基于集群處理系統的地理國情影像底圖制作

郭 玲,白建榮

（1.甘肅省地圖院，甘肅 蘭州 730000）

基于集群處理系統的地理國情影像底圖制作

郭 玲1,白建榮1

（1.甘肅省地圖院，甘肅 蘭州 730000）

以WorldView遙感衛星影像為例, 介紹了采用集群式遙感數據處理系統進行衛星遙感正射影像圖生產的技術方法和流程，此方法可提高工作效率，使作業流程規范化。

地理國情普查； WorldView；正射影像；數字攝影測量；Geoway CIPS；PixelGrid

地理國情普查所獲取的遙感衛星資料主要有全色和多光譜的QucikBird （QB02）影像、全色WorldView1（WV01）影像、全色和多光譜WorldView2（WV02）以及全色和多光譜的資源三號衛星影像，數據級別為level2A，數據格式為GEOTIFF，QB02、WV01、WV02按景分塊存儲，資源三號影像按景存儲，WGS84坐標系統。各類衛星影像分辨率和光譜波段等技術指標如表1所示[1]。

表1 衛星影像技術指標表/m

Geoway CIPS是北京吉威時代軟件公司研制的一款集群式遙感影像處理系統，支持框幅式影像、ADS40/80、無人機和衛星等數據的處理。CIPS是建立在以刀片機、大容量磁盤陣列等硬件基礎上的一整套解決方案，以工作流的模式，快速進行正射影像的制作，在甘肅省地圖院的基礎測繪和地理國情普查影像底圖制作中發揮了重大作用[2]。PixelGrid系統是中國測繪科學研究院研制的一款多源航空航天遙感數據集群分布式高效能處理系統，主要優勢在于數據處理的通用化和自動化[3]。該系統已在西部測圖工程、全國第二次土地大調查等國家重大工程和應急測繪等方面實現了大規模應用。

1 數據分析和技術流程

依據項目設計，首先分析區域內是否有基礎測繪的1∶10 000 DEM和DOM，若有，則利用PixelGrid系統進行處理。處理流程為：先根據已有2D數據進行全色影像自動平差，再根據全色影像進行多光譜影像自動定向，然后對全色、多光譜影像進行正射糾正、融合，最后進行自動精度檢測[4]。在已有DEM、DOM的區域，PixelGrid系統進行前期的影像平差自動化程度高，使用較方便，但后期影像處理功能較弱，需借助Geoway CIPS或Erdas進行后期影像處理。如果沒有1∶10 000 DEM、DOM數據，則利用Geoway CIPS進行處理。Geoway CIPS針對地理國情項目的DOM生產處理流程如圖1所示。

圖1 地理國情監測項目處理流程圖

由于原始衛星數據是分塊的，處理前需進行拼接[5]，再將原始的RPB文件轉換為CIPS能夠接收的RPC文件，在區域網平差主界面執行“工具箱→RPC標準化”，在彈出的窗口中選擇一個或多個RPB文件，點擊“Open”按鈕即可將所有選中的RPB文件標準化為RPC文件。

2 生產處理過程

對于沒有基礎測繪1∶10 000 DEM、DOM的區域，基于1∶50 000 DEM成果，利用Geoway CIPS對WorldView衛星影像進行處理，具體處理過程如下：

1）加載衛星影像，創建金字塔；

2）連接點自動匹配，Geoway CIPS區域網平差提供點位規劃功能，在測區分布圖中根據設定的點數布設點位，可方便有效地實現整個測區的點位布設；

3）對匹配完成的連接點進行精確編輯；

4）基于精確編輯完的連接點對整個測區進行自由網平差解算；

5）導入整理好的控制點成果，根據點之記進行精確刺點，確保測區四角都有控制點，在保證控制點均勻分布和數量足夠的前提下，把導入的其他控制點成果設為檢查點；

6）再對整個測區進行一次區域網平差解算；

7）根據平差報告或點列表顯示的平差結果，在點列表內選中單個或多個需調整的點，進行點位精編，多次精確調整點位并平差解算，直至所有點都滿足生產精度要求；

8）利用初始的全色影像的區域網平差工程，選中全部的全色影像，右鍵選擇“設為參考衛星影像”，對多光譜影像進行像控點匹配；

9）對全色、多光譜影像進行糾正，可對全色影像和多光譜影像分別糾正，也可同時進行糾正；

10）對糾正完的全色和多光譜影像進行融合，軟件提供了多種融合方式，建議選擇PANSHARP算法；

11）基于融合之后的影像進行16位轉8位、勻光勻色處理；

12）進行拓撲規劃，確保規劃的范圍完全沿著提取的有效范圍邊緣，然后在拓撲規劃中生成標準圖幅的圖幅范圍線；

13）編輯鑲嵌線，按照標準圖幅的圖幅范圍線進行鑲嵌成圖；

14）地理國情普查項目中提供的多光譜數據是4波段數據，而最后提交的DOM要求是3波段數據，所以要對原始多光譜數據、糾正后多光譜數據或鑲嵌裁切后4波段的標準圖幅DOM數據進行波段重組，得到最終的分幅正射影像底圖。

3 精度控制與分析

3.1 區域網平差成果質量檢測

區域網平差的質量主要取決于連接點和控制點的精度[6]。影像自動匹配生成連接點為批處理過程，作業員可對結果進行分析，并對點位進行精確編輯，提高連接點的精度。控制點成果是按規范要求布點并實地采用GPS測量得到，具有一定的正確性和可靠性[7]。

3.2 正射影像精度檢測

對于衛星正射影像（見圖2），采取了用已有控制點成果檢測的方法。已有控制點成果是經過實地測量的，部分控制點成果是三角點，實地還有較為明顯的測量標志。在正射影像上記錄各點的觀測值(x，y)，利用已有控制點的大地坐標和高程值，并把該值作為檢測的真值，將觀測值與真值進行比較，分析其精度[7]。

表2中Dx、Dy、Ds為正射影像圖中的5個多余控制點的圖上坐標與實測坐標的不符值，地理國情普查影像精度見表3。

表2 經過外業實測的檢測點精度統計表

表3 地理國情普查影像底圖平面精度表

由表2和表3可知，1∶10 000區域檢測點的檢測精度符合地理國情普查影像底圖的生產精度要求。利用Geoway CIPS進行影像底圖生產速度快、效率高，作業更加流程化、規范化。圖3為經過正射糾正和融合后的遙感影像圖。

圖2 內業選取的5個檢查點點位分布圖

圖3 正射糾正后的影像圖

[1] 關元秀,程曉陽.高分辨率衛星影像處理指南[M].北京:科學出版社,2008

[2] 王俊.集群式遙感影像處理的關鍵技術探討[J].地理空間信息,2013,11(5):106-107

[3] 孫浩.基于PixelGrid系統的無人機影像空三加密及影像圖制作[J].測繪與空間地理信息,2012,35(8):203-207

[4] 孫家抦.遙感原理與應用[M].武漢:武漢大學出版社,2003

[5] (美) Jensen J R.遙感數字影像處理導論[M].北京:機械工業出版社,2007

[6] 張祖勛,張劍清.數字攝影測量學[M].武漢:武漢測繪科技大學出版,1996

[7] 馮秀麗,王珂,樓立明.基于ERDAS 的遙感影像正射圖的制作[J].遙感技術與應用,2003,18(3):176-179

Production of the Geography Census Digital Orthoimage Based on Clustered Images Processing System

by GUO Ling

In this paper, taking WorldView remote sensing images for example, we introduced the method and steps of digital orthoimage production with Clustered Images Processing System.

Geography Census Survey,WorldView ,orthoimage, digital photogrammetry,Geoway CIPS,PixelGrid

P237.9

B

1672-4623（2014）02-0014-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.006

2014-01-27。

郭玲，從事攝影測量與遙感工作。