基于航片的正射影像林相图制作及森林测量研究

【摘要】：利用航空像片(以后简称航片)进行林业制图和森林测量是森林资源调查的主要任务。本文根据自检校光束法区域网平差原理,利用ERDAS的OrthoBhSE模块对2003年东北林业大学帽儿山试验林场拍摄的176张航片,共13条航带进行了空三加密,并对其进行了数字微分纠正,最后生成了帽儿山林场比例尺为1∶25000影像林相图和传统的林相图以及各个施业区比例尺为1∶10000影像林相图和传统的林相图,影像图点位中误差仅为2.953m,达到了相当高的精度。这也是我国林业部门第一次通过数字微分纠正生成的正射影像林相图和林相图。正射纠正消除或大大降低了因摄影机倾斜和地形起伏两种因素引起的影像位移,消除或大大降低了航片各种误差的影响,主要包括:摄影机物镜畸变、摄影感光材料变形、大气折光和地球曲率对像点坐标的影响。最后,本文以尖砬沟施业区为例,利用制作的正射影像林相图以及光束法空中三角测量得到的航片外方位元素和数字表面模型,进行了森林测量研究,包括面积、郁闭度、林分平均高和单个立木树高测量。在此过程中,本文主要完成了以下工作: 第一、采用GPS的RTK测量技术,按照近似密周布点方案,在野外共测得帽儿山像控点91个(全部为Fixed状态),全部为平高点,加上购买的4个控制点共95个像控点,像控点最大误差为dm级。 第二、对四幅1∶50000比例尺的地形图采用600dpi分辨率进行扫描,采用3次多项式进行纠正,配准精度分别为:第一幅地形图的控制点X坐标误差均方根为0.0036 pixel,Y误差均方根为0.0014 pixel,总误差均方根为0.0038 pixel;第二幅地形图的控制点X误差均方根为0.0042pixel,Y误差均方根为0.0020pixel,总误差均方根为0.0047pixel;第三幅地形图的控制点X误差均方根为0.0043pixel,Y误差均方根为0.0022 pixel,总误差均方根为0.0048 pixel;第四幅地形图的控制点X误差均方根为0.0026 pixel,Y误差均方根为0.0007 pixel,总误差均方根为0.0027 pixel。最后,对拼接后的四幅地形图进行精度检验,结果显示:六个检查点中,X坐标误差(ΔX)最大值为1.741m,最小值为0.037m,平均值为1.119m;Y坐标误差(ΔY)最大值为1.501m,最小值为0.516m,平均值为1.006m。单个检查点的坐标误差均方根(T_i)中最大值为2.026m,最小为0.517m,所有检查点坐标总误差均方根(T)为1.749m。 第三、采用三角形线性插值及三角形非线性插值方法,分别生成了分辨率为5m的DEM,并采用检查点法和等高线回放抽样法对DEM进行了精度检验,其中回放等高线方法中,首次提出了“重合度”检验法。检查点法共选择49个控制点进行检验,结果显示:线性插值总误差均方根为4.1m,非线性插值总误差均方根为3.8m,非线性插值精度偏高。回放等高线法,共选择18个公里网格的等高线与原等高线进行比较,结果显示:线性插值其重合度为96%,非线性插值重合度为96.5%。非线性插值总体回放精度较高。 第四、首次提出了利用绝对与相对位置求航片外方位元素初始值的方法,解决了应用自检校光束法进行区域网平差所需要的外方位元素初始值问题。 第五、运用自检校光束法区域网平差理论,对各航片的外方位元素进了解算,对原来