遙感衛星影像正射糾正成果質量檢驗方法研究

高穎　蔡軍　詹必偉　梅華豐

摘 要：介紹了遙感衛星影像正射糾正成果質量檢驗內容、檢驗方法以及成果的質量的評定。通過全數概查和抽樣詳查等方式，同時采用人機交互檢查和人工檢查相結合的方法進行檢查，從而保證影像加工生產的質量控制。

關鍵詞：空間分辨率 影像拼接 正射糾正 影像融合 影像勻色

中圖分類號：TP751 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0039-02

目前，遙感衛星影像已經被廣泛應用于軍事偵察、測繪制圖、氣象預報、國土資源勘查、環境質量評價和自然災害監測與防治、以及地球系統科學等研究領域，發揮著極其重要的作用。為滿足日益廣泛的前端應用，其定位已不能拘泥于傳統的地貌展示，須同時滿足分析與建庫的需求。某城市遙感衛星影像正射糾正成果是采用（全色分辨率優于0.7 m、多光譜分辨率不低于2.8 m）的原始衛星遙感影像數據通過影像處理（正射糾正，影像配準與融合）、影像鑲嵌與色彩調整（影像鑲嵌，色彩調整處理）、糾正誤差分析與處理等加工處理后形成的正射糾正成果影像數據，并在此成果影像數據基礎上進行檢驗。數字正射影像是利用DEM對遙感影像逐像元進行輻射改正、微分糾正和鑲嵌，并按規定圖幅范圍裁剪生成的，帶有公里格網、圖廓（內、外）整飾和注記的平面圖。檢驗其數據的精度、現實性和完整性，也可從中提取自然資源和社會經濟發展信息，為防災治害和公共設施建設規劃等應用提供可靠依據。

1 檢查內容

正射糾正后的單景影像（img格式）和拼接后的整景影像（img格式）。應有明確的坐標形式（如：CGCS2000坐標系）。主要從數學精度、資料的質量、數據的質量和影像的質量4個方面進行檢驗。其中，對于數學精度，主要檢查坐標系統；對于資料的質量，主要從元數據、影像分布圖和資料完整性這3個方面進行檢驗；對于數據的質量，主要檢查影像的分辨率和平面精度；對于影像的質量，主要檢查色彩特征、影像噪音和信息丟失。

1.1 數學精度

對于成果影像的檢驗，數學精度主要檢查坐標系統。按照要求，需分別提供地方坐標系和CGCS2000坐標系2套成果。

1.2 資料的質量

所提交的產品，包含影像成果、影像分布圖、影像說明文件和元數據等。其中元數據的形文件范圍（影像分布圖）應為合格的影像區域范圍，無重疊、壓蓋情況。

1.3 數據的質量

關于數據的質量，針對影像的主要技術指標的檢查。對于成果影像的檢驗，影像的主要技術指標為影像的分辨率和平面精度。成果影像的分辨率要求為0.5 m。平面精度包括2項內容：

（1）拼接質量：拼接以后的影像之間應該過渡平緩、自然；相鄰圖幅的接邊處應當連續一致，各類要素吻合，滿足接邊誤差檢查的要求，相鄰影像接邊誤差不應大于2個像元；

（2）平面位置中誤差：明顯地物點平面位置中誤差應符合規范要求，根據規范，在比例尺1∶5 000情況下，平原、丘陵區點位中誤差不大于±2.5 m，山區和高山區不大于±3.75 m。

1.4 影像的質量

關于影像的質量，針對影像的表征質量的檢查。檢查項主要為色彩特征、影像噪音、信息丟失，檢查影像的層次豐富度，紋理細節，有無明顯噪聲、斑點、壞線和接痕，且城區建筑有無異常高亮等。

2 檢驗方法

成果影像的檢驗主要包含4個部分：數學精度、資料的質量、數據的質量和影像的質量。拼接以后的影像之間應當過渡平緩、自然，拼接結果無縫。影像地物清晰、紋理細致、細節突出，沒有明顯的模糊或重影。色調均勻、反差適中，同時不同景的影像色調基本一致、顏色均衡。

2.1 內業的檢驗方法

內業使用ArcGIS、ERDAS等軟件進行檢驗，采用人機交互的方法進行。

2.1.1 方法

2.1.2 原則

2.2 外業的檢驗方法

首先根據提交的影像景數，隨機、均勻抽取樣本，然后在每個樣本影像里均勻布設外業測量檢查點30～50個，形成布點圖，最后野外按照布點位置進行精確打點檢測。外業測量主要核查影像的正射糾正精度，要求控制點中誤差滿足規范的要求：在比例尺1∶5 000情況下，平原、丘陵區點位中誤差不大于±2.5 m，山區和高山區不大于±3.75 m，超過2倍中誤差的視為粗差。根據地面實測的明顯目標點（如草坪拐角、花壇拐角、道路斑馬線交點等），在影像成果圖對應的位置刺點，利用地面實測坐標與影像同名點拾取坐標相比較。

3 成果質量評定

3.1 質量表征

單位成果質量水平以百分制表征。

3.2 單位成果質量元素與錯漏分類

成果影像的檢驗包括：數學精度、資料的質量、數據的質量和影像的質量4個方面。

3.3 質量評分方法

3.3.1 成果質量錯漏扣分標準

成果質量錯漏扣分標準按表3執行。

3.3.2 質量子元素評分方法

首先將質量子元素得分預置為100分，根據第3.3.1的要求對相應質量元素中出現的錯漏逐個扣分。S_2的值按下式計算：

S_2= 100-[a_1×（12/t）+a_2×（4/t）+a_3×（1/t）]

式中：

S_2為質量子元素得分。

a_1、a_2、a_3為質量元素中相應的B類錯漏、C類錯漏、D類錯漏個數。

t 為 扣分值調整系數。

3.4 抽樣詳查單位成果質量評定

3.4.1 單位成果判定為不合格情況

當單位成果出現以下情況之一時，即判定為不合格：

（1）單位成果中出現A類錯漏；（2）質量子元素質量得分小于60分。

3.4.2 單位成果質量等級評定

根據單位成果的質量得分，按表4劃分質量等級。

4 結語

通過遙感衛星影像成果數據的檢驗，能保障數據的精度和影像質量，為影像產品在規劃編制、管理、實施與監督中的應用奠定了夯實的基礎，同時此檢驗方法仍需要對影像中色彩特征、影像噪音等檢驗參數進行量化、相關標準和技術參數仍然需要繼續完善，所依據規范和標準需要做進一步明確和細化。通過對遙感衛星影像數據檢驗工作的明細，為下一步測繪產品信息化檢驗工作打下堅實的基礎，并且為規劃管理的應用起到支撐作用。

參考文獻

[1] 黃海英，鐘生偉，胡景海.DLG質量檢查探究[J].地理空間信息，2009（6）：135-137.

[2] 岡薩雷斯.數字圖像處理[M].北京：電子工業出版社，2011.