Question

遥感地质信息矢量化提取

Answer 1

4.4.1 地质资料的数字化处理

主要是将地质资料(包括地质、物探、化探)等的纸介质图件转换成二维栅格图像数据或矢量数据，为遥感地质信息的机助解译、多元地质信息综合处理等提供支持。

4.4.1.1 地质资料的数字化

遥感构造解译图和网格图属性单一，不需进行预处理。但地质矿产图包含了十分复杂、丰富的地质信息，由不同界线隔开的图件单元代表着不同的地质属性。

首先，对地质矿产图进行分析，对各种地质属性进行一定的简化和归并，突出重点属性，使地质资料和数字化结果的规律性内容得到增强。

然后，对地质图、矿产图、遥感解译图和影像单元图分别进行计算机扫描，校正由于图纸在扫描过程中产生变形引起的坐标误差，投影转换应采用6度分带横轴墨卡托投影，投影参数必须与影像数据完全一致，产生以像元形式记录的地质图像。把栅格化后的地质图、矿产图看作是一种分类图，根据不同的亮度值所对应地质属性以及不同矿种赋予不同的颜色，形成一幅数字彩色地质矿产图。

最后，通过人机交互方式对图件中的地质界线进行矢量化，并按一定距离间隔输入地理坐标和对应的地质属性，由这些坐标点序列连同它们的编码形成矢量数据，形成可供GIS处理分析用的矢量数据。

4.4.1.2 地质图像信息的预处理

主要包括地质图像的标准化、二值化和配准3个方面。

(1)标准化

对于所获取的具连续变化的物、化探数据图像，由于量纲不同，无法对其灰度值进行直接显示、对比与综合处理。因此，采用下式将其标准化，使它们的数值范围统一到0～255:

1∶250 000 遥感地质解译技术指南

式中:C_ij为像元的原始灰度值;C_max为图像最大灰度值;C'_ij为标准化灰度值;C_min为图像最小灰度值。

标准化后的图像经数字滤波后，再进行彩色密度分割，使平面图上的潜在信息增多，解释速度及精度也随之提高，可以清晰地显示元素含量的变化规律。

(2)二值化

对编码无数据意义的地质图像，如图像化后的地层、岩体等地质单元，可按编码对其进行单独提取，将其二值化，得到所需地质单元的二值图像:

1∶250 000 遥感地质解译技术指南

式中:ΔC与所提取的单要素相对应的编码值;C'_ij为C_ij的二值化结果。

对编码有数值意义的地质图像，如化探异常等，可根据确定的阈值(如异常下限)，按下式将其二值化:

1∶250 000 遥感地质解译技术指南

式中:C₀为背景值;X为系数;S为方差。

(3)配准

根据综合显示和处理的需要，应把地质图像与其他图像配准到统一的坐标系上(以地形图为参考标准)。

1)地质图像与卫星图像的几何配准:由于地质图像的坐标投影方式和坐标系与几何校正的遥感图像之间有差异，可参照地质图像的地理坐标，选择控制点，利用这些控制点求出正交多项式拟合函数，对卫星图像与地质图像进行几何配准。

2)地质图像与物化探图像的几何配准:由于地质图件与物化探图件一般均以地形图为地理底图，具有统一的地理坐标，因此，将这些数字化图像的坐标原点对齐，就可以完成几何配准。

(4)矢量数据处理

1)数据分层。根据图面特征信息内容和应用要求，把矢量化图件按特征类型划分为点、线、面(区)三个图层。

2)数据编辑。对数字化后的文件进行格式转换，建立拓扑关系，生成属性表，检查特征的正确性。

3)地质特征编码和属性定义。对点、线、面特征进行数字编码，用不同字符属性字段对地质代号进行表达。

4.4.2 多元地质信息综合处理

多元地质信息包括地、物、化、遥等数据和图像。处理的目的是通过图像处理方法综合地、物、化、遥感信息，生成系列图像形式把地质信息直观地显示出来，有助于遥感地质信息的识别和解译。主要内容有:多元地质信息资料的空间配准、多元地质信息资料的图像复合及通过目视解译或计算机处理辅助提取地质信息。多元地质信息处理方法及步骤如下。

1)对图件资料进行数字化和量化处理，转化为网格图像数据，使参与综合处理的各种信息资料具有统一量纲。

2)对不同资料的坐标和投影系统进行调整，使它们与遥感数据的投影系统参数一致。通过控制点的选取和几何校正，与遥感图像配准，使各种信息资料具有相同几何分辨率。

3)对多元数据资料进行不同的图像变换和综合显示，产生所需的各种系列复合图像，辅助提取遥感地质信息。如对物、化、遥感信息的综合处理，先把原始的三波段遥感彩色合成图像进行IHS变换，将物探(航磁、重力)、化探(元素异常)数据图像分别作为合成图像的H和S分量，在IHS空间合成后反变换到RGB空间显示，产生一幅新的彩色合成图像，该图像既具遥感图像的地形地貌和构造特征，又能反映物、化探信息，有助于遥感地质信息的提取。

4.4.3 机助解译

机助解译过程主要包括:数据的前期预处理、图像增强处理与分析、地质解译等。

4.4.3.1 数据的前期预处理

对工作区用到的数字化地形图、地质图、水系图及交通图等进行空间数据输入和编辑，形成完整、统一的管理体系。根据研究需要，还需对空间数据进行必要缓冲区分析、拓扑关系建立、叠加、数据存储格式转换等。

建立工作区影像库，将有关的遥感影像图及其他影像全部输入该影像库中，影像库中应包含的主要信息有库中的影像文件数、影像文件名、对应的存放路径、影像类型、大小(像元行数、列数)、波段数、像元大小、数据文件存储格式、文件投影方式以及坐标范围等，可方便地对各文件进行几何校正与配准、裁剪、显示、波段组合优化等处理。

4.4.3.2 图像增强处理

根据具体需要选择合适的图像增强方法，如傅里叶分析、地形分析、GIS分析、光谱辐射增强、掩模、数据融合、专题信息提取与增强等，增强图像中地质信息。

4.4.3.3 地质解译

机助地质解译有两种方式:一是以数字遥感影像为信息源，以ERDAS、MAPGIS和PHOTOSHOP等软件为解译平台，根据地质体遥感解译标志，解译圈定岩性、构造、接触关系、地质灾害和土地荒漠化等地质现象;二是以遥感影像为背景，叠合专题地质图层，结合典型地质体影像特征，进行对比修正解译。