堰塞湖災(zāi)害應(yīng)急救援?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)規(guī)程

1堰塞湖災(zāi)害應(yīng)急救援?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)規(guī)程本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了堰塞湖災(zāi)害應(yīng)急救援?dāng)?shù)字圖像數(shù)據(jù)的總體要求、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)急救援專題制作、成果提交與審核等內(nèi)容及要求。本文件適用于在堰塞湖救援過程中所獲取數(shù)字圖像的收集﹑存儲、傳輸、處理、和歸檔等。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T17555-1998信息技術(shù)計算機(jī)圖形與圖像處理圖形標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)的一致性測試GB/T30821-2014無損檢測數(shù)字圖像處理與通信GB/T14950-2009攝影測量與遙感術(shù)語GB/T50167工程攝影測量規(guī)范GB/T12979近景攝影測量規(guī)范GB/T7930-2008地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范SL451-2009堰塞湖應(yīng)急處置技術(shù)導(dǎo)則NY/T3526-2019農(nóng)情監(jiān)測遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)規(guī)范CH/T9009.3－2010基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1:50001:100001:250001:500001:100000數(shù)字正射影像圖CH/T9009.4－2010基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1:50001:100001:250001:500001:100000數(shù)字柵格地圖3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1數(shù)字圖像Digitalimage數(shù)字圖像是由模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)組或矩陣得到的、以像素為基本元素的、可以用數(shù)字計算機(jī)或數(shù)字電路存儲和處理的圖像。3.2幾何校正Geometriccorrection為消除影像的幾何畸變而進(jìn)行的投影變換.目標(biāo)空間平面位置校正以及不同遙感器影像間的幾何匹配校正等工作。3.3輻射校正Radiometriccorrection對由于外界因素、數(shù)據(jù)獲取和傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的系統(tǒng)的隨機(jī)的輻射失真或畸變進(jìn)行的校正。3.4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Vectordatastructure2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點、線和多邊形等地理實體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積的精確定義。3.5柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Rasterdatastructure柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。3.6應(yīng)急救援要素Emergencyrescuefeature現(xiàn)實應(yīng)急救援所需信息的抽象，一個要素可以作為一種類型（如應(yīng)急救援道路）或一個示例（如金沙江堰塞湖）。3.7應(yīng)急救援要素屬性Emergencyrescuefeatureattribute應(yīng)急救援要素的質(zhì)量和數(shù)量特征。3.8元數(shù)據(jù)Metadata元數(shù)據(jù)描述了與本次記錄數(shù)據(jù)相關(guān)的信息。主要內(nèi)容包括:格式ID、版本號，獲取數(shù)據(jù)地點名稱和坐標(biāo)、主要設(shè)備名稱、運(yùn)行平臺及對應(yīng)編號、數(shù)據(jù)接收起始與終止時間、數(shù)據(jù)排列方式，數(shù)據(jù)塊尺寸編碼等。3.9快視圖像數(shù)據(jù)Quicklookimagedata遙感衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)經(jīng)過幀同步，解格式，成像，采樣(可選)以及格式形成等處理后的圖像數(shù)據(jù)。4縮略語下列縮略語適用于本文件。CLA：地物分類產(chǎn)品(classificationdataproduct)DEF：地表形變產(chǎn)品(deformationdataproduct)DEM：數(shù)字高程模型(digitalelevationmodel)DLG：數(shù)字線劃圖(digitallinegraphic)DSM：數(shù)字表面模型(digitalsurfacemodel)DTP：數(shù)字地形產(chǎn)品（digitalterrainproduct）FUS：區(qū)域融合產(chǎn)品(fusiondataproduct)SAR：合成孔徑雷達(dá)(syntheticapertureradar)SCP：地表覆蓋產(chǎn)品（surfacecoveringproduct）5總體要求5.1時間參考紀(jì)元應(yīng)采用公歷紀(jì)年，時間應(yīng)采用北京時間。5.2空間參考空間參考應(yīng)采用統(tǒng)一的、符合國家規(guī)定的平面和高程系統(tǒng)。具體要求如下:a）大地基準(zhǔn)，采用2000國家大地坐標(biāo)系，確有必要時，可采用依法批準(zhǔn)的其它坐標(biāo)系;3b）高程基準(zhǔn)，采用1985國家高程基準(zhǔn)。5.3數(shù)據(jù)格式等數(shù)據(jù)格式，并支持TAR、GZ等壓縮包形式。.5.4數(shù)據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)經(jīng)質(zhì)量檢查合格。5.5安全要求應(yīng)根據(jù)有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)安全設(shè)計，并建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)收集﹑存儲、傳輸、處理和歸檔管理制度。6數(shù)據(jù)獲取本標(biāo)準(zhǔn)針對的數(shù)據(jù)主要包括遙感數(shù)據(jù)，低空攝影數(shù)據(jù)，近景攝影數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)，針對堰塞湖應(yīng)急救援任務(wù)的需求，基本要求如下：6.1遙感圖像數(shù)據(jù)6.1.1遙感圖像數(shù)據(jù)包括機(jī)載和星載數(shù)據(jù)，應(yīng)至少具有:390nm-780nm可見光波段、近紅外波段(760nm~1100nm)或微波波段（1mm~1000mm），獲取數(shù)據(jù)的時間和空間分辨率應(yīng)滿足堰塞湖災(zāi)害救援信息提取的基本需要。6.1.2圖像應(yīng)覆蓋堰塞湖及救援作業(yè)區(qū)域，滿足堰塞體、水體、救援道路等地物類型監(jiān)測的基本需要。6.1.3云或濃霧覆蓋像元的面積占影像總面積的百分比不超過20%?？梢酝ㄟ^鄰近多時相影像合成睛空影像數(shù)據(jù)，以獲取云覆蓋或濃霧量符合要求的影像數(shù)據(jù)。6.1.4遙感數(shù)據(jù)應(yīng)圖面清晰，定位準(zhǔn)確，無明顯條紋、點狀和塊狀噪聲，無數(shù)據(jù)丟失，無嚴(yán)重畸變。6.2低空攝影數(shù)據(jù)6.2.1低空攝影數(shù)據(jù)可通過傾斜和垂直角度拍攝獲取，可提供救援現(xiàn)場數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖等結(jié)果。6.2.2數(shù)字航攝儀或低空數(shù)字?jǐn)z影相機(jī)需要在檢校場檢校時，可在同類型檢校場進(jìn)行。6.2.3航空攝影的成圖比例尺與影像地面分辨率及相對航高，宜符合GB/T7930-2008中數(shù)字?jǐn)z影的成圖比例尺與影像地面分辨率及基高比的關(guān)系規(guī)定。6.2.4影像預(yù)處理應(yīng)保留原有影像的色調(diào)層次，并應(yīng)反映影像的細(xì)部特征，紋理應(yīng)清晰，色彩宜均衡。6.2.5數(shù)字正射影像圖的制作應(yīng)采用數(shù)字?jǐn)z影影像或膠片攝影數(shù)字化影像，其比例尺可選用1:500、1:1000、1:2000或1:5000。6.2.6低空攝影流程應(yīng)符合國家相關(guān)法律和規(guī)定要求。6.3近景攝影數(shù)據(jù)46.3.1近景攝影數(shù)據(jù)可提供堰塞體、山體、水體等地物的等值線圖、立面圖、剖面圖、表面模型，以及二維坐標(biāo)、三維坐標(biāo)等成果。6.3.2成圖比例尺可根據(jù)堰塞湖不同地物尺寸和救援實際要求，選用1:1、1:2、1:5、1:10、1：20、1:50、1:100、1:200。6.3.3近景攝影測量宜選擇全畫幅相機(jī)，鏡頭與焦距應(yīng)根據(jù)目標(biāo)物大小、攝影距離、攝影比例尺、成果精度等因素選擇。6.3.4堰塞湖救援現(xiàn)場攝影要求、測量方法、成圖質(zhì)量應(yīng)符合GB/T50167和GB/T12979中相關(guān)要求。6.3.5進(jìn)行攝影數(shù)據(jù)獲取前，宜符合GB/T12979-2008相關(guān)要求對相機(jī)進(jìn)行事先檢校，檢校應(yīng)包括下列內(nèi)容：a）主點位置與主距；b）立體相機(jī)內(nèi)方位元素；c）相機(jī)系統(tǒng)各相機(jī)間的位置關(guān)系及姿態(tài)關(guān)系；d）畸變差大??；e）相機(jī)偏心常數(shù)；f)同步攝影時的同步精度。6.4輔助數(shù)據(jù)輔助數(shù)據(jù)指進(jìn)行堰塞湖應(yīng)急救援過程進(jìn)行數(shù)字圖像數(shù)預(yù)處理及相關(guān)信息提取的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要包括:a)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)：包括行政區(qū)劃或監(jiān)測區(qū)邊界、數(shù)字高程模型(DEM)等，主要用于遙感數(shù)據(jù)的選擇、裁切、拼接、幾何校正等。DEM數(shù)據(jù)格網(wǎng)間距(m)應(yīng)與遙感數(shù)據(jù)空間分辨率相近，其質(zhì)量應(yīng)符合CH/T1026、CH/T9008.2、CH/T9009.2中相應(yīng)比例尺DEM的規(guī)定。b)衛(wèi)星及遙感器參數(shù)：包括衛(wèi)星的軌道高度、觀測天頂角和方位角、觀測時間、太陽天頂角和方位角，遙感器的絕對輻射定標(biāo)系數(shù)、相機(jī)光譜響應(yīng)函數(shù)等K主要用于遙感數(shù)據(jù)的輻射定標(biāo)、幾何校正、大氣校正等。衛(wèi)星及遙感器參數(shù)可從衛(wèi)星影像提供商處獲取。c)控制點數(shù)據(jù)：地面實測或其他方式獲取的地面控制點數(shù)據(jù)，主要用于幾何校正及精度檢驗。d)氣象參數(shù)數(shù)據(jù)：包括氣溶膠光學(xué)厚度、大氣水汽含量等，主要用于大氣校正。氣象參數(shù)數(shù)據(jù)可從自動或人工氣象觀測站點獲取。6.5數(shù)據(jù)命名在堰塞湖災(zāi)害應(yīng)急救援過程中收集﹑存儲、傳輸、處理、和歸檔的數(shù)字圖像文件名稱應(yīng)當(dāng)包括影像分辨率代碼、數(shù)據(jù)來源類型、傳感器類型、傳感器名稱、行政區(qū)劃代碼、數(shù)據(jù)獲取時間等信息，并由不同的字符數(shù)組成。數(shù)字圖像文件命名規(guī)則見圖1。5圖1數(shù)字圖像文件命名規(guī)則圖示注1：擴(kuò)展名用3位英文字母表示。注2：數(shù)據(jù)獲取時間：用10位數(shù)字表示，采用通用時間標(biāo)簽YYMMDDHHMM格式。注3：行政區(qū)劃代碼用9位數(shù)字表示，其中前6位為國標(biāo)碼(中華人民共和國行政區(qū)劃代碼)，后3位為鄉(xiāng)代碼。對于以省，地區(qū)、縣為單位存儲的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，鄉(xiāng)代碼為數(shù)字“000”。注4：傳感器名稱取傳感器全稱，不定長。注5：傳感器類型用2位英文字母表示。光學(xué)數(shù)據(jù)為Op，微波數(shù)據(jù)為Mw，紅外數(shù)據(jù)為In。注6：數(shù)據(jù)來源類型用2位英文字母表示。遙感數(shù)據(jù)為RD，低空攝影數(shù)據(jù)為LD，近景攝影數(shù)據(jù)為CD。注7：影像分辨率代碼用1位英文字母表示。高分辨率為H，中分辨率為M，低分辨率為L。7數(shù)據(jù)處理7.1遙感數(shù)據(jù)處理7.1.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備a)合成產(chǎn)品所用的基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)應(yīng)符合本部分6.1中的規(guī)定、經(jīng)過必要的圖像增強(qiáng)處理。b)相應(yīng)比例尺行政區(qū)劃境界符合柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求。c)相應(yīng)地物點線面數(shù)據(jù)符合矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求。7.1.2幾何校正a)重采樣可以采用最鄰近像元法、雙線性內(nèi)插法、雙三次卷積法等方法，進(jìn)行與原遙感數(shù)據(jù)分辨率相同的重采樣，計算出校正后影像像元位置的表觀輻亮度或表觀反射率，形成幾何校正后的遙感數(shù)據(jù)。b)過幾何精校正后，衛(wèi)星影像平地，丘陵地的大地坐標(biāo)誤差≤1個像元，山地、高山地的大地坐標(biāo)誤差≤2個像元。7.1.3輻射校正a)輻射定標(biāo)系數(shù)應(yīng)以相應(yīng)傳感器的當(dāng)年發(fā)布為依據(jù)，將圖像的亮度灰度值轉(zhuǎn)換為絕對的輻射亮度。b)在不易獲取實測地表反射率數(shù)據(jù)的情況下，可對影像中道路，水體，植被等具有獨特光譜特征地物的地表反射率值進(jìn)行定性評價，評估其是否與典型道路，水體，植被光譜特征一致。6c)大氣校正精度也可以采用地表反射率實測值定量評價，各波段地表反射率與地面同一時間、同一地點的地表反射率實測值相比，平均相對誤差應(yīng)小于15%。7.1.4投影轉(zhuǎn)換待拼接的基礎(chǔ)影像應(yīng)轉(zhuǎn)換為本部分規(guī)定的投影坐標(biāo)后再拼接。當(dāng)采用高斯-克呂格投影時，如果待拼接的影像分布在不同的投影帶，這時取面積較大影像所在的投影帶作為統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換投影帶。7.1.5影像拼接在統(tǒng)一的坐標(biāo)系下進(jìn)行影像鑲嵌，應(yīng)保證相鄰影像中的同一地物要素全部接邊，不得出現(xiàn)河流、道路等地物的像元錯位現(xiàn)象。一般地，在影像鑲嵌處，兩幅圖像灰度上的差別都會導(dǎo)致明顯的拼接縫，應(yīng)采用相關(guān)算法進(jìn)行灰度一致化處理，盡可能消除拼接縫。在鑲嵌處的影像不應(yīng)有模糊、重疊或紋理斷裂等現(xiàn)象，色調(diào)或灰度應(yīng)平滑過渡。7.1.6影像融合當(dāng)進(jìn)行影像融合時，應(yīng)根據(jù)影像的灰度動態(tài)范圍確定所采用的融合算法，并根據(jù)不同的融合算法分別對影像進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)預(yù)處理，以使融合后的影像經(jīng)過調(diào)整處理能夠最佳地體現(xiàn)出遙感影像的色彩和紋理特征。7.1.7影像裁切將拼接好的影像用相應(yīng)比例尺行政區(qū)劃境界線裁切最后成圖。7.1.8元數(shù)據(jù)填寫在加工應(yīng)急救援遙感影像庫中的合成產(chǎn)品的同時，必須填寫相關(guān)的元數(shù)據(jù)。7.1.9合成產(chǎn)品形成、整理按本部分集成的應(yīng)急救援遙感圖像庫產(chǎn)品，按照6.5數(shù)據(jù)命名要求，將遙感圖像整理成標(biāo)準(zhǔn)命名。7.2攝影數(shù)據(jù)處理7.2.1白平衡處理對原始記錄的影像，選擇中性灰的地物(如道路、建筑物)，執(zhí)行自動白平衡操作，批處理完成整個攝區(qū)影像數(shù)據(jù)的真彩色平衡。7.2.2縮略預(yù)覽圖生成對白平衡后的所有影像數(shù)據(jù)，定義統(tǒng)一輸出分辨率，重采樣縮小為長邊200像素(視具體地物可更改)的縮略預(yù)覽圖，作為數(shù)據(jù)檢查、快速瀏覽、索引圖制作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。7.2.3原始格式轉(zhuǎn)換選擇白平衡后的所有影像數(shù)據(jù)，統(tǒng)一從原始數(shù)碼后背記錄格式轉(zhuǎn)換為TIF格式，結(jié)果文件作為攝影資料存檔數(shù)據(jù)。7.2.4圖形要素編輯圖形要素編輯應(yīng)包括刪除、修改、增補(bǔ)等基本功能，符合數(shù)據(jù)之間的相互并行、相交、搭接等要求。77.2.5預(yù)處理可以根據(jù)應(yīng)急救援的實際需求，使用行政區(qū)劃或監(jiān)測區(qū)邊界等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感影像的裁切、鑲嵌、重投影等處理。7.2.6圖形標(biāo)注可根據(jù)應(yīng)急救援實際需求進(jìn)行各類注記，所標(biāo)記圖形，字體應(yīng)自然協(xié)調(diào)易于理解。7.2.7等高線數(shù)據(jù)格式等高線的內(nèi)插、修改測圖數(shù)據(jù)可輸出成后續(xù)編輯軟件可接收的格式，一般是將測圖的數(shù)據(jù)輸出為AUTOCAD的DXF格式文件或SHP格式，線劃圖以二維（x，y）形式輸出，高程數(shù)據(jù)以三維（x，y，z）形式輸出。也可以按其他格式輸出，如:VVT格式文件。7.2.8影像文件整理按照6.5數(shù)據(jù)命名要求，將TIF存檔影像文件整理成標(biāo)準(zhǔn)命名，按航線或攝影地點坐標(biāo)分目錄存放的成果文件。8應(yīng)急救援專題制作8.1堰塞湖水體信息堰塞湖水體主要包括水體分布等要素信息，也可以疊加適當(dāng)?shù)男姓^(qū)域界線、交通線、建筑及人員分布等信息。堰塞湖水體要素指標(biāo)及計量單位見表1，基本數(shù)據(jù)圖層及指標(biāo)要求見表2。表1堰塞湖水體要素指標(biāo)及計量單位表2基本數(shù)據(jù)圖層及指標(biāo)要求8.2堰塞湖應(yīng)急救援道路信息8堰塞湖道路主要包括道路可通行寬度長度，以及損毀等要素信息，并疊加適當(dāng)?shù)男姓^(qū)域界線、建筑及人員分布等信息。堰塞湖應(yīng)急救援道路信息要素指標(biāo)及計量單位見表3，基本數(shù)據(jù)圖層及指標(biāo)要求見表4。表3堰塞湖應(yīng)急救援道路信息要素指標(biāo)及計量單位mmm表4基本數(shù)據(jù)圖層及指標(biāo)要求8.3堰塞湖導(dǎo)流信息堰塞湖導(dǎo)流主要包括導(dǎo)流速度和流量等要素信息，并疊加適當(dāng)?shù)耐寥?、植被以及巖石分布等信息。堰塞湖水體要素指標(biāo)及計量單位見表5，基本數(shù)據(jù)圖層及指標(biāo)要求見表6。表5堰塞湖水體要素指標(biāo)及計量單位表6基本數(shù)據(jù)圖層及指標(biāo)要求9成果提交與審核9.1成果提交清單成果提交清單應(yīng)包括下列內(nèi)容：a)經(jīng)批準(zhǔn)的數(shù)據(jù)