高分辨率遙感影像正射影像圖制作

摘要：以Quick Bird遙感數據為例，本文介紹了從原始衛星圖像的收集到在ENVI遙感圖像處理軟件中進行遙感圖像正射圖制作的方法和步驟。描述了在正射影像圖制作過程中融合、糾正等步驟以及其原理。遙感衛星數據具有時效性好、覆蓋范圍大、成本低廉。因此利用商業化的遙感圖像處理軟件直接對遙感衛星圖像產品進行正射校正，繼而制作正射影像圖，是一條好的路線，能夠取得好的結果。

關鍵詞：衛星遙感 QuickBird影像 數字正射影像圖（DOM） ENVI

1.引言

遙感影像是通過遙感技術獲得的地球表面客體或事物的圖像，高分辨率的衛星影像是指像素空間分辨率在10m以內的遙感影像，正射影象是指消除了由于傳感器傾斜、地形起伏及地物等引起的畸變以后的影響。正射影象圖直觀、生動，影像所記錄的信息量非常豐富，細節表達的也很清楚，同時更新速度非常快。利用高分辨率衛星影像制作的正射影像精度高，時效性好，生產周期短、更新速度快，能夠滿足很多行業的要求，可以大大地節省生產成本提高生產效率。

2.DOM的特點

數字正射影象圖是利用DEM對遙感圖像逐像元進行輻射改正、微分糾正和鑲嵌，按照規定圖幅范圍裁剪生產形象數據，同時它帶有公里網格、圖廓整飾和注記的平面圖。DOM具有地圖精度和影響特征，精度高、信息量豐富、直觀性好、制作周期短、連續性好。

3.正射影像制作原理：數值微分糾正

根據已知影像的參數（內、外方位元素）與數字地面模型，利用相應的構像方程式，或按一定的數學模型用控制點解算，從原始非正射投影的數字影像獲取正射影像，這種過程是將影像化為很多微小的區域逐一進行。通過解求像素的位置，然后進行灰度內插與賦值運算，實現像素與相應地面元素的幾何變換。

4.正射影像圖制作

數字正射影像（Digital Orthophoto Map，簡稱DOM）是利用數字高程模型（DEM）對經掃描處理的數字化航空影像，經逐像元進行投影差改正、鑲嵌，按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍裁剪生成的數字正射影像數據集。它是同時具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，具有精度高、信息豐富、直觀真實等優點。

4.1實驗區概況

本文采用的是一幅分辨率為2.4m的快鳥遙感影像圖，此圖是美國的一個城市城區地圖，精度、緯度分別為112.05362548W、33.37717660N。具體如下圖所示。

4.2數據預處理

分辨率2.40m的多光譜遙 感影像有1、2、3、4（藍、綠、紅、近紅外）4個波段。合成影像時采用了多種合成方式進行對比，經試驗最后選擇使用1、2、3（藍、綠、紅）波段形成標準假彩色圖像，經過ENVI軟件的自然色彩變換后輸出自然色彩圖像，輸出后影像色彩效果比較真實。

4.3 影像糾正

數據在使用時，必須具有較高的空間配準精度，這就需要對獲取的原始影像進行高精度的幾何糾正。本次作業地形起伏較小，地勢比較平坦，所以選用了多項式法。

4.3.1控制點輸入

為了保證選點的正確性，控制點輸入應該采用鍵盤輸入坐標，在進行糾正。GCP的選擇對于幾何校正的精度有著顯著的影響。GCP應是在原始圖像上分布均勻并能正確識別和定位、在地形圖上可以精確定位的特征點以及特征線的重點。

4.3.2 重采樣校正輸出

選擇的GCP的RSM誤差必須小于1個像素，只有滿足這個條件，才能保證幾何校正的精度。如若選擇的GCP的RSM誤差大于1個像素，它是不符合要求的，必須將其刪除。

在幾何校正的控制點位置輸入計算完成后，進行重采樣輸出，計算內插新像素的灰度值。重采樣是計算被校正圖像的文件值，并生成新文件的處理。有三種重采樣方法：最近鄰點法、雙線性插值、三次卷積法。本試驗選擇雙線性插值輸出經校正的衛星影像。

4.3.3精度分析。（圖 2誤差分析圖略）

從圖2可以看出，采用多項式方法對原圖進行校正，GCP的RSM誤差在一個像素左右，基本上滿足了校正的精度。在校正的時候，盡量選取易于判讀的點可以確保GCP的位置精度，進而基本上可以達到校正的目的。

4.4 影像剪切

數字正射影像圖具有地形圖垂直投影的特性，地形圖直觀，內容豐富。數字正射影像可作為影像地圖瀏覽系統的基礎數據使用。此類系統可以應用于規劃、土地、水利、林業、房管、交通、公安等部門及GPS導航查詢、電子地圖等領域。如果沒有數字正射影像的支持，則無法顯示細部，所以應該按照標準制圖形式進行制圖，每幅圖還得加上圖名、比例尺、圖幅經緯度等信息，以便于以后更好的應用。

4.5圖幅整飾

本文運用ENVI軟件，采用快速制圖方法，在糾正后影像圖上加上了圖幅名、比例尺以及該影像圖的經緯度，最終，制成正射影像圖如圖3。

5.結束語

隨著衛星技術的發展，衛星獲得的遙感影像分辨率越來越高，利用專業的遙感圖像處理軟件對遙感圖像進行正射糾正，然后制作正射影像圖。不斷提高衛星的分辨率，努力開發更好的遙感圖像處理軟件，從而使DOM更好的為人類生產、生活做貢獻。

參考文獻：

[1]王利英，宋偉東.基于高分辨率Quick Bird影像的數字正射影像圖的制作[J].測繪與空間地理信息，2006，29（4）：69-71.

[2]王銳，張繼超，王祥峰.遙感影像正射糾正技術研究與實現[J].黑龍江科技信息，2012（2）：18-19.

[3]張曉光，杜家喻，蘇學杰.關于SPOT5遙感數字正射影像圖（DOM）制作方法的探討[J].內蒙古科技與經濟，2006（2）：90.