影像控制点的综合管理

徐筠 张立云 沈晴

摘要：影像控制点是我国近海卫星遥感影像几何精纠正和地理定位的重要数据源。本文从实际工作出发，首先详细论述了影像控制点从数据采集到生产加工的全过程，然后基于ArcGIS技术建设了像控点管理平台，最后以曹妃甸区域作为实践，实现了对该地区影像控制点的综合管理。

Abstract： Image control point is the important data source for precise geometry rectification and geographic positioning of offing satellite raster image. Based on practical work， a whole process from data collection to data production of image control point is discussed in detail in this article first， then a manage platform is constructed using ArcGIS. Finally， general management of image control point is implemented in use of Caofeidian district.

关键词：影像控制点；几何纠正；综合管理

Key words： image control point；geometry rectification；general management

中圖分类号：P236 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）12-0014-02

0 引言

在遥感影像成像过程中，由于受透视投影、摄影轴倾斜、大气折光、地球曲率、地形起伏等多方面影响，影像中各像点产生了不同程度的几何变形，造成影像数据与地图矢量数据无法进行匹配，这给海洋调查中基于影像信息提取的诸如岸线、植被、滨海湿地、海域使用等的解译工作开展带来难度。因此，要精确地使用遥感影像，需要大量的影像控制点数据对其进行几何精纠正。

本文从实际工作出发，首先利用高精度GPS测量手段对海岸带沿岸地区进行实地施测，提供准确、实时的沿海影像控制点信息，然后基于实测的像控点对卫星遥感影像进行几何精纠正和精度评定，保障资料的可靠性；最后通过GIS技术建立像控点数据管理平台，整合像控点信息和精纠正的遥感影像信息，作业全过程实现了对影像控制点的综合管理。

1 沿海影像控制点综合管理方法

要实现对沿海影像控制点的综合管理，首先必须要弄清其数据来源及加工处理的全过程，然后再在此基础上进行空间数据库设计和平台建设，故像控点的数据采集和遥感影像纠正是进行综合管理的前提。

1.1 像控点测量

像控点测量是指根据影像上室内布点方案，在实地根据影像的灰度和形状找到并确定像控点的位置，联测求解该点的三维坐标[1]。随着GPS技术的快速发展，像控点测量通常采用GPS快速静态模式施测，该方式极大提高了作业质量和效率，定位精度也完全满足要求。其作业流程主要包括：

①基于遥感影像选择合适的控制点进行外业观测。控制点的选择须在遥感影像分辨率限制下能够明显分辨出来的点，比如线状地物的交角或地物拐角上，点位均匀分布，考虑到沿岸特殊的地形条件，可在海堤以及围填海变化较大区域多布设些控制点。

②现场实时记录观测数据并绘制草图，草图需记录控制点的位置信息及周边地物情况，作为制作点之记的依据。外业观测时，需保证足够的观测时间，接收足够数量的观测卫星，确保外业实测精度符合要求。

③在实测像控点周边选取适当的验证点进行外业观测，作为遥感几何精纠正精度评定的依据，验证点数量在像控点数量的15%左右[2]。

④基于随机软件通过平差计算和高程拟和计算对控制点数据进行内业处理，提供点的三维坐标（包括平面坐标和球面坐标）。

1.2 卫星遥感影像几何精纠正

为得到更为精确的卫星遥感影像产品，消除像点几何变形带来的影响，必须对其进行几何精纠正，即利用控制点的大地测量参数建立畸变图像空间与地理制图的标准空间之间的对应关系，利用这种关系把畸变图像的全部元素变换到标准空间区[3]。

卫星遥感影像几何精纠正的主要过程包括：①对成像效果较差的影像进行拉伸处理，保证影像的纹理清晰可辨。②对存在重叠影像的地区，根据数据的质量和成像时间进行数据筛选，筛选的原则是保障数据无云、清晰度高、现势性好。③基于地面控制点对单幅影像采用多项式校正法进行几何精校正。④对经几何精校正后的影像采用最近像元法[4]进行重采样输出。⑤通过验证点对纠正影像进行精度检测评定，选取与遥感影像的同名点，分别量取坐标，利用两点之间距离的计算式，求得同名点的距离，可以视为同名点纠正无法的较差。点位中误差计算方法按下式[5]求得：

m=±

式中：Δ—同名点误差值，由同名点坐标得到两点之间的距离；

n—检测点数据。

1.3 像控点数据管理平台建设

为方便对实测像控点信息和经几何精纠正遥感影像的综合应用，需要利用GIS技术建设像控点数据管理平台。平台首先要建立在一个像控点基础数据库基础上，用来存储已经获得的像控点信息，为生产纠正产品中需要像控点时提供数据源。结合实测资料情况，像控点基础数据库的设计如表1所示。

根据表1数据库，对像控点管理平台进行了设计。平台建设以ArcGIS作为技术依托，首先，将沿海影像控制点录入到空间数据库中，其中，控制点的空间数据以一个点状coverage形式存储，即每一个地理要素一点，代表一个控制点；属性数据则以记录形式存储在文件表中，并由唯一标识与空间数据进行连接。然后基于该空间数据库建设像控点管理平台，实现控制点和遥感影像在地理空间上的自动加载、自动定位、查询关联等功能。

2 沿海影像控制点综合管理实现

本文以曹妃甸地区作为实践区域，通过外业观测、影像纠正、数据库建设三方面实现了对像控点信息的综合管理。

2.1 外业观测

基于曹妃甸区域卫星遥感影像进行了控制点布设，对其实施了外业观测，测量点位涉及南堡经济开发区、曹妃甸工业园区、首钢搬迁工地、曹妃甸煤码头、曹妃甸矿石码头等重点用海工程的典型特征点，共实测控制点28个，验证点18个。

2.2 遥感影像纠正

基于实测的28个影像控制点采用二次多项式校正对卫星遥感影像进行了几何精纠正，各点的几何纠正精度如图1所示，控制點均匀覆盖遥感影像，纠正精度为4.933m，小于2个像元（10m）的纠正精度[2]。利用18个验证点采用同名点验证方式进行了精度评定，误差分布如图2所示，纠正精度为4.943m，精度完全符合要求。

2.3 像控点数据管理平台

基于COM技术ArcObjects的方式，开发了对实测控制点以及纠正后的遥感影像进行数据管理的平台，平台主要包括控制点入库和控制点查看两个子模块，如图3所示。实现了像控点空间数据和属性数据的入库，可对采集到的各像控点信息进行查看、查询检索并与对应精纠正遥感图像保持联动定位，为像控点的管理提供便捷化、灵活化服务。

3 结语

本文通过对像控点测量、遥感影像精纠正、平台建设三环节作业流程以及产品质量评定方式的详细论述和实践，实现了对像控点以及精纠正遥感影像的综合管理，研究成果不仅为今后海洋调查和评价提供了可靠的数据源，而且使得数字海洋管理更为方便、高效。

参考文献：

[1]毕爱增，杨俊锁，徐琳.采用GPS RTK技术进行像控点测量[J].铁路航测，2003（3）：37-38.

[2]国家海洋局908专项办公室.海岛海岸带卫星遥感调查技术规程[M].北京：海洋出版社，2005.

[3]菅建华.遥感影像纠正控制点数据的综合管理[J].现代测绘，2004，27（4）：37-39.

[4]杨丽娜.陈全功.杨永顺.基于GPS影像的几何精纠正在农牧业动态监测中的应用[J].草业科学，2007，24（1）：73-77.

[5]王永红.车载GPS数据在遥感影像纠正中的应用[J].测绘技术装备 季刊.2002，4（4）：15-17.