利用衛星影像數據快速制作數字正射影像圖研究

潘 宏 （安徽省第一測繪院，安徽 合肥 230000）

1 引言

隨著我國年度基礎性地理國情監測任務的開展，以及各省區1:1萬基礎測繪工作的展開需求，全省域年度正射影像圖生產成為這兩項工作開展的前提條件。近幾年，隨著衛星影像獲取能力的提升，按照基礎性地理國情監測工作的要求，一般在每年第三季度基本可以獲取全省域范圍的衛星影像，而年度基礎性地理國情監測任務需要在本年度完成。因此，提高數字正射影像圖生產效率成為值得研究的課題。

像素工廠是法國多源遙感影像處理系統，集自動化、并行處理、多種影像兼容、遠程管理等特點，影像處理能力相較傳統技術有了大幅改進，提高了影像處理的自動化能力，減少了人工參與，提高了正射影像的生產效率。

2 總體技術路線

總體技術路線：依據本次數字正射影像生產要求，分析衛星影像數據，對滿足要求的衛星影像進行檢查、篩選等處理，采用精度符合要求的控制點、前期DOM數據及DEM為控制、糾正基礎，對本省區域范圍內的優于1.0米分辨率的衛星影像進行正射糾正，完成1:10000數字正射影像圖的制作。整體工作流程見圖1所示。

圖1 正射影像生產整體工作流程

3 具體實施

3.1 前期資料分析處理

3.1.1 已有資料情況

全省域已有前期高分辨率DOM成果，已有精細化DEM（2m）數據，已有控制點數據庫數據，衛星影像數據：主要為高分二號、北京二號、高景一號三種類型數據。衛星以條帶方式采集，以景為單位提供，每景有對應的RPC參數，景與景之間有不少于10%重疊區域。

3.1.2 已有資料處理

準備、分析和處理已有資料：包括現有控制點成果、衛星數據，DEM成果等。確定符合本項目要求的所有控制點成果和相關資料。尤其應對原始影像資料進行檢查，并對符合要求的衛星影像，進行勻色、勻光、去云、去霧、影像增強等處理。對DEM應進行數據接邊、錯誤點改正等工作。

3.1.3 作業區劃分

根據衛星影像數據、控制點數據的分布、地形類別等情況劃分區域網，并確定落在每個區域網的控制點。合理地作業區劃分可以提高整體作業精度和作業效率。

3.2 空三加密

在像素工廠中，創建工程并引入數據，首先對全色影像進行空三加密，設置參數，自動匹配連接點，連接點調整優化達到平差精度后加入控制點聯合優化，反復計算平差，直至滿足精度要求。多光譜影像是在糾正好的全色影像基礎上，利用同名點對多光譜影像進行配準糾正。糾正模型及參數選取應與全色影像一致，平差精度符合要求。

3.3 影像糾正與融合

經過平差解算后，像素工廠系統可以自動對衛星全色影像和多光譜影像分別進行正射糾正及融合處理。糾正時采用三次卷積重采樣方法，融合方法為PanSharpening，融合效果較接近真彩色。融合后的影像應能反映細部特征、紋理清晰、色彩明亮。

3.4 影像鑲嵌、勻色及接邊

按分區進行DOM鑲嵌，對自動生成的拼接線做編輯處理，以保持景與景之間色彩過渡自然，地物接邊合理，無重影和發虛等現象,并盡量保持人工地物的完整性和合理性。利用公共影像連接點和控制點進行接邊處理，并完成各分區的接邊鑲嵌。對各分區的鑲嵌快視圖進行勻色調整，完成對整個區域影像的統一調配。

3.5 分幅圖制作

以鑲嵌后正射影像為基礎，按規范要求外擴，形成標準分幅正射影像圖，影像采用GeoTIFF格式存儲。省界邊圖幅內缺少影像數據區域以白色填充。

3.6 元數據制作

元數據制作依據相關規范執行。像素工廠生產工作流程圖,如圖2所示。

圖2 像素工廠生產工作流程

4 質量檢查

本項目質量檢查采用兩級檢查一級驗收的方式，主要檢查內容依據各項規范要求，主要質量檢查內容如下表所示。

5 項目工作總結

本項目利用像素工廠系統軟件進行測區作業，共接收全省域優于1米衛星影像1404景，經過篩選后實際生產1044景，共生成5374幅1:1萬分幅影像，項目成果均達到設計要求。總體作業時間大大縮短，作業效率大幅提高。

在充分利用已有高精度DOM成果，DEM成果及控制點庫的前提下，像素工廠軟件系統實現了大區域快速生產DOM成果的作業要求，相較傳統影像生產方式體現出較大優勢。首先它的集群處理技術,提升了計算機存儲能力，實現了多節點并行處理，提高了運算效率；其次依據精密的傳感器模型，可以同時處理多種衛星影像數據源，運行效率較高；通過選取少量控制點便可完成高精度的區域網空三加密處理，相比較傳統作業方法有較大的改進；同時區域化處理使整個區域影像色彩自然、色調過渡合理，成圖效果較好。

本項目生產過程中的問題及建議：

①由于原始衛星影像存在的問題（部分云雪覆蓋超標區域等），作業區個別影像采用了單景糾正的方式進行正射糾正，在控制點選取和精度控制上同樣需滿足規范要求。對于影像側視角大于25°的衛星影像，需通過增加控制點的方式提高糾正的幾何精度。

主要質量檢查內容

②本次項目生產中，個別影像由于DEM數據存在問題，導致影像糾正問題，需要對問題DEM進行修改，并重新糾正。

③由于本項目所使用的原始衛星影像時間跨度較長，影像拼接時存在部分地物不接邊及影像色彩等不一致的情況，處理時應盡量避免和修正。

④項目生產所依據的DEM成果及控制點數據庫，應及時進行更新和修復測量，以保障后期作業的成果精度。

6 結語

隨著我國衛星獲取能力的不斷提升，對正射影像生產能力的要求也不斷提高，本項目的作業方法在短期內完成了全省14萬km正射影像生產，成果符合設計及規范的要求。大大提高了作業效率。