高分一号卫星在京津矿山遥感监测中的应用

摘要/Abstract

摘要：

高分一号卫星于2013年成功发射,可获取 2 m全色影像与8 m多光谱影像,在矿山遥感监测中有很大的应用空间。研究并总结了高分一号卫星在矿山遥感监测应用时的数据处理流程和方法,根据高分一号影像特征建立了矿山遥感解译标志并对部分图斑进行了野外验证,最后进行了京津矿山遥感调查与监测工作。通过应用研究得出结论,高分一号卫星拥有较高的分辨率和较好的数据质量,地物轮廓纹理清晰、数据处理方便、解译精度较高,运用高分一号卫星进行矿山遥感监测可以取得良好的效果,可以为国土资源部门制定矿产资源规划、整顿矿产资源开发秩序、治理矿山地质环境等提供技术支撑和决策依据。

关键词: 高分一号, 遥感监测, 京津矿山, 解译标志, 几何校正, 影像融合

Abstract:

GF-1 satellite was launched successfully in 2013. It will be widely used in remote sensing monitoring on mine exploitation owning to its 2 m panchromatic image and 8 m multispectral image. Data processing flow and method of GF-1data in remote sensing monitoring on mine exploitation were studied and summarized. According to the characteristics of GF-1 data, interpretation symbols of mine images were established and some patches were verified during the wild work. Finally survey and monitoring on mines of Beijing and Tianjin were implemented. It draws the conclusion that GF-1 data are with high resolution and good quality due to its clear object texture, convenient data processing and high precision of interpretation. Management of mineral resources planning, renovation of the order in mineral resources development and treatment of mine geological environment will obtain good technical support after using GF-1 satellite data to monitor mines.

Key words: GF-1, remote sensing monitoring, mines in Beijing and Tianjin, interpretation symbol, geometry correction, image fusion

中图分类号:

TP79
P627

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图/表 14

表1 高分一号高分辨率相机参数

Table 1 High resolution camera parameters of GF-1

波段		空间分辨率/m	幅宽 /km	重访周期/d	覆盖周期/d	侧摆能力/(°)
全色	0.45~0.90	2	60	4	41	25
蓝	0.45~0.52	8
绿	0.52~0.59	8
红	0.63~0.69	8
近红外	0.77~0.89	8

表2 京津矿山工作区数据情况

Table 2 Working area data of Beijing and Tianjin mines

工作区名称	比例尺	数据类型	分辨率/m	获取时间	面积/ km²	产品级别
天津北部重点矿集区	1:5万	GF-1	2	2014-10-16	5 000	1A
天津南部重点矿集区	1:5万	GF-1	2	2014-10-16	2 300	1A
怀柔—密云重点矿集区	1:5万	GF-1	2	2014-10-16	1 200	1A
昌平—延庆重点矿集区	1:5万	GF-1	2	2014-10-16	1 500	1A

图1 工作区地理位置

Fig.1 Location of the study area

图2 校正点(左)与检查点(右)分布

Fig.2 Distribution of calibration points (left)and check points (right)

图3 高分一号数据融合效果图(HIS融合、PC主成分变换融合、GS融合)

Fig.3 Data fusion effect of GF-1(HIS fusion, PC sharpening, GS sharpening)

表3 融合影像定量评价结果

Table 3 Quantitative evaluation result of fusion image

融合方法	均值	标准差	平均梯度	偏差指数	光谱扭曲程度	光谱相关系数	信息熵
原始多光谱影像	307.80	61.11	3.34				8.82
HIS融合	306.17	61.64	9.37	0.30	31.71	0.75	8.88
PC主成分变换融合	307.75	56.80	7.58	0.20	21.54	0.87	8.74
GS融合	307.39	64.47	9.68	0.18	20.64	0.95	8.83

图4 影像拉伸前后直方图对比

Fig.4 Histogram comparison of image stretching

图5 铁矿露天采场影像与野外照片

Fig.5 Iron mine open stope image and field photo

图6 砖瓦用黏土采场影像与野外照片

Fig.6 Bricklay stope image and field photo

图7 建筑用大理石采场影像与野外照片

Fig.7 Marble stope image and field photo

图8 铁矿尾矿库影像与野外照片

Fig.8 Iron mine tailing pond image and field photo

图9 矿山建筑影像与野外照片

Fig.9 Mine construction image and field photo

图10 矿山环境恢复治理工程影像与野外照片

Fig.10 Mine environmental restoration image and field photo

表4 京津矿山资源开发与环境恢复监测统计

Table 4 Statistics of resource development and environmental monitoring in Beijing and Tianjin mines

地区	地物类型		数量/个			面积/hm²
地区	地物类型		合法	违法	总计	合法	违法	总计
北京市	采场	铁矿	9	16	156	198.14	130.02	2 051.44
		建筑用大理石	10	39		260.41	483.26
		水泥用灰岩	8	74		179.27	800.74
	中转场地				149			1 734.02
	固体废弃物				185			1 449.78
	矿山建筑				43			182.21
	环境恢复治理				227			1 415.73
天津市	采场	水泥用灰岩	1	33	135	16.36	412.57	1 384.68
		建筑用白云岩	1	15		13.43	182.11
		砖瓦用黏土	41	44		368.83	393.25
	中转场地				83			968.98
	固体废弃物				35			105.45
	矿山建筑				13			74.02
	环境恢复治理				26			203.20

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