遙感衛星影像數字糾正方法的技術探討

李之光

（河北省第三測繪院 河北省石家莊市 050000）

引言

隨著科技的不斷發展，世界各國對于遙感技術的重視程度不斷加大，致使許多類型的高分辨遙感衛星不斷出現，這些衛星在資源勘察、災害預防、疾病控制以及城市規劃等多個角度與學科運用開來，為人們提供了更加高速、快捷的圖像與數據信息。而現階段WORDVIEW-2是擁有著最高空間分辨率商業衛星，該類衛星一共有三個等級分別為：正射糾正級、標準級以及基礎級，現階段由于RFM或RPC組成的有理函數模型與其他類型的傳感器模型比較而言有著更強的適用性與更高的精準度，由此得到了更多人們的關注，有關人員在該技術上已有了一定的研究成果。

1 遙感圖像幾何畸變

圖像的幾何畸變是說在獲取遙感圖像的過程中，圖像由于受到多種因素的影響，打亂了原有的目標物的相對位置關系，從而嚴重影響圖像精準度的問題，通常情況下造成圖像幾何畸變的原因有以下幾種：

（1）由于我國古代關于地球形態的假設“天圓地方”被否定，隨著現代技術的不斷發展，我們都知道地球是一個中間略鼓、兩端略扁的不規則球體，那么是球體就會受到球體曲率的影響，如果在星下點視場角比較小的情況下，那么這時地球曲率我們可以忽略不計，但當產生誤差的情況下我們可以將其近似于航空像片像點位移的原因，從而影響遙感圖形的精確性。

（2）由于傳感器幾何形態的不同也會產生一定程度上的畸變，通常情況下傳感器是有以下幾種形態，即全影投影、中心投影以及平行投影等等多種不同的形式，而形式的不同也會在實際成像的過程中產生差異。

（3）因為傳感器方位元素的變化所導致的。

（4）我們都知道地球不僅僅在圍繞太陽進行公轉，也要時時刻刻自傳，這樣才有了白天與黑夜的不斷交替，但是自傳速度對于掃描成像會造成一定影響，產生圖像平行錯動，但瞬時光學成像遙感是不受地球自轉限制的。

2 幾何校正的原理與方法

一般情況下我們常用的校正方法中有兩個較為核心的思想，具體如下：

2.1 選擇控制點

在遙感的地形圖上或者是遙感圖像上要對同名控制點進行選擇，這樣才能夠奠定地圖與圖像之間正確的投影關系，這些控制點的作用十分重要，由此要選擇圖中相對特殊的點，如山峰最高點、河流交叉點等等。

選取同名控制點的作用就在于可通過已知坐標以及有限量的控制點來進行多項式的解答，從而確定相對適合的交換函數，最后將各個像元帶入到多項式的計算之中，從而達到圖像糾正的效果。

2.2 建立整體映射函數

我們可根據地面控制點的數量以及圖像的幾何畸變性質來進行校正模型的確定，這樣才能對地圖和圖像的空間變換關系進行確認，其中可能可用的方法有很多，如多項式法、有理函數法等等。搖桿影像的數字糾正是利用計算機技術，對圖像中的各個像元進行糾正處理，處理的過程一般包含兩個方面，即像元灰度值重新計算與采樣以及像元坐標交換。

2.2.1 進行坐標交換的兩種方法

進行坐標交換必須要在已經確定好原始圖與校正圖之間的坐標關系基礎之上，其主要確定方法有以下兩種：

間接法：這種方法是以空白圖像陣列為基礎，該式子中x，y為P點原始圖像的行數和列數，而X，Y為P在新圖像中的坐標（即地面坐標系），對每個像元P（X，Y）在原始圖像中的的位置 P（x，y）進行有效計算，之后將計算后得出的該像元點的灰度值反饋給P（X，Y）。

直接法：這種方法是建立在原始圖像陣列的基礎之上，對其中的每一個像元按照一定順序分別計算，并將計算糾正后的數據輸出到圖像坐標中。

2.2.2 遙感圖像的灰度重新采樣內插

為了充分保障校正后輸出的圖像中的像元能夠與輸入的未校正圖像進行對應，由此我們依據具體選用的校正公式來對輸入圖像進行重新排序。

通常情況下有以下幾種方法：即雙線性內插法、近鄰法等，現階段運用最多的就是第二種方法。最近鄰域法具體是運用離投影點最近的像元中的灰度值來進行像元灰度的輸出。

2.3 遙感圖像數字糾正方法

在進行糾正的過程中，可采用的函數類型有很多中，如剛才提到過的多項式法、有理函數法等等，一般情況下采用最多的就是多項式方法，在此針對高分辨率衛星的糾正中，擁有較高精度的共線方程糾正方法進行討論。

在運用共線方程模型的過程中，需要對衛星傳感器參數以及星歷參數等數據來對衛星飛行瞬間成像的地面與影像坐標關系進行分析，是一種精確的物理模型，而在正射校正中所運用的物理模型是保障各類衛星影像的嚴格物理模型，但物理模型會根據衛星數據的不同而產生差異。在影響測試角度較大或地區地勢起伏較大的地區，都能在衛星嚴格軌道模型數據的基礎上，參照衛星傳感器參數以及軌道參數等進行較為嚴密的物理模型糾正。

3 SPOT5正射校正實驗

SPOT-5中的物理模型涵蓋了地球與衛星之間的高度、坐標、軌道等位置關系信息以及衛星姿態、地球模型、傳感器參數與圖像參數等等，我們能夠利用這些有效數據進行遙感圖像的正射校正。

我們將一個地區比例尺為1：10000的地形圖作為基準，采取其中一塊區域的10m分辨率為DEM，運用地面控制點修正投影參數RPC方法對該地區的某日所得到的SPOT5中的10m分辨率的多光譜數據進行校正，其中滿足精度要求的控制點達到9個。

4 結束語

綜上所述，對遙感衛星影像數字進行糾正有多種方法，但是我們應根據實際要求選用作為合適的方法有效提升校正的精準性，提升圖像數據的可靠性。實驗證明，將RPC模型與DEM數據進行結合，所得到的糾正結果有著很高的精確性，有關人員要不斷研究與探索精準度更高的算法模型，為該技術的發展提供更多的理論與實踐支撐。

[1]邵俊.基于RPC模型的CBERS 02B衛星HR相機遙感影像幾何糾正[D].北京：中國空間技術研究院，2009.

[2]秦緒文.基于拓展RPC模型的多源衛星遙感影像幾何處理[D].北京：中國地質大學，2007.