利用GeoEye影像制作卫星正射影像图的实践

陈奇

（四川省遥感信息测绘院四川成都 610100）

利用GeoEye影像制作卫星正射影像图的实践

陈奇

（四川省遥感信息测绘院四川成都 610100）

本文简要介绍利用GeoEye影像对四川某地区进行正射影像纠正的有关做法，并对所有数据进行综合对比，通过分析比较得出：分别利用1∶1万和1∶5万DEM、DOM作为控制资料，采用无控及稀少控制点，GeoEye影像可以满足山地、高山地1∶2.5万正射影像图生产的精度要求。

GeoEye；1∶2.5万卫星正射影像图；制作试验

1 引言

随着商用高分辨率遥感卫星的发射，卫星遥感影像在不断的丰富，其应用面在不断的扩大，城市高分辨率影像图在城市管理、城市规划建设中应用也越来越广泛［1］。

GeoEye-1卫星是迄今技术相对较先进、分辨率较高的商业对地成像卫星，由美国GeoEye公司于2008年9月成功发射，其影像具有多光谱成像（1个全色通道，4个多光谱通道）、全色波段分辨率（0.5m）、多光谱波段分辨率（2m）、成像幅宽（15km× 15km）、轨道高度（684km）、重访周期为2天至3天等特点［4、8、9］。

为保障近期国情监测项目西藏测区的顺利完成，笔者通过本次试验，分析控制点个数及分布对GeoEye（0.5m）全色卫星影像区域网平差及正射纠正的影响，来探讨相关平差软件对该区域进行区域网平差及正射影像纠正的精度及工艺流程［7］。

2 试验区及试验数据概况

本试验区位于四川某地区，以山地、高山地为主，测区面积约为2400km2，最低海拔为1024m，最高海拔为3584m，全区覆盖15景GeoEye（0.5m）全色卫星影像。

已有控制资料包括：（1）1:1万DOM成果和1:1万DEM成果，DOM成果分辨率为2.5m，DEM成果格网间距为5m；（2）1:5万DOM成果和1:5万DEM成果，DOM成果大部分分辨率为0.5m，小部分分辨率为1m，DEM成果格网间距为25m。（3）满足1:1万精度的外业控制成果。

影像分布略图如下，其中，黑色矩形框为影像范围，黑白晕渲图为控制资料范围。

3 试验方案与结果分析

3.1 试验方案

方案一：以1∶1万DOM、DEM为控制资料，分别读取0、1、3、6、9、13、17个控制点，利用CIPS（集群式影像处理系统）平差软件进行区域网平差，使用CIPS进行正射影像纠正。控制点点位分布见附录1。

方案二：以1∶5万DOM、DEM为控制资料，分别读取0、1、3、6个控制点，利用CIPS平差软件进行区域网平差，使用CIPS进行正射影像纠正。控制点点位分布见附录2。

方案三：以1∶5万DOM、DEM为控制资料，读取3个和6个控制点，分别采用两种布设方法，利用CIPS平差软件进行区域网平差，使用CIPS集群影像处理系统进行正射影像纠正。控制点点位分布见附录3。

3.2 试验与结果

采用区域网平差改正后的rpc文件，利用CIPS进行正射影像纠正，并对DOM进行平面精度检查，编写精度报告，检测结果如下：

方案一 DOM成果检测结果参见下表

方案二 DOM成果检测结果参见下表

方案三 DOM成果检测结果参见下表

4 结论

4.1 误差来源分析

1、由于GeoEye影像和作为控制资料的DOM年代与季节不同，地物特征存在一定变化，给控制点的选取、刺点造成一定困难和误差。

2、本次试验使用的控制点的平面坐标值是从DOM上获取，高程值是从DEM上获取，与真实坐标值、高程值之间存在一定的误差。且在人工读取控制点及刺点过程中，会产生一定误差。

3、用于纠正GeoEye影像的DEM与本次试验数据的真实DEM之间存在由于时相变化造成的误差，因此在进行区域网平差和正射纠正的时候，不可避免的会产生误差。

4、每景影像的控制点要求均匀分布，但个别景影像上选点较困难，造成点位分布不太均匀。［6］

4.2 结果分析

1、从上面DOM成果检测结果可以看出，采用不同数量控制点、不同布点方案来纠正15景GeoEye全色影像得到的DOM，采用一套检测点来进行精度检测，其平面精度存在一定的差别；检测点分布均匀，均选择在明显地物或明显地形点，检测结果相对可靠。

2、使用方案一纠正得到的DOM精度优于使用方案二和方案三纠正得到的DOM成果，由此可见，使用较高精度的DEM纠正GeoEye影像可以得到更高的精度DOM。

3、利用1∶5万DEM、DOM作为控制资料，采用无控获稀少控制点，对15景GeoEye影像进行正射纠正得到的DOM精度均能够满足山地、高山地1∶2.5万正射影像图的生产要求。

4、由使用方案二纠正得到的DOM成果检测结果可见，控制点个数较多时，纠正后得到的DOM精度较高，当控制点个数较少与无控纠正得到的DOM精度相差较小。

5、由使用方案三纠正得到的DOM成果检测结果可见，控制点的布点位置对纠正后得到的DOM的精度有一定的影响，在3个控制点的情况下，布设方法二优于布设方法一的精度，6个控制点的情况下，布设方法一优于布设方法二的精度。

4.3 建议

1、原始影像的基本质量要求：原始影像纹理清晰、反差适中，目视效果好，无大片云雪覆盖；影像获取时间应相差不大；轨道内、轨道间的影像存在一定的重叠区。

2、优先使用可以收集到较高精度的DEM进行影像纠正，可以在一定程度上提高DOM精度。

3、由于本次试验的影像均为GeoEye卫星影像，因此实验结果具有一定的局限性，而此次在国情项目中需处理的遥感影像类型还包括WorldView和QuickBird等其他高分辨率卫星影像类型，因此建议在此试验的基础上进一步开展试生产工作，获取各种类型影像纠正的精度成果。

5 附录

附录1.方案一控制点分布情况

附录2.方案二控制点分布情况

附录3.方案三控制点分布情况

［1］张永生，巩凡超.高分辨率遥感卫星应用:成像模型、处理算法及应用技术［M］.北京:科学出版社，2004，124-232.

［2］柴登峰，张登荣.高分辨率卫星影像几何处理方法［M］.杭州:浙江大学出版社，2007:11-79.

［3］中国标准出版社第四编辑室.测绘标准汇编-摄影测量遥感卷［M］.北京:中国测绘出版社，2009:13-25.

［4］GeoEye Company.GeoEye product guide［EB/OL］:http:// geoeye.com，2010-04-13.

［5］C.S.Fraser&M.Ravanbakhsh.Georeferencing Accuracy of GeoEye-1 Imagery［EB/OL］.http://www.asprs.org/publications/pers/2009journal/june/feature.pdf，2010-04-13.

［6］张柯南，阚明哲.GeoEye-1卫星简介及遥感影像处理技术实践［J］.城市勘测，2010（6）.

［7］田永明，王鸿，张兴国，顾晓莉利用GeoEye影像制作济南市南部山区1:5000卫星影像图［J］.城市勘测，2010（8）.

［8］董胜光.GeoEye-1影像的空间信息提取及其三维地图制作技术研究［D］.长沙：长沙理工大学，2010.

［9］杨国荣.IKONOS立体像对提取DEM及正射纠正的实验研究［J］.现代测绘，2007，30(5).

［10］艾海滨，等.基于中间件的高分辨率卫星影像正射纠正的分布处理［J］.测绘科学，34(4).