國土資源更新調查底圖生產中QuickBird影像數據處理方法研究

趙建輝

(新疆維吾爾自治區第二測繪院，新疆烏魯木齊830002)

國土資源更新調查底圖生產中QuickBird影像數據處理方法研究

趙建輝

(新疆維吾爾自治區第二測繪院，新疆烏魯木齊830002)

在我國國土資源二次更新調查中，利用衛星遙感數據生產土地調查工作底圖的作業中涉及大量QuickBird影像數據處理。利用DEM、RPC參數、LPS模塊對影像做正射糾正、局域網平差，可滿足生產1∶10 000 DOM的精度要求，并通過項目的實施，對QuickBird影像數據批量處理的關鍵技術進行探討。

高分辨率遙感影像;LPS正射校正;影像鑲嵌;色彩調整

一、引 言

在我國國土資源二次更新調查中，采用高分辨率QuickBird衛星影像數據生產土地更新調查的工作底圖，以達到高速、高效的生產模式，提高生產效率。QuickBird衛星影像分辨率為0.61 m，生產的1∶10 000數字正射影像(DOM)清晰度高，能夠滿足土地更新調查的要求。新疆面積大，涉及大量的QuickBird衛星影像數據的處理，并且地形有高山區、沙漠戈壁，因此在影像糾正方面遇到了許多問題。筆者利用LPS模式對影像數據作局域網平差，解決了大量影像數據批量糾正的問題，既滿足了精度要求，又提高了生產效率。

二、基礎資料準備

1)數字高程模型(DEM)和地面控制點是影像正射糾正的基礎，可根據測區范圍，分析已有1∶10 000基礎測繪資料，對可利用的外業像控資料作分析整理。

a.高程控制資料采用1∶50 000 DEM，高程精度為±25 m，可滿足1∶10 000 DOM底圖生產要求。在影像糾正中，控制點采集盡量選在DEM數據范圍內，滿足裁切1∶10 000DOM數據范圍要求。以工作區為單元進行的DEM拼接，相鄰分幅DEM應有重疊區域，以保證拼接后不出現裂隙現象，并且重疊區域的高程值應保持一致。若工作區太大，可分塊進行拼接，但要使各分區范圍大于所包含景的范圍。

b.平面控制資料利用已有1∶10 000基礎測繪外業像控資料，其他缺少1∶10 000數據的成圖區域，采用外業補測控制點。由于測區范圍較大，項目作業區跨4個投影帶，因此跨帶數據還需要作換帶處理。

2)1∶10 000 DOM精度指標:平地、丘陵地為±5 m，山地、高山地為±7.5 m;影像鑲嵌精度指標:平地、丘陵地為±5 m，山地、高山地為±8 m。

3)處理軟件:利用ERDAS作正射糾正、數據鑲嵌;利用PCI Geomatica對已調色的RAW數據進行轉換;ArcGIS、Photoshop、TopLand等為輔助成圖軟件。

4)影像資料分析利用:QuickBird衛星影像數據獲取時間為2005—2008年不同的時期，時間跨度較大，航帶重疊度不同，因此需經過分析檢查，選取可利用影像數據，剔除云層覆蓋超過10%、側視角超過25°、多重覆蓋的廢片，以避免影像數據糾正的重復工作。可用于生產的衛星影像為800景，利用現有影像，可成圖5 500幅1∶10 000 DOM。

三、技術路線

QuickBird影像數據批量處理技術路線如圖1所示。

圖1 QuickBird影像數據批量處理技術路線圖

四、衛星影像數據處理

利用QuickBird影像數據，可以方便地獲取調查區的數字影像圖，但原始的遙感影像數據必須經過一定的處理，制作成1∶10 000 DOM，才能用于國土資源調查。

1)LPS正射糾正:分析利用已有1∶10 000基礎測繪外業像控資料，作為正射糾正的控制資料，對于缺少控制資料的區域，需要外業補測控制點。采用DEM、RPC參數、LPS模塊對多景影像數據作局域網平差，控制點應選在影像清晰、明顯、易于轉刺、準確判讀的目標上;影像重疊區要選點適當，布點均勻;對控制區域進行布點控制，重采樣分辨率為0.5 m，采用雙線性內插或三次卷積內插法。當一景影像跨兩個投影帶時，須進行跨帶處理，將參考影像轉換到相應投影帶中。局域網平差的正射糾正數據精度滿足平面控制精度及接邊誤差要求。

2)影像波段合成:QuickBird衛星影像數據有4個波段，利用ERDAS的model模型，加載近紅外波段，可提高影像的色彩效果，有利于更新調查中對影像的判讀。

3)影像勻色檢查:對單張影像進行勻色，自動消除單張影像內及多張影像間的明暗、色差等問題。影像勻色后，要求影像不失真，紋理清晰，飽和度符合標準，色彩和基準影像保持一致。

4)影像鑲嵌:影像糾正后接邊精度達到誤差要求，影像鑲嵌要求無縫拼接，相鄰景的同一線性地物保持連續，并通過鑲嵌線對影像作鑲嵌處理，對鑲嵌后的影像進行檢查，看影像鑲嵌處是否存在裂縫、錯位、模糊、扭曲和重影等現象。高山區由于投影差，影像鑲嵌存在一些問題。

5)DOM分幅裁切:鑲嵌數據檢查合格后，在TopLand中按照1∶10 000標準分幅中圖廓外接矩形范圍裁切出標準分幅影像，最后檢查DOM數據的完整性、數學基礎，并對1∶10 000 DOM作圖廓整飾。

6)彩色變換:在國土資源調查中，需利用影像判別土地利用的類型，因此影像應盡量還原真彩色，以方便調繪。裁切后的DOM數據可利用Photoshop軟件作色彩調整，使DOM數據色彩保持一致，達到紋理清晰，色調均勻，反差適中，并模擬自然真彩色，使之接近真實的色彩。

五、關鍵技術

1)利用遙感影像處理ERDAS軟件，結合調查區可利用1∶10 000地形圖外業控制資料、DEM及衛星軌道RPC參數，對影像作局域網平差，影像數據批量糾正，以滿足生產DOM的精度要求;然后對影像數據進行無縫鑲嵌，批量裁切出1∶10 000 DOM;最后對色彩進行調整，模擬真彩色，進而制作出土地更新調查底圖。

2)LPS局域網平差:對已有的1∶10 000地形圖外業像控資料作分析，雖然像控資料龐雜，但可參考TM影像數據對像控資料作選取。在LPS模塊下作糾正時，選取的控制點應均勻布點，每景選取6～8個控制點即可，控制點布點完成后，只需要作數據批量糾正，滿足控制精度要求。

3)影像無縫鑲嵌:影像數據作勻色、色彩調整、消除色差后，利用鑲嵌線作影像無縫鑲嵌，以保證線性地物的連續性。

4)由于新疆地形地貌的特點，很多地區為戈壁、荒漠、高山區，控制點采集困難，不能均勻布點，此外受1∶50 000 DEM誤差影響，有些山區高差達1 000 m左右，糾正計算后，高山區影像變形較大。采用局域網平差，可以以較少的控制點，對以上數據進行糾正，以達到一定的精度要求。

六、結束語

通過項目實施，筆者完成了800余幅QuickBird衛星影像數據的正射糾正，并通過對已有數據的分析利用、作業前期對數據的充分準備，以及對大量高分辨率遙感影像在處理上的技術方法，都作了一些探討研究。針對不同地形特征的影像數據、不同衛星的高分辨率影像數據的處理，需要采用不同的處理方法。在 ERDAS中利用 RPC模型，加載DEM、LPS模塊作局域網平差，對影像進行正射校正，其精度可以達到我國國土資源調查中對影像精度的要求。

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On the Data Processing Methods of QuickBird Image in Land Resources Updating Investigation

ZHAO Jianhui

0494-0911(2011)07-0040-02

P237

B

2010-12-22

趙建輝(1970—)，女，河南內鄉人，碩士，高級工程師，主要從事遙感影像的分析與處理、GIS數據處理及地圖集設計編制工作。