高分辨率遙感影像技術在測繪生產中的應用

張明娟

【摘 要】全面比較了高分辨率遙感影像技術，認為其特點在于基高比接近航攝影像的基高比，通過軌道間、軌道內立體成像的方式獲得目標高程信息，傳感器成像焦距長，認為借助地面控制點及攝影測量糾正模型可以滿足1：10000比例尺的測繪生產工作要求。

【關鍵詞】航空影像;高分辨率遙感影像技術;測繪生產

以往遙感影像的幾何量測能力不足，不能滿足基礎測繪生產的要求，因此以往主要是通過航空影像來進行國際基本比例尺地圖的生產。高分辨率遙感影像技術的出現為測繪生產數據源提供了新的選擇。

一、測繪生產領域現狀

就基礎測繪領域方面，主要是根據航空影像來生產、更新國家基本比例尺地圖，遙感影響受到幾何量測能力的限制，在基礎測繪領域的價值不明顯。從地形制圖方面看來，最關鍵的是要求圖像的幾何量測能力優秀，要保證在空間定位上的精度非常高，就這一點而言，低、中分辨率遙感影像與航空影像相比價值并不高。

除了幾何量測的缺陷以外，對制圖者而言與航空影像相比，遙感影像的優越性非常明顯，具體包括：第一，地面覆蓋范圍大;第二，可以在短時間內獲取信息，無需制定專門的飛行計劃，無需進行航空管制;第三，一次發射衛星可以滿足很長一段時間的圖像獲取，還多次獲取全國范圍內的大量圖像;第四，獲得的圖像含有豐富的輻射信息與光譜信息。

二、高分辨率遙感影像技術的特點

當前高分辨率遙感影像逐漸興起，將這一技術應用于國家基本比例尺地圖的繪制中具有較大的其哪里。高分辨率遙感系統出現已經有數年，例如QuickBird、IKONOS等遙感系統不僅具有運行周期長、覆蓋范圍廣、光譜分辨率高等中、低分辨率遙感影像的特點，還具有強大的幾何量測能力。可通過軌道間成像、軌道內成像的方式來獲得立體像對，得到地面目標的三維空間信息。

高分辨率遙感影像技術區分于中低分辨率遙感影像技術的特點主要有：第一，構成立體相對基高比通常超過0.6，與一般航空影像的水平接近;第二，具有多觀測角度的CCD線陣列立體成像傳感器，通過軌道間、軌道內立體成像的方式獲得目標高程信息;第三，傳感器成像焦距長[1]。

三、高分辨率遙感影像應用于基礎測繪生產的潛力

1.特征地物提取

高分辨率遙感影像的空間分辨率高，其獲得圖像可以比較全面地顯示出地物細貌，米級高分辨率遙感影像可滿足1：10000-1：50000比例尺制圖的特征地物識別及提取要求，某些情況下可滿足更大比例尺制圖的要求。但是其存在的問題在于提取圍墻、電力線等狹長線性地物時有一定難度。

2.獲取高程信息

遙感影像要以某種方式表示地表的相對起伏信息，這樣才能獲取高程信息。就單張影像上，可以根據地面起伏的投影查來表示地形起伏。遙感衛星的高度要比航空攝影飛機的高度更高，但是由于遙感衛生的成像焦距大，因此影像比例尺與航攝比例尺比較接近;由于航高值比地物高值更大，因此與航攝影響相比，分母值極大，盡管對靠近星下點的地物而言投影差小，但是影像邊緣部分的分子可以非常大，抵消了這一缺陷。因此高分辨率遙感影像在表征地形信息時，地面投影差大，基本與航攝影像的水平相仿。

影像立體像對模型的基高比非常重要，通常而言航空影像基高比在0.6附近，QuickBird也是0.6，因此其基高比與航空影像水平的基高比接近。就構成立體像對上，遙感影像的航高、焦距都非常大，因此視察足以滿足獲取高程信息的要求。

3.精度問題

就制圖精度上，通過當前已有的幾何糾正模型，在有地面控制點的情況下可以用于1：25000比例，1：10000比例的制圖生產。

四、基于瓦片技術的高分辨率遙感影像在測繪生產的實際應用

1.瓦片技術

瓦片技術基于一定數字規則切割影像并在服務器上存儲。通過客戶端對地圖服務進行訪問時，服務器直接返回區域對應的瓦片，在客戶端上組成地圖，其實施可以降低服務器的負擔，明顯加快訪問地圖的速度。當前互聯網上公共地圖如谷歌地圖、百度地圖等都已經使用基于瓦片技術的地圖服務，其特點在于可以有效降低服務器荷載，加快響應速度。

2.建立并快速訪問瓦片影像

2.1建立影像

基于ArcGIS建立影像鑲嵌數據集，調整影像的相互壓蓋關系以及色彩，將影像黑邊去掉。由于數據集是多光譜及全色影像，為了讓影像停駛具有多光譜信息以及高空間分辨率，通過Pan-sharping來快速融合影像，融合后的地物邊緣的清晰度得到提高。根據具體要求，以已有的鑲嵌線作為依據，修改影像的鑲嵌方式。

根據整理好的影像鑲嵌數據集，結合生產作業要求以及影像實際分辨率，確定瓦片格式以及幾級切圖比例尺等。基于ArcGIS的松散型、緊湊型切圖方法來制作瓦片圖像。考慮到緊湊型切圖文件數量不多，對磁盤空間占用小，因此使用緊湊型切圖的方法，得到瓦片影像為金字塔模式。切好后的瓦片影像的比例尺信息、地圖空間參考、瓦片圖片信息以及瓦片元數據等均儲存在conf.xml文件中。

3.發布及訪問

根據瓦片影像的空間信息，在服務器中發布地圖服務，可以將其分別發布為WMTS、WMS等服務以滿足各種客戶端的訪問需求。作業員可以對相應地圖服務進行加載從而訪問瓦片影像。

4.比較訪問效率

為了直觀地了解瓦片影像的訪問效率，以某省400幅1：100000DOM與相應瓦片影像進行對比，詳見表1。

分析表1可見，與原始DOM比較，瓦片影像數據大小明顯縮小;就首次加載上，瓦片影像的加載效率比更高;就影像的縮放、移屏上，瓦片影像的速度均更快。

5.瓦片影像的應用

當前瓦片影像已經在地理國情普查、數據庫動態更新等項目中得到應用，項目生產中應用瓦片影像來代替以往的底圖調用，加載瓦片影像可以有效管理影像，還能提高加載速度。

對外業調繪而言，以往加載調繪底圖時縮放以及移屏的速度都不快，影像刷屏速度完全不能滿足作業人員的需求，這對電子化外業調繪的發展帶來限制。瓦片影像可以分級整個測區的影像，其實施可以明顯加快影像刷屏速度。

對外業控制而言，以往主要是使用谷歌地圖、手機導航、手持機等方式來進行導航及路線規劃，之后進行外業控制點的采集。然而實際外業測區多是偏遠山區，時常出現沒有網絡、信號減弱或消失的情況，從而給外業控制帶來不便，對工期造成影像。使用瓦片影像可以很好地代替谷歌地圖、手機的方式，可以在有地理信息的影像上進行圖像的規劃，提高采集控制點的效率。

結束語

高分辨率遙感圖像遙感技術具有明顯的優勢，已被有效地應用于各行各業。高分辨率遙感影像遙感技術正逐步從科技方面向實際應用發展。隨著測量精度的不斷提高，獲取高分辨率的圖像數據，更新信息，提高測量的安全性是非常重要的，值得認真研究。

參考文獻：

[1]李財風，唐亞蕾.高分辨率正射遙感影像生產與質量分析[J].測繪與空間地理信息，2018，41（7）：172-175，179.

（作者單位：青海省基礎測繪院）