地理國情普查中基于ERDAS LPS 的worldview影像正射校正

巴艷君+劉斌

摘 要 高分辨率遙感已成為地理國情普查的重要手段。由于普查過程中地形起伏引起的像點位移使得常規的幾何校正即利用ERDAS IMAGINE下的Geometric Correction模塊進行校正難以消除影像的幾何變形，必須進行正射校正。在克拉瑪依市地理國情普查項目中，根據項目的要求提出LPS模塊下正射校正的流程，基于worldview物理模型分別對全色和多波段影像進行正射校正，并對糾正后的影像進行精度評價，結果完全滿足要求。

關鍵詞 worldview影像；ERDAS LPS；DEM；正射糾正

中圖分類號：TP75 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0064-02

對于任何一個國家的國情來說，地理國情也是重要的一個構成因素，具體是指在特定的時間段內，將一個國家方方面面的空間分布信息還有一些數據、圖像、圖形等一些信息的一個總括。地理國情監測的開展需要及時快速和準確地獲取基礎地理信息，應用遙感技術（RS）能快速、動態準確提供地球表層的地理信息，滿足地理國情監測的時效性，能夠支撐地理國情監測所需的基礎的地理信息。

ERDAS工具里面，在傳統的幾何校正工具下于正射矯正結果進行比較，采用LPS工具進行正射校正能夠有效的減少野外不點與量測的工作量，能夠在一定地程度上提高工作的效率確保工作的質量。這種工具的流程下具有自動化性質，對自動化數據進行測算，將全部測量工作便得簡便易行，能夠實現勞動力成本的節約減少不必要的資源浪費，有利于數據質量的提高。

1 實驗區數據

在這次試驗中我們將新疆獨山子作為實驗地點。本次試驗使用的影響是Worldview能夠將被試驗地區信息數據進行全面的網羅，具體時間為2012年的9月5日，識別率是0.6 m，多光譜波段是1.9 m。其他的數據主要有：關于該地區1：1的地形圖，有DEM信息數據。

2 DEM的處理

對于正射矯正來說DEM起著十分重要的作用，DEM可以對那些因為地形的不斷變化而出現的像點錯位進行有效地調整。在這個實驗中使用的是將試驗區囊括在內的4幅1：1萬數據高級模板。開始的時候通過ERDAS里面的Mosaic Images工具對DEM進行連接，使用這項工作產生的所有的數據，在沒有其他任何信息的情況下，可以根據從其他方面獲得的信息給它制作相關的投影影像。這個工具不能支持任何坐標體系，但是卻有一個橢圓形的球體可以進行投影，通過這個工具，可以將不同類型的投影系統增加在ERDAS里面。在ERDAS本身沒有CGCS2000坐標系，需要自定義。

3 LPS模塊下worldview影像的正射校正

1）全色影像正射校正。

①創建LPS項目文件并設置參數值，在這一條件下展開各項活動。明確項目文件的地圖投影、地圖單位及模型信息。

②金字塔層計算。設置rpc文件并進行圖像的金字塔層（Pyramid Layers）計算將需要糾正的圖像加入到LPS工程文件中。充分使用既得信息對圖像的金字塔層進行測量這樣能夠提高圖像的展示質量同時還有利于文件命名自動化的實現。

③地面控制點選取。選擇水平校正參考與垂直校正參考數據，然后分別在參考影像和待糾正影像上刺點添加控制點，要求在相鄰兩景重疊處至少選3個控制點。一幅影像選取九個點即可，該實驗區共選了23個控制點，采集的控制點會在LPS中顯示。

④控制點數量滿足要求后就可以進行空中三角測量，計算出點的3維坐標。其中顯示的 RMSE的值小于1便可以接收。這樣即完成了對在worldview全色波段影像的正射校正。

2）多光譜影像正射校正。

在 ERDAS IMAGINE界面上利用AutoSync模塊，以校正好的全色影像作為參考，正射校正 Worldview多光譜影像。首先在AutoSync模塊下新建一個工程，設置其工作流程、幾何校正方法、以及保存的路徑與名稱等。其次加載需要校正的多光譜數據和糾正好的全色正射數據，設置自動配準屬性，執行自動生成同名點。查看 Error列的值，將較大的值刪除，并重新計算誤差。直至底部顯示的總體差值能夠符合各方面的標準，如果數量的分布不夠合理，可以在自動匹配下的參數設置中進行調整，最后在主界面執行即可完成多光譜的正射糾正。

4 圖像融合

從不同的途徑獲得的和相同目標的圖形信息有關的數據，在經過一系列的處理程序以后，將各方面的優秀實用性高的信息結合在一起，最后形成一個完全符合標準要求的圖形，這就是我們通常所說的圖像的融合。在對地理國情進行全面調查的過程中，必須經過一定的影像處理工作才能對地面物質進行判斷，所以要特別注意圖像的色彩的調換，因為worldview數據為多波段，在ERDAI IMABINE 2012里面就Worldview-1提出了Hypersphebical 色區（HCS）計算，能夠創造出一個光譜數據與空間分辨數值都比較完整的數據信息，所以采用HCS融合法進行圖片的處理。通過實踐經驗我們發現這種方法可以支持高達7個波段的多光譜圖像和全色圖像的結合，結合的最終成果是圖像能夠保持初始狀態下的圖像的光譜數據，形成圖像的紋理滿路要比在其他的方式之下形成的圖像的質量好幾倍。

5 精度分析

本次糾正以高分辨率worldview全色影像和多光譜影像糾正后融合生成的圖像為例，進行正射糾正，將糾正后的數據分別進行遙感影像圖像控制點精度與外業檢查點精度檢驗，如表1與表2。

所以控制點X方向總誤差為0.4045，Y方向總誤差為0.1501；RMS（Root Mean Square，均方根中誤差）為0.235，以上單位均為像素。

所以控制點X方向總誤差為2.999213，Y方向總誤差為1.05979；RMS（Root Mean Square，均方根中誤差）為0.636，以上單位均為像素，滿足1：1萬影像成圖定位精度要求。

6 結束語

基于ERDAS IMAGINE 2011的LPS模塊，對克拉瑪依市獨山子區地理國情普查實驗區worldview影像進行正射校正。對LPS工具下進行正射校正的每一個程序以及重要的技巧進行了概括和分析，最后對獨山子地區可以滿足各個具體的標準要求的空間分辨率的圖像進行了規定，具體的分辨率要達到0.6 m，圖像必須是具有顏色的遙感圖形。和最初使用的所有的工具進行對比得到的結論是新的工具有利于各項工作的進行，基于LPS模塊的正射校正具有較大的優勢。LPS的自動化數據處理流程，支持原始影像的精確地理定向，可以減少不必要的人力資源的浪費，為下一步地理國情監測提供可靠的基礎數據。

（全國地理國情普查編號：GDPJ 03-2013）

參考文獻

[1]王勇，代桂平，侯亞.信任感知的聚合動態選擇方法[J].計算機學報，2009，32（8）：1668-1675.

[2]黨安榮，王曉棟，陳曉峰，等.ERDAS IMAGINE遙感圖像處理法[M].北京：清華大學出版社，2003.

[3]畢凱，李英成，薛艷麗，等.ERDAS LPS與Terra Solid軟件相結合快速制作低空數碼遙感正射影像圖的方法[J].遙感應用，2008（5）：55-58.endprint

摘 要 高分辨率遙感已成為地理國情普查的重要手段。由于普查過程中地形起伏引起的像點位移使得常規的幾何校正即利用ERDAS IMAGINE下的Geometric Correction模塊進行校正難以消除影像的幾何變形，必須進行正射校正。在克拉瑪依市地理國情普查項目中，根據項目的要求提出LPS模塊下正射校正的流程，基于worldview物理模型分別對全色和多波段影像進行正射校正，并對糾正后的影像進行精度評價，結果完全滿足要求。

關鍵詞 worldview影像；ERDAS LPS；DEM；正射糾正

中圖分類號：TP75 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0064-02

對于任何一個國家的國情來說，地理國情也是重要的一個構成因素，具體是指在特定的時間段內，將一個國家方方面面的空間分布信息還有一些數據、圖像、圖形等一些信息的一個總括。地理國情監測的開展需要及時快速和準確地獲取基礎地理信息，應用遙感技術（RS）能快速、動態準確提供地球表層的地理信息，滿足地理國情監測的時效性，能夠支撐地理國情監測所需的基礎的地理信息。

ERDAS工具里面，在傳統的幾何校正工具下于正射矯正結果進行比較，采用LPS工具進行正射校正能夠有效的減少野外不點與量測的工作量，能夠在一定地程度上提高工作的效率確保工作的質量。這種工具的流程下具有自動化性質，對自動化數據進行測算，將全部測量工作便得簡便易行，能夠實現勞動力成本的節約減少不必要的資源浪費，有利于數據質量的提高。

1 實驗區數據

在這次試驗中我們將新疆獨山子作為實驗地點。本次試驗使用的影響是Worldview能夠將被試驗地區信息數據進行全面的網羅，具體時間為2012年的9月5日，識別率是0.6 m，多光譜波段是1.9 m。其他的數據主要有：關于該地區1：1的地形圖，有DEM信息數據。

2 DEM的處理

對于正射矯正來說DEM起著十分重要的作用，DEM可以對那些因為地形的不斷變化而出現的像點錯位進行有效地調整。在這個實驗中使用的是將試驗區囊括在內的4幅1：1萬數據高級模板。開始的時候通過ERDAS里面的Mosaic Images工具對DEM進行連接，使用這項工作產生的所有的數據，在沒有其他任何信息的情況下，可以根據從其他方面獲得的信息給它制作相關的投影影像。這個工具不能支持任何坐標體系，但是卻有一個橢圓形的球體可以進行投影，通過這個工具，可以將不同類型的投影系統增加在ERDAS里面。在ERDAS本身沒有CGCS2000坐標系，需要自定義。

3 LPS模塊下worldview影像的正射校正

1）全色影像正射校正。

①創建LPS項目文件并設置參數值，在這一條件下展開各項活動。明確項目文件的地圖投影、地圖單位及模型信息。

②金字塔層計算。設置rpc文件并進行圖像的金字塔層（Pyramid Layers）計算將需要糾正的圖像加入到LPS工程文件中。充分使用既得信息對圖像的金字塔層進行測量這樣能夠提高圖像的展示質量同時還有利于文件命名自動化的實現。

③地面控制點選取。選擇水平校正參考與垂直校正參考數據，然后分別在參考影像和待糾正影像上刺點添加控制點，要求在相鄰兩景重疊處至少選3個控制點。一幅影像選取九個點即可，該實驗區共選了23個控制點，采集的控制點會在LPS中顯示。

④控制點數量滿足要求后就可以進行空中三角測量，計算出點的3維坐標。其中顯示的 RMSE的值小于1便可以接收。這樣即完成了對在worldview全色波段影像的正射校正。

2）多光譜影像正射校正。

在 ERDAS IMAGINE界面上利用AutoSync模塊，以校正好的全色影像作為參考，正射校正 Worldview多光譜影像。首先在AutoSync模塊下新建一個工程，設置其工作流程、幾何校正方法、以及保存的路徑與名稱等。其次加載需要校正的多光譜數據和糾正好的全色正射數據，設置自動配準屬性，執行自動生成同名點。查看 Error列的值，將較大的值刪除，并重新計算誤差。直至底部顯示的總體差值能夠符合各方面的標準，如果數量的分布不夠合理，可以在自動匹配下的參數設置中進行調整，最后在主界面執行即可完成多光譜的正射糾正。

4 圖像融合

從不同的途徑獲得的和相同目標的圖形信息有關的數據，在經過一系列的處理程序以后，將各方面的優秀實用性高的信息結合在一起，最后形成一個完全符合標準要求的圖形，這就是我們通常所說的圖像的融合。在對地理國情進行全面調查的過程中，必須經過一定的影像處理工作才能對地面物質進行判斷，所以要特別注意圖像的色彩的調換，因為worldview數據為多波段，在ERDAI IMABINE 2012里面就Worldview-1提出了Hypersphebical 色區（HCS）計算，能夠創造出一個光譜數據與空間分辨數值都比較完整的數據信息，所以采用HCS融合法進行圖片的處理。通過實踐經驗我們發現這種方法可以支持高達7個波段的多光譜圖像和全色圖像的結合，結合的最終成果是圖像能夠保持初始狀態下的圖像的光譜數據，形成圖像的紋理滿路要比在其他的方式之下形成的圖像的質量好幾倍。

5 精度分析

本次糾正以高分辨率worldview全色影像和多光譜影像糾正后融合生成的圖像為例，進行正射糾正，將糾正后的數據分別進行遙感影像圖像控制點精度與外業檢查點精度檢驗，如表1與表2。

所以控制點X方向總誤差為0.4045，Y方向總誤差為0.1501；RMS（Root Mean Square，均方根中誤差）為0.235，以上單位均為像素。

所以控制點X方向總誤差為2.999213，Y方向總誤差為1.05979；RMS（Root Mean Square，均方根中誤差）為0.636，以上單位均為像素，滿足1：1萬影像成圖定位精度要求。

6 結束語

基于ERDAS IMAGINE 2011的LPS模塊，對克拉瑪依市獨山子區地理國情普查實驗區worldview影像進行正射校正。對LPS工具下進行正射校正的每一個程序以及重要的技巧進行了概括和分析，最后對獨山子地區可以滿足各個具體的標準要求的空間分辨率的圖像進行了規定，具體的分辨率要達到0.6 m，圖像必須是具有顏色的遙感圖形。和最初使用的所有的工具進行對比得到的結論是新的工具有利于各項工作的進行，基于LPS模塊的正射校正具有較大的優勢。LPS的自動化數據處理流程，支持原始影像的精確地理定向，可以減少不必要的人力資源的浪費，為下一步地理國情監測提供可靠的基礎數據。

（全國地理國情普查編號：GDPJ 03-2013）

參考文獻

[1]王勇，代桂平，侯亞.信任感知的聚合動態選擇方法[J].計算機學報，2009，32（8）：1668-1675.

[2]黨安榮，王曉棟，陳曉峰，等.ERDAS IMAGINE遙感圖像處理法[M].北京：清華大學出版社，2003.

[3]畢凱，李英成，薛艷麗，等.ERDAS LPS與Terra Solid軟件相結合快速制作低空數碼遙感正射影像圖的方法[J].遙感應用，2008（5）：55-58.endprint

摘 要 高分辨率遙感已成為地理國情普查的重要手段。由于普查過程中地形起伏引起的像點位移使得常規的幾何校正即利用ERDAS IMAGINE下的Geometric Correction模塊進行校正難以消除影像的幾何變形，必須進行正射校正。在克拉瑪依市地理國情普查項目中，根據項目的要求提出LPS模塊下正射校正的流程，基于worldview物理模型分別對全色和多波段影像進行正射校正，并對糾正后的影像進行精度評價，結果完全滿足要求。

關鍵詞 worldview影像；ERDAS LPS；DEM；正射糾正

中圖分類號：TP75 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0064-02

對于任何一個國家的國情來說，地理國情也是重要的一個構成因素，具體是指在特定的時間段內，將一個國家方方面面的空間分布信息還有一些數據、圖像、圖形等一些信息的一個總括。地理國情監測的開展需要及時快速和準確地獲取基礎地理信息，應用遙感技術（RS）能快速、動態準確提供地球表層的地理信息，滿足地理國情監測的時效性，能夠支撐地理國情監測所需的基礎的地理信息。

ERDAS工具里面，在傳統的幾何校正工具下于正射矯正結果進行比較，采用LPS工具進行正射校正能夠有效的減少野外不點與量測的工作量，能夠在一定地程度上提高工作的效率確保工作的質量。這種工具的流程下具有自動化性質，對自動化數據進行測算，將全部測量工作便得簡便易行，能夠實現勞動力成本的節約減少不必要的資源浪費，有利于數據質量的提高。

1 實驗區數據

在這次試驗中我們將新疆獨山子作為實驗地點。本次試驗使用的影響是Worldview能夠將被試驗地區信息數據進行全面的網羅，具體時間為2012年的9月5日，識別率是0.6 m，多光譜波段是1.9 m。其他的數據主要有：關于該地區1：1的地形圖，有DEM信息數據。

2 DEM的處理

對于正射矯正來說DEM起著十分重要的作用，DEM可以對那些因為地形的不斷變化而出現的像點錯位進行有效地調整。在這個實驗中使用的是將試驗區囊括在內的4幅1：1萬數據高級模板。開始的時候通過ERDAS里面的Mosaic Images工具對DEM進行連接，使用這項工作產生的所有的數據，在沒有其他任何信息的情況下，可以根據從其他方面獲得的信息給它制作相關的投影影像。這個工具不能支持任何坐標體系，但是卻有一個橢圓形的球體可以進行投影，通過這個工具，可以將不同類型的投影系統增加在ERDAS里面。在ERDAS本身沒有CGCS2000坐標系，需要自定義。

3 LPS模塊下worldview影像的正射校正

1）全色影像正射校正。

①創建LPS項目文件并設置參數值，在這一條件下展開各項活動。明確項目文件的地圖投影、地圖單位及模型信息。

②金字塔層計算。設置rpc文件并進行圖像的金字塔層（Pyramid Layers）計算將需要糾正的圖像加入到LPS工程文件中。充分使用既得信息對圖像的金字塔層進行測量這樣能夠提高圖像的展示質量同時還有利于文件命名自動化的實現。

③地面控制點選取。選擇水平校正參考與垂直校正參考數據，然后分別在參考影像和待糾正影像上刺點添加控制點，要求在相鄰兩景重疊處至少選3個控制點。一幅影像選取九個點即可，該實驗區共選了23個控制點，采集的控制點會在LPS中顯示。

④控制點數量滿足要求后就可以進行空中三角測量，計算出點的3維坐標。其中顯示的 RMSE的值小于1便可以接收。這樣即完成了對在worldview全色波段影像的正射校正。

2）多光譜影像正射校正。

在 ERDAS IMAGINE界面上利用AutoSync模塊，以校正好的全色影像作為參考，正射校正 Worldview多光譜影像。首先在AutoSync模塊下新建一個工程，設置其工作流程、幾何校正方法、以及保存的路徑與名稱等。其次加載需要校正的多光譜數據和糾正好的全色正射數據，設置自動配準屬性，執行自動生成同名點。查看 Error列的值，將較大的值刪除，并重新計算誤差。直至底部顯示的總體差值能夠符合各方面的標準，如果數量的分布不夠合理，可以在自動匹配下的參數設置中進行調整，最后在主界面執行即可完成多光譜的正射糾正。

4 圖像融合

從不同的途徑獲得的和相同目標的圖形信息有關的數據，在經過一系列的處理程序以后，將各方面的優秀實用性高的信息結合在一起，最后形成一個完全符合標準要求的圖形，這就是我們通常所說的圖像的融合。在對地理國情進行全面調查的過程中，必須經過一定的影像處理工作才能對地面物質進行判斷，所以要特別注意圖像的色彩的調換，因為worldview數據為多波段，在ERDAI IMABINE 2012里面就Worldview-1提出了Hypersphebical 色區（HCS）計算，能夠創造出一個光譜數據與空間分辨數值都比較完整的數據信息，所以采用HCS融合法進行圖片的處理。通過實踐經驗我們發現這種方法可以支持高達7個波段的多光譜圖像和全色圖像的結合，結合的最終成果是圖像能夠保持初始狀態下的圖像的光譜數據，形成圖像的紋理滿路要比在其他的方式之下形成的圖像的質量好幾倍。

5 精度分析

本次糾正以高分辨率worldview全色影像和多光譜影像糾正后融合生成的圖像為例，進行正射糾正，將糾正后的數據分別進行遙感影像圖像控制點精度與外業檢查點精度檢驗，如表1與表2。

所以控制點X方向總誤差為0.4045，Y方向總誤差為0.1501；RMS（Root Mean Square，均方根中誤差）為0.235，以上單位均為像素。

所以控制點X方向總誤差為2.999213，Y方向總誤差為1.05979；RMS（Root Mean Square，均方根中誤差）為0.636，以上單位均為像素，滿足1：1萬影像成圖定位精度要求。

6 結束語

基于ERDAS IMAGINE 2011的LPS模塊，對克拉瑪依市獨山子區地理國情普查實驗區worldview影像進行正射校正。對LPS工具下進行正射校正的每一個程序以及重要的技巧進行了概括和分析，最后對獨山子地區可以滿足各個具體的標準要求的空間分辨率的圖像進行了規定，具體的分辨率要達到0.6 m，圖像必須是具有顏色的遙感圖形。和最初使用的所有的工具進行對比得到的結論是新的工具有利于各項工作的進行，基于LPS模塊的正射校正具有較大的優勢。LPS的自動化數據處理流程，支持原始影像的精確地理定向，可以減少不必要的人力資源的浪費，為下一步地理國情監測提供可靠的基礎數據。

（全國地理國情普查編號：GDPJ 03-2013）

參考文獻

[1]王勇，代桂平，侯亞.信任感知的聚合動態選擇方法[J].計算機學報，2009，32（8）：1668-1675.

[2]黨安榮，王曉棟，陳曉峰，等.ERDAS IMAGINE遙感圖像處理法[M].北京：清華大學出版社，2003.

[3]畢凱，李英成，薛艷麗，等.ERDAS LPS與Terra Solid軟件相結合快速制作低空數碼遙感正射影像圖的方法[J].遙感應用，2008（5）：55-58.endprint