基于已有DOM/DEM的衛星影像快速處理與應用

岳淑英 張求喜

摘 要：本文簡述了利用高分辨率衛星影像、基于已有DOM/DEM成果快速制作正射影像圖的方法。首先對全色影像進行糾正，用糾正后的全色影像對多光譜衛星影像進行影像配準，得到多光譜正射影像；將糾正后的全色影像與多光譜影像進行融合，形成最終的單景彩色衛星正射影像成果。

關鍵詞：衛星影像 正射影像 快速制作 正射糾正

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（b）-0000-00

1 引言

衛星影像作為一種數字產品，是進行相關測繪工作的基礎數據源。它具有覆蓋面廣、信息豐富、現勢性強、更新周期短等優點，其地面分辨率隨著航天傳感技術的發展而提高，在國民經濟和社會發展的各個領域，衛星影像均有著廣泛的應用。要將衛星影像應用于基礎測繪數據獲取工作，就必須先對衛星影像進行幾何校正，而正射糾正是幾何校正的最重要的一個方面。本文結合實際生產經驗，主要介紹在高分辨率遙感影像數據一體化測圖系統（簡稱PixelGrid）下利用原始高分辨率衛星影像制作數字正射影像圖的方法。

2 高分辨率衛星影像在測繪工作中的應用

目前，常用的航測成圖法是在已有測繪成果資料和遙感影像的基礎上，實行全數字化攝影測量與人工野外實地調查的方式，形成最終測繪成果。該方法由于航片獲取周期長的問題，費時、費力，不能及時地獲取全局的地理要素動態變化信息。近年來衛星遙感技術和計算機技術的迅速發展，為地理要素信息的獲取提供了及時有效的新手段，利用衛星影像覆蓋面廣，更新周期短等優點，不僅可以及時有效地大面積獲取地理要素信息，更可以大大降低工作成本，縮短作業周期。

高分辨率衛星影像作為基礎數據源，按計劃定期對其進行獲取和正射糾正等處理，可滿足地理要素動態監測的需求。

3 基于已有DEM/DOM成果的衛星影像快速糾正

基于已有DEM/DOM成果的衛星影像快速糾正，即對所獲取的高分辨率衛星影像（影像分辨率不小于2米），利用控制點影像庫或以通過質檢的最新高分辨率的數字正射影像圖作為控制資料，結合數字高程模型數據，進行正射糾正。

本文以與作為控制資料的DOM的套合誤差來評定影像糾正精度（套合中誤差應小于4米，最大誤差不超過2倍中誤差），故主要使用基于已有DOM/DEM快速更新方式的衛星影像糾正方法作為主要處理方法。即利用覆蓋衛星影像范圍的已有DOM和DEM數據，在PixelGrid系統中進行衛星全色影像與作為參考的DOM數據的自動控制點匹配。利用自動匹配的控制點，結合DEM數據，對全色衛星影像進行正射糾正。多光譜衛星影像與糾正后的全色影像進行影像配準，得到帶空間參考的多光譜衛星影像，最后將糾正后的全色和多光譜影像進行融合形成最終的單景彩色衛星正射影像成果。基于已有DOM/DEM的衛星影像糾正流程如圖1所示。

試驗表明，由于軟件自動匹配的控制點分布均勻且點數很多，對于變化不大的區域基本能滿足地理國情普查標準時點核準的精度要求和接邊的精度要求。但是對于變化較大區域的影像，會存在變化區域無法匹配控制點的情況，從而導致整景影像的控制點分布不均勻，最終糾正后影像達不到套合精度的要求。對于沒有衛星影像的區域，要使用無人機獲取影像進行補充。鑒于上述兩種情況，需要使用控制點對影像進行正射糾正。若衛星影像之間有重疊區域，則可以采用區域網平差的方式進行正射糾正；否則采用單片糾正的方式進行正射糾正。采用區域網平差的方式，區域網的角點、拐點和重疊區域都要有控制點；采用單片糾正的方式，每景影像至少要有9個控制點。基于控制點的衛星影像糾正流程如圖2所示。

4 影像勻色

在攝影過程中，由于環境因素及傳感器本身角度的影響，可能會導致不同影像的灰度和色彩分布不一致的問題。在衛星影像圖的后期處理過程中，為了使影像達到反差適中、自然的效果，需要對影像做整體勻色作業。Photoshop具有強大的圖像處理功能，并且具有界面友好、操作簡單、表現直觀等特性，因此常被用于遙感影像的后期處理當中。我們采用Photoshop軟件對影像進行必要的色階調整、色彩平衡、顏色匹配等色彩調整工作，使影像達到理想逼真的色彩效果。

5 影像拼接、裁切

在進行了正射糾正，影像勻色等處理后，我們可按需對衛星影像進行拼接與裁切操作，最終得到我們需要的正射影像圖。影像的拼接與裁切主要在TitanImage V8.0軟件中進行。利用TitanImage V8.0軟件提供的影像鑲嵌模塊來對影像進行拼接處理，并按照實際情況對鑲嵌線進行適當的編輯，選擇輸出結果存放路徑，點擊鑲嵌，得到鑲嵌后影像成果。影像的裁切操作是在影像工具箱中的影像裁切模塊中進行的，輸入裁切范圍矢量文件和待裁切影像，選擇輸出結果存放路徑，點擊確定，即可得到裁切后成果。實踐證明該方法操作簡便，影像處理質量可靠。

6 結語

本文利用基于已有控制資料的衛星影像快速糾正方法，實現高分辨率衛星影像與已有DOM/DEM之間的特征提取和匹配，然后利用RFM模型的區域網平差對匹配結果進行粗差剔除，最終實現高分辨率衛星影像的對地定位和正射影像更新。該方法采用金字塔逐級匹配策略，自動化程度高，匹配精度好，速度快，提高了遙感影像正射糾正處理的效率和可靠性，可廣泛應用于高分辨率衛星遙感影像的正射生產中去。

參考文獻

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[2] 欒慶祖，劉慧平，肖志強.遙感影像的正射校正方法比較[J].遙感技術與應用，2007，22（6）：743-746.