基于已有DOM/DEM的衛(wèi)星影像快速處理與應(yīng)用

岳淑英 張求喜

摘 要：本文簡(jiǎn)述了利用高分辨率衛(wèi)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(duì)全色影像進(jìn)行糾正，用糾正后的全色影像對(duì)多光譜衛(wèi)星影像進(jìn)行影像配準(zhǔn)，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(jìn)行融合，形成最終的單景彩色衛(wèi)星正射影像成果。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星影像 正射影像 快速制作 正射糾正

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）04（b）-0000-00

1 引言

衛(wèi)星影像作為一種數(shù)字產(chǎn)品，是進(jìn)行相關(guān)測(cè)繪工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。它具有覆蓋面廣、信息豐富、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、更新周期短等優(yōu)點(diǎn)，其地面分辨率隨著航天傳感技術(shù)的發(fā)展而提高，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，衛(wèi)星影像均有著廣泛的應(yīng)用。要將衛(wèi)星影像應(yīng)用于基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)獲取工作，就必須先對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何校正，而正射糾正是幾何校正的最重要的一個(gè)方面。本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，主要介紹在高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)一體化測(cè)圖系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱PixelGrid）下利用原始高分辨率衛(wèi)星影像制作數(shù)字正射影像圖的方法。

2 高分辨率衛(wèi)星影像在測(cè)繪工作中的應(yīng)用

目前，常用的航測(cè)成圖法是在已有測(cè)繪成果資料和遙感影像的基礎(chǔ)上，實(shí)行全數(shù)字化攝影測(cè)量與人工野外實(shí)地調(diào)查的方式，形成最終測(cè)繪成果。該方法由于航片獲取周期長(zhǎng)的問題，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，不能及時(shí)地獲取全局的地理要素動(dòng)態(tài)變化信息。近年來衛(wèi)星遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，為地理要素信息的獲取提供了及時(shí)有效的新手段，利用衛(wèi)星影像覆蓋面廣，更新周期短等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以及時(shí)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(yè)周期。

高分辨率衛(wèi)星影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，按計(jì)劃定期對(duì)其進(jìn)行獲取和正射糾正等處理，可滿足地理要素動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的需求。

3 基于已有DEM/DOM成果的衛(wèi)星影像快速糾正

基于已有DEM/DOM成果的衛(wèi)星影像快速糾正，即對(duì)所獲取的高分辨率衛(wèi)星影像（影像分辨率不小于2米），利用控制點(diǎn)影像庫(kù)或以通過質(zhì)檢的最新高分辨率的數(shù)字正射影像圖作為控制資料，結(jié)合數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行正射糾正。

本文以與作為控制資料的DOM的套合誤差來評(píng)定影像糾正精度（套合中誤差應(yīng)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(wèi)星影像糾正方法作為主要處理方法。即利用覆蓋衛(wèi)星影像范圍的已有DOM和DEM數(shù)據(jù)，在PixelGrid系統(tǒng)中進(jìn)行衛(wèi)星全色影像與作為參考的DOM數(shù)據(jù)的自動(dòng)控制點(diǎn)匹配。利用自動(dòng)匹配的控制點(diǎn)，結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，對(duì)全色衛(wèi)星影像進(jìn)行正射糾正。多光譜衛(wèi)星影像與糾正后的全色影像進(jìn)行影像配準(zhǔn)，得到帶空間參考的多光譜衛(wèi)星影像，最后將糾正后的全色和多光譜影像進(jìn)行融合形成最終的單景彩色衛(wèi)星正射影像成果?；谝延蠨OM/DEM的衛(wèi)星影像糾正流程如圖1所示。

試驗(yàn)表明，由于軟件自動(dòng)匹配的控制點(diǎn)分布均勻且點(diǎn)數(shù)很多，對(duì)于變化不大的區(qū)域基本能滿足地理國(guó)情普查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)的精度要求和接邊的精度要求。但是對(duì)于變化較大區(qū)域的影像，會(huì)存在變化區(qū)域無法匹配控制點(diǎn)的情況，從而導(dǎo)致整景影像的控制點(diǎn)分布不均勻，最終糾正后影像達(dá)不到套合精度的要求。對(duì)于沒有衛(wèi)星影像的區(qū)域，要使用無人機(jī)獲取影像進(jìn)行補(bǔ)充。鑒于上述兩種情況，需要使用控制點(diǎn)對(duì)影像進(jìn)行正射糾正。若衛(wèi)星影像之間有重疊區(qū)域，則可以采用區(qū)域網(wǎng)平差的方式進(jìn)行正射糾正；否則采用單片糾正的方式進(jìn)行正射糾正。采用區(qū)域網(wǎng)平差的方式，區(qū)域網(wǎng)的角點(diǎn)、拐點(diǎn)和重疊區(qū)域都要有控制點(diǎn)；采用單片糾正的方式，每景影像至少要有9個(gè)控制點(diǎn)?；诳刂泣c(diǎn)的衛(wèi)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(huán)境因素及傳感器本身角度的影響，可能會(huì)導(dǎo)致不同影像的灰度和色彩分布不一致的問題。在衛(wèi)星影像圖的后期處理過程中，為了使影像達(dá)到反差適中、自然的效果，需要對(duì)影像做整體勻色作業(yè)。Photoshop具有強(qiáng)大的圖像處理功能，并且具有界面友好、操作簡(jiǎn)單、表現(xiàn)直觀等特性，因此常被用于遙感影像的后期處理當(dāng)中。我們采用Photoshop軟件對(duì)影像進(jìn)行必要的色階調(diào)整、色彩平衡、顏色匹配等色彩調(diào)整工作，使影像達(dá)到理想逼真的色彩效果。

5 影像拼接、裁切

在進(jìn)行了正射糾正，影像勻色等處理后，我們可按需對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)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(jìn)行。利用TitanImage V8.0軟件提供的影像鑲嵌模塊來對(duì)影像進(jìn)行拼接處理，并按照實(shí)際情況對(duì)鑲嵌線進(jìn)行適當(dāng)?shù)木庉嫞x擇輸出結(jié)果存放路徑，點(diǎn)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(jìn)行的，輸入裁切范圍矢量文件和待裁切影像，選擇輸出結(jié)果存放路徑，點(diǎn)擊確定，即可得到裁切后成果。實(shí)踐證明該方法操作簡(jiǎn)便，影像處理質(zhì)量可靠。

6 結(jié)語

本文利用基于已有控制資料的衛(wèi)星影像快速糾正方法，實(shí)現(xiàn)高分辨率衛(wèi)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(qū)域網(wǎng)平差對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行粗差剔除，最終實(shí)現(xiàn)高分辨率衛(wèi)星影像的對(duì)地定位和正射影像更新。該方法采用金字塔逐級(jí)匹配策略，自動(dòng)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(yīng)用于高分辨率衛(wèi)星遙感影像的正射生產(chǎn)中去。

參考文獻(xiàn)

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