50167工程摄影测量规范GB/T12979近景摄影测量规范GB/T7930-2008地形图航空摄影测量内业规范SL451-2009堰塞湖应急处置技术导则NY/T3526-2019农情监测遥感数据预处理技术规范CH/T9009.3－2010基础地理信息数字成果1:50001:100001:250001:500001:100000数字正射影像图CH/T9009.4－2010基础地理信息数字成果1:50001:100001:250001:500001:100000数字栅格地图3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1数字图像Digitalimage数字图像是由模拟图像转化为数组或矩阵得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。3.2几何校正Geometriccorrection为消除影像的几何畸变而进行的投影变换.目标空间平面位置校正以及不同遥感器影像间的几何匹配校正等工作。3.3辐射校正Radiometriccorrection对由于外界因素、数据获取和传输系统产生的系统的随机的辐射失真或畸变进行的校正。3.4矢量数据结构Vectordatastructure2矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。3.5栅格数据结构Rasterdatastructure栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。3.6应急救援要素Emergencyrescuefeature现实应急救援所需信息的抽象，一个要素可以作为一种类型（如应急救援道路）或一个示例（如金沙江堰塞湖）。3.7应急救援要素属性Emergencyrescuefeatureattribute应急救援要素的质量和数量特征。3.8元数据Metadata元数据描述了与本次记录数据相关的信息。主要内容包括:格式ID、版本号，获取数据地点名称和坐标、主要设备名称、运行平台及对应编号、数据接收起始与终止时间、数据排列方式，数据块尺寸编码等。3.9快视图像数据Quicklookimagedata遥感卫星原始数据经过帧同步，解格式，成像，采样(可选)以及格式形成等处理后的图像数据。4缩略语下列缩略语适用于本文件。CLA：地物分类产品(classificationdataproduct)DEF：地表形变产品(deformationdataproduct)DEM：数字高程模型(digitalelevationmodel)DLG：数字线划图(digitallinegraphic)DSM：数字表面模型(digitalsurfacemodel)DTP：数字地形产品（digitalterrainproduct）FUS：区域融合产品(fusiondataproduct)SAR：合成孔径雷达(syntheticapertureradar)SCP：地表覆盖产品（surfacecoveringproduct）5总体要求5.1时间参考纪元应采用公历纪年，时间应采用北京时间。5.2空间参考空间参考应采用统一的、符合国家规定的平面和高程系统。具体要求如下:a）大地基准，采用2000国家大地坐标系，确有必要时，可采用依法批准的其它坐标系;3b）高程基准，采用1985国家高程基准。5.3数据格式等数据格式，并支持TAR、GZ等压缩包形式。.5.4数据质量数据质量应经质量检查合格。5.5安全要求应根据有关法规和标准的要求进行数据安全设计，并建立严格的数据收集﹑存储、传输、处理和归档管理制度。6数据获取本标准针对的数据主要包括遥感数据，低空摄影数据，近景摄影数据和辅助数据，针对堰塞湖应急救援任务的需求，基本要求如下：6.1遥感图像数据6.1.1遥感图像数据包括机载和星载数据，应至少具有:390nm-780nm可见光波段、近红外波段(760nm~1100nm)或微波波段（1mm~1000mm），获取数据的时间和空间分辨率应满足堰塞湖灾害救援信息提取的基本需要。6.1.2图像应覆盖堰塞湖及救援作业区域，满足堰塞体、水体、救援道路等地物类型监测的基本需要。6.1.3云或浓雾覆盖像元的面积占影像总面积的百分比不超过20%。可以通过邻近多时相影像合成睛空影像数据，以获取云覆盖或浓雾量符合要求的影像数据。6.1.4遥感数据应图面清晰，定位准确，无明显条纹、点状和块状噪声，无数据丢失，无严重畸变。6.2低空摄影数据6.2.1低空摄影数据可通过倾斜和垂直角度拍摄获取，可提供救援现场数字线划图、数字高程模型、数字正射影像图等结果。6.2.2数字航摄仪或低空数字摄影相机需要在检校场检校时，可在同类型检校场进行。6.2.3航空摄影的成图比例尺与影像地面分辨率及相对航高，宜符合GB/T7930-2008中数字摄影的成图比例尺与影像地面分辨率及基高比的关系规定。6.2.4影像预处理应保留原有影像的色调层次，并应反映影像的细部特征，纹理应清晰，色彩宜均衡。6.2.5数字正射影像图的制作应采用数字摄影影像或胶片摄影数字化影像，其比例尺可选用1:500、1:1000、1:2000或1:5000。6.2.6低空摄影流程应符合国家相关法律和规定要求。6.3近景摄影数据46.3.1近景摄影数据可提供堰塞体、山体、水体等地物的等值线图、立面图、剖面图、表面模型，以及二维坐标、三维坐标等成果。6.3.2成图比例尺可根据堰塞湖不同地物尺寸和救援实际要求，选用1:1、1:2、1:5、1:10、1：20、1:50、1:100、1:200。6.3.3近景摄影测量宜选择全画幅相机，镜头与焦距应根据目标物大小、摄影距离、摄影比例尺、成果精度等因素选择。6.3.4堰塞湖救援现场摄影要求、测量方法、成图质量应符合GB/T50167和GB/T12979中相关要求。6.3.5进行摄影数据获取前，宜符合GB/T12979-2008相关要求对相机进行事先检校，检校应包括下列内容：a）主点位置与主距；b）立体相机内方位元素；c）相机系统各相机间的位置关系及姿态关系；d）畸变差大小；e）相机偏心常数；f)同步摄影时的同步精度。6.4辅助数据辅助数据指进行堰塞湖应急救援过程进行数字图像数预处理及相关信息提取的各类基础数据，主要包括:a)基础地理信息数据：包括行政区划或监测区边界、数字高程模型(DEM)等，主要用于遥感数据的选择、裁切、拼接、几何校正等。DEM数据格网间距(m)应与遥感数据空间分辨率相近，其质量应符合CH/T1026、CH/T9008.2、CH/T9009.2中相应比例尺DEM的规定。b)卫星及遥感器参数：包括卫星的轨道高度、观测天顶角和方位角、观测时间、太阳天顶角和方位角，遥感器的绝对辐射定标系数、相机光谱响应函数等K主要用于遥感数据的辐射定标、几何校正、大气校正等。卫星及遥感器参数可从卫星影像提供商处获取。c)控制点数据：地面实测或其他方式获取的地面控制点数据，主要用于几何校正及精度检验。d)气象参数数据：包括气溶胶光学厚度、大气水汽含量等，主要用于大气校正。气象参数数据可从自动或人工气象观测站点获取。6.5数据命名在堰塞湖灾害应急救援过程中收集﹑存储、传输、处理、和归档的数字图像文件名称应当包括影像分辨率代码、数据来源类型、传感器类型、传感器名称、行政区划代码、数据获取时间等信息，并由不同的字符数组成。数字图像文件命名规则见图1。5图1数字图像文件命名规则图示注1：扩展名用3位英文字母表示。注2：数据获取时间：用10位数字表示，采用通用时间标签YYMMDDHHMM格式。注3：行政区划代码用9位数字表示，其中前6位为国标码(中华人民共和国行政区划代码)，后3位为乡代码。对于以省，地区、县为单位存储的数字图像数据，乡代码为数字“000”。注4：传感器名称取传感器全称，不定长。注5：传感器类型用2位英文字母表示。光学数据为Op，微波数据为Mw，红外数据为In。注6：数据来源类型用2位英文字母表示。遥感数据为RD，低空摄影数据为LD，近景摄影数据为CD。注7：影像分辨率代码用1位英文字母表示。高分辨率为H，中分辨率为M，低分辨率为L。7数据处理7.1遥感数据处理7.1.1数据准备a)合成产品所用的基础影像数据应符合本部分6.1中的规定、经过必要的图像增强处理。b)相应比例尺行政区划境界符合栅格数据结构要求。c)相应地物点线面数据符合矢量数据结构要求。7.1.2几何校正a)重采样可以采用最邻近像元法、双线性内插法、双三次卷积法等方法，进行与原遥感数据分辨率相同的重采样，计算出校正后影像像元位置的表观辐亮度或表观反射率，形成几何校正后的遥感数据。b)过几何精校正后，卫星影像平地，丘陵地的大地坐标误差≤1个像元，山地、高山地的大地坐标误差≤2个像元。7.1.3辐射校正a)辐射定标系数应以相应传感器的当年发布为依据，将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度。b)在不易获取实测地表反射率数据的情况下，可对影像中道路，水体，植被等具有独特光谱特征地物的地表反射率值进行定性评价，评估其是否与典型道路，水体，植被光谱特征一致。6c)大气校正精度也可以采用地表反射率实测值定量评价，各波段地表反射率与地面同一时间、同一地点的地表反射率实测值相比，平均相对误差应小于15%。7.1.4投影转换待拼接的基础影像应转换为本部分规定的投影坐标后再拼接。当采用高斯-克吕格投影时，如果待拼接的影像分布在不同的投影带，这时取面积较大影像所在的投影带作为统一的转换投影带。7.1.5影像拼接在统一的坐标系下进行影像镶嵌，应保证相邻影像中的同一地物要素全部接边，不得出现河流、道路等地物的像元错位现象。一般地，在影像镶嵌处，两幅图像灰度上的差别都会导致明显的拼接缝，应采用相关算法进行灰度一致化处理，尽可能消除拼接缝。在镶嵌处的影像不应有模糊、重叠或纹理断裂等现象，色调或灰度应平滑过渡。7.1.6影像融合当进行影像融合时，应根据影像的灰度动态范围确定所采用的融合算法，并根据不同的融合算法分别对影像进行适当的增强预处理，以使融合后的影像经过调整处理能够最佳地体现出遥感影像的色彩和纹理特征。7.1.7影像裁切将拼接好的影像用相应比例尺行政区划境界线裁切最后成图。7.1.8元数据填写在加工应急救援遥感影像库中的合成产品的同时，必须填写相关的元数据。7.1.9合成产品形成、整理按本部分集成的应急救援遥感图像库产品，按照6.5数据命名要求，将遥感图像整理成标准命名。7.2摄影数据处理7.2.1白平衡处理对原始记录的影像，选择中性灰的地物(如道路、建筑物)，执行自动白平衡操作，批处理完成整个摄区影像数据的真彩色平衡。7.2.2缩略预览图生成对白平衡后的所有影像数据，定义统一输出分辨率，重采样缩小为长边200像素(视具体地物可更改)的缩略预览图，作为数据检查、快速浏览、索引图制作的基础数据。7.2.3原始格式转换选择白平衡后的所有影像数据，统一从原始数码后背记录格式转换为TIF格式，结果文件作为摄影资料存档数据。7.2.4图形要素编辑图形要素编辑应包括删除、修改、增补等基本功能，符合数据之间的相互并行、相交、搭接等要求。77.2.5预处理可以根据应急救援的实际需求，使用行政区划或监测区边界等基础地理信息数据进行遥感影像的裁切、镶嵌、重投影等处理。7.2.6图形标注可根据应急救援实际需求进行各类注记，所标记图形，字体应自然协调易于理解。7.2.7等高线数据格式等高线的内插、修改测图数据可输出成后续编辑软件可接收的格式，一般是将测图的数据输出为AUTOCAD的DXF格式文件或SHP格式，线划图以二维（x，y）形式输出，高程数据以三维（x，y，z）形式输出。也可以按其他格式输出，如:VVT格式文件。7.2.8影像文件整理按照6.5数据命名要求，将TIF存档影像文件整理成标准命名，按航线或摄影地点坐标分目录存放的成果文件。8应急救援专题制作8.1堰塞湖水体信息堰塞湖水体主要包括水体分布等要素信息，也可以叠加适当的行政区域界线、交通线、建筑及人员分布等信息。堰塞湖水体要素指标及计量单位见表1，基本数据图层及指标要求见表2。表1堰塞湖水体要素指标及计量单位表2基本数据图层及指标要求8.2堰塞湖应急救援道路信息8堰塞湖道路主要包括道路可通行宽度长度，以及损毁等要素信息，并叠加适当的行政区域界线、建筑及人员分布等信息。堰塞湖应急救援道路信息要素指标及计量单位见表3，基本数据图层及指标要求见表4。表3堰塞湖应急救援道路信息要素指标及计量单位mmm表4基本数据图层及指标要求8.3堰塞湖导流信息堰塞湖导流主要包括导流速度和流量等要素信息，并叠加适当的土壤、植被以及岩石分布等信息。堰塞湖水体要素指标及计量单位见表5，基本数据图层及指标要求见表6。表5堰塞湖水体要素指标及计量单位表6基本数据图层及指标要求9成果提交与审核9.1成果提交清单成果提交清单应包括下列内容：a)经批准的数据