第三次全國國土調查正射影像制作方法研究

趙萬森

(遼寧省地理國情監測中心，遼寧沈陽 110034)

正射影像（DOM）數據是第三次全國國土調查的基礎數據，是遼寧省第三次全國國土調查影像本底數據成果。

傳統的影像處理方式是在原始的衛星影像的基礎上，進行外業實地控制點測量，最后進行影像糾正融合和鑲嵌裁切等方式輸出，此方法數據處理效率低、精度差，工作周期較長。利用PCI集群軟件自動化高效處理遙感影像，結合項目的實際工作情況，確定了符合衛星影像數據處理的生產流程，解決了海量衛星影像處理工作量大工期緊張等諸多問題。使用PCI GXL融合功能(Pansharpening)將糾正后的全色波段影像對糾正后的多光譜影像進行融合處理，且只對同一種衛星遙感影像的多光譜數據進行融合處理。融合后的影像質量要保證影像色彩過渡自然，層次豐富，反差適中。應保證影像紋理清晰，不應有影像發虛、影像模糊或者影像重影等現象。

一、研究現狀

國內制作國產衛星影像大多采用外業采集像控點方式，糾正的精度一般。參考影像提取像控點布點均勻、采集精度高，本項目利用已有DOM影像，依托于傅里葉變換法和嚴格物理模型法的控制點提取，使得衛星影像的糾正更加精準，有效彌補了國產衛星影像RPC參數精度不好，畸變差大的問題。

在遼寧省，利用PANSHARP融合技術方法完成國產衛星影像色彩融合工作, 極大地提高了工作底圖的解譯精度和色彩質量。采用全色軌道參數變換傳遞給多光譜的配準方式對國產衛星影像進行配準，避免了因畸變差過大，全色和多光譜影像RPC參數匹配精度不好的問題。

二、PCI解決方案

1.PCI軟件介紹

PCI GXL( Geoimaging Accelerator)是加拿大PCI公司經過30多年技術積累傾力打造的面向海量影像自動化生產提出的新一代解決方案產品，主要用于海量影像數據的批量自動化生產。

PCI GXL將高性能的計算能力與PCI Geomatics的專業處理技術相結合，顯著的提高了海量影像數據處理的速度和效率。零活運用自動化的PCI GXL工作流，不僅大大提升影像處理能力，更提高了生產單位的處理實力。

2.PCI Geomatica（桌面版）正射糾正方法

根據項目的整體情況與技術設計要求開展影像糾正工作。首先進行外業資料準備，收集我省現有的像控點成果、DEM資料，采用衛星遙感影像正射糾正、遙感圖像增強等技術處理方法，進行衛星正射影像圖生產。PCI軟件可對控制點影像庫的點文件進行無縫支持，并在PCI軟件中完成控制點/連接點編輯和正射糾正工作。將糾正后的影像進行融合，色彩增強等相關的技術改進，最終鑲嵌，裁切形成最終的DOM成果。

（1）資料準備：收集前期相關數據和控制資料，數據資料主要是北京二號、高分二號等衛星遙感影像數據，要求DEM、DOM等基礎資料的范圍要大于擬糾正影像的范圍。對影像進行預處理，將DEM數據進行拼接，拼接后DEM數據增加投影信息。

（2）控制點采集：盡量在區域網周邊選擇控制點，在空三加密分區的影像接邊區域應選擇至少2個共用控制點，進行接邊檢查時應選取共用的控制點，景內部或區域網內應盡量分布均勻控制點。在景與景的重疊區域內，應在重疊區域內選取一定數量的共用控制點，可提高影像間的接邊精度。

（3）工程設置：打開Geomatica 2012，選擇OrhtoEngine設置中央經線和正射糾正影像分辨率，設置為東偏500000 ，檢查沒問題后點擊OK提交。

（4）數據導入：參數設置完成后回到主界面在Processing step的下拉菜單中選擇Data Input，加載需要糾正的原始影像，引入準備好的控制資料和拼接好的DEM數據。 PCI軟件中要求橢球體必須一致，參考影像的投影方式可以為經緯度或工程設置中的投影。

（5）空三加密：在PCI軟件中進行空三加密處理。首先應完成全色波段影像的空三加密處理，匹配得到同名點影像之間的連接點，對平差優化參數進行設置，對連接點不斷進行優化、平差、解算，完成區域網的平差優化解算，使其精度指標滿足全色波段空三合格要求。以全色的影像作為參考影像，鎖定優化好的全色波段影像，對多光譜影像進行自由網平差處理，完成多光譜影像的空三加密處理，并完成全色影像與多光譜影像的配準。

（6）影像糾正：對糾正后的全色影像和多光譜影像進行融合處理，生成分辨率為1米的彩色影像。

（7）鑲嵌與裁切： 在做影像鑲嵌時，應當保持景與景影像接邊處的色彩過渡自然，對地物進行合理接邊，不應該存在重影或者發虛等現象。在修影像拼接線時，在景與景之間重疊區域內最優選擇分辨率較高的影像，其次選擇影像質量好且時相較新的影像。建議在修鑲嵌時，如果影像區域內存在人工地物，應重點檢查此區域，并手工調整拼接線繞開人工地物，使鑲嵌后的影像結果保持人工地物的合理性和完整性。

影像裁切以縣域為單位進行裁切并外擴100個像素。

3.質量控制

影像糾正質量：糾正后的影像不應存在大面積的噪聲或者條帶等現象，應避免使用扭曲變形、拉花、模糊等影像。一般在地形起伏較大的地區，通過正射影像糾正將中心投影轉換為正射影像投影將會導致影像拉花或者變形等現象。

影像融合質量：融合后的影像應色彩自然，紋理清晰可見，不應存在影像顆粒感強、影像發虛或者影像重影等影響園地、林地、耕地、草地等地類判讀的現象。

影像鑲嵌質量：接邊區域內的影像色彩應自然過渡，并進行地物合理接邊處理，人工地物要保留完整，不能出現影像重影、發虛或者模糊不清等現象。應盡量保持接邊處影像的色調一致性。

影像增強質量：對影像進行增強處理，處理后的影像地物細節應清晰可見，影像層次要分明，影像反差要適中，影像的色彩要基本保持平衡。保證影像直方圖基本接近正態分布，避免存在建筑物、道路等地物曝光過度現象；鑲嵌線兩側的或者相鄰影像的色調應盡量保證色調一致。

縣域內鑲嵌接邊：在影像接邊時，在保證接邊處影像滿足接邊限差的前提下，應將接邊處的鑲嵌線避開明顯的房屋和橋梁等建筑物。

三、結束語

本項技術研究成果可應用于國產衛星影像數據的推廣應用，研究總結出衛星影像處理技術方法和手段成功應用于遼寧省第三次國土調查項目中，生成了色彩豐富、精度合格的DOM成果，對支撐和輔助遼寧省第三次國土調查及開展同類數據更新工作提供了有益參考。