面向地理國情普查的快速DOM生產(chǎn)方法

魏永強(qiáng)，齊東蘭

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

面向地理國情普查的快速DOM生產(chǎn)方法

魏永強(qiáng)1，齊東蘭1

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

根據(jù)地理國情普查DOM生產(chǎn)的需要，分析了GXL、CIPS、FME的系統(tǒng)特性。利用各自優(yōu)勢，研究了批量、自動化處理高分辨率遙感衛(wèi)星影像的關(guān)鍵技術(shù)和流程，為國情普查與監(jiān)測中大規(guī)模、快速生產(chǎn)DOM提供了一套可行、完整且實用的解決方案。最后，通過實際生產(chǎn)應(yīng)用，表明該解決方案是高效可靠的。

地理國情普查；DOM；GXL

本文以第一次國情普查實際生產(chǎn)為例，探討快速獲取DOM的關(guān)鍵技術(shù)流程和作業(yè)方法，并驗證該方法的可行性。

1 系統(tǒng)特性介紹

PCI GXL能夠支持嚴(yán)格的衛(wèi)星軌道模型，可以取得高質(zhì)量的正射糾正成果。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在集群式海量快速采集控制點、非常規(guī)區(qū)域網(wǎng)平差法完成正射糾正，可大大縮短工作時間，減輕勞動強(qiáng)度。

CIPS是一套在網(wǎng)格計算環(huán)境下構(gòu)建的設(shè)備，該系統(tǒng)的影像勻色模塊功能強(qiáng)大，它支持批量數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一模板進(jìn)行勻色[1]。不僅解決了不同影像數(shù)據(jù)色彩上的差異，也解決了同一影像內(nèi)部由于攝影條件及中心投影等原因造成的色彩差異，該特性與國情普查成果影像的色調(diào)要求契合。

FME是Safe Software公司推出的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于OpenGIS組織提出的新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換理念“語義轉(zhuǎn)換”，通過提供在轉(zhuǎn)換過程中重新構(gòu)造數(shù)據(jù)的功能，實現(xiàn)了超過100種不同空間數(shù)據(jù)格式（模型）之間的相互轉(zhuǎn)換[2]。同時FME還提供大量封裝好的函數(shù)庫，使用方便。FME的通用性與易用性和地理國情普查數(shù)據(jù)的多樣性形成完美的契合。

2 實際生產(chǎn)應(yīng)用

2.1 實驗區(qū)概況

實驗區(qū)位于我國西藏自治區(qū)東南部。地形以山地、高山地為主，總地勢西北高、東南低，地貌復(fù)雜。影像主要包括WorldView-I/II、GeoEye-I/II、ZY-3等多種數(shù)據(jù)源，部分存在有云霧、雪覆蓋的現(xiàn)象。

2.2 生產(chǎn)流程及關(guān)鍵技術(shù)

1）資料分析、工作區(qū)建立。分析生產(chǎn)區(qū)域的衛(wèi)星影像覆蓋情況、質(zhì)量以及現(xiàn)勢性，選取參與生產(chǎn)的具體衛(wèi)星影像。將該區(qū)域的歷史DEM拼接成一個整體，將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式并標(biāo)準(zhǔn)化投影。最后建立工作區(qū)，將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)分門別類存放到對應(yīng)工作區(qū)文件中。

2）導(dǎo)入原始影像。經(jīng)過導(dǎo)入處理，讀取原始影像數(shù)據(jù)的星歷參數(shù)等信息，同時把格式轉(zhuǎn)換為內(nèi)部形式，對數(shù)據(jù)予以存儲。系統(tǒng)能夠自動識別常用商業(yè)衛(wèi)星的傳感器類型。

3）獲取控制點。以歷史DOM作為參考影像，在原始影像導(dǎo)入后，將參考影像與導(dǎo)入影像疊加，計算同名特征點的坐標(biāo)漂移距離，獲得搜索距離參數(shù)，進(jìn)而完成控制點和加密點的采集工作。實驗得到的經(jīng)驗值為：拒絕方式選擇殘差，大小按照成圖精度要求來確定。最小得分取70%～75%。

4）影像間平差。通過采集生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)整景影像之間的同名點，結(jié)合上步獲取的控制點，進(jìn)行平差計算。這樣做的目的是為了消除接邊差值。實驗獲取的經(jīng)驗值為：搜索半徑設(shè)置為300，最小分值0.5較為合適。半徑過小會降低作業(yè)效率，過大則不能保證精度。

5）正射校正。經(jīng)過平差解算后，系統(tǒng)自動批量完成工作區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星全色影像和多光譜影像的正射校正處理。此模塊中地圖投影參數(shù)需要根據(jù)測區(qū)情況設(shè)置，分辨率大小按照規(guī)定輸出，重采樣類型一般選擇立方卷積模式。

6）影像配準(zhǔn)、融合。校正后的全色和多光譜影像會有一定的套合誤差，因此，我們要以校正好的全色影像作為控制資料，選取同名點對多光譜影像進(jìn)行配準(zhǔn)。使用Pansharpen融合與影像增強(qiáng)組合模塊進(jìn)行影像融合處理，使得生成的正射影像色彩自然，層次豐富，反差適中。

7）勻光、勻色處理。由于某些地區(qū)是多時相影像覆蓋的，存在比較大的色彩差異，在鑲嵌分幅裁切之前需要進(jìn)行勻光、勻色處理。首先，要在測區(qū)內(nèi)選擇一幅色彩自然、地物要素清晰、色調(diào)均衡的影像制作成勻色模板，然后利用智能勻色模塊對整個測區(qū)的影像進(jìn)行統(tǒng)一勻光、勻色處理。

8）鑲嵌裁切。整景數(shù)據(jù)處理完成后，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使用FME的函數(shù)庫，定制符合國情監(jiān)測影像外擴(kuò)要求的圖幅框，并對數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。最后利用Erdas平臺的Mosaic Pro模塊，對勻光、勻色處理后的整景影像進(jìn)行鑲嵌分幅裁切，得到分幅DOM（圖1）。

圖1 生產(chǎn)技術(shù)流程圖

3 結(jié)果展示分析

選取地物要素豐富且具備代表性的1幅2.5萬圖幅作為示例。該圖幅覆蓋區(qū)內(nèi)為兩景WorldView-II高分影像，多光譜分辨率2 m，全色分辨率0.5 m。時相為2011年12月和2012年1月。

圖2是原始WorldView-II高分影像，為3×3的分塊影像。圖3為正射糾正后的整景影像。通過將結(jié)果與控制資料疊加對比，選取特征點計算整景影像的中誤差和最大誤差以及相鄰影像的接邊差，來評價影像精度，點位圖如圖4所示，精度統(tǒng)計如表1所示。

圖2 原始影像

表1 影像點位精度統(tǒng)計表

圖4 精度檢查點位圖

本區(qū)域原則上按照1∶5萬成圖精度生產(chǎn)，對調(diào)繪可到達(dá)區(qū)域按照1∶2.5萬成圖精度生產(chǎn)[3]。通過計算，整個實驗區(qū)內(nèi)影像均滿足規(guī)定成圖精度。

圖5為裁切后的分幅DOM。可以看出，地物清晰、色彩明亮、反差適中、色調(diào)均衡，符合國情監(jiān)測對DOM的質(zhì)量要求。

圖5 處理后的分幅DOM

[1] 北京吉威時代軟件技術(shù)有限公司.集群式影像處理系統(tǒng)（Geoway CIPS）產(chǎn)品白皮書[Z].北京:北京吉威時代軟件技術(shù)有限公司,2011

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[5] 張永生,鞏丹超.高分辨率遙感衛(wèi)星應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2004

[6] 景耀全.DEM 精度對高分辨率衛(wèi)星影像糾正的影響[J].測繪,2011,34(2):70-73

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P231.5

B

1672-4623（2015）03-0015-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.005

魏永強(qiáng)，碩士，主要從事遙感數(shù)據(jù)處理與研發(fā)應(yīng)用工作。

2014-12-04。

項目來源：國家科技支撐計劃資助項目（2012BAH28B03-1）。