利用卫星影像数据快速制作数字正射影像图研究

潘 宏 （安徽省第一测绘院，安徽 合肥 230000）

1 引言

随着我国年度基础性地理国情监测任务的开展，以及各省区1:1万基础测绘工作的展开需求，全省域年度正射影像图生产成为这两项工作开展的前提条件。近几年，随着卫星影像获取能力的提升，按照基础性地理国情监测工作的要求，一般在每年第三季度基本可以获取全省域范围的卫星影像，而年度基础性地理国情监测任务需要在本年度完成。因此，提高数字正射影像图生产效率成为值得研究的课题。

像素工厂是法国多源遥感影像处理系统，集自动化、并行处理、多种影像兼容、远程管理等特点，影像处理能力相较传统技术有了大幅改进，提高了影像处理的自动化能力，减少了人工参与，提高了正射影像的生产效率。

2 总体技术路线

总体技术路线：依据本次数字正射影像生产要求，分析卫星影像数据，对满足要求的卫星影像进行检查、筛选等处理，采用精度符合要求的控制点、前期DOM数据及DEM为控制、纠正基础，对本省区域范围内的优于1.0米分辨率的卫星影像进行正射纠正，完成1:10000数字正射影像图的制作。整体工作流程见图1所示。

图1 正射影像生产整体工作流程

3 具体实施

3.1 前期资料分析处理

3.1.1 已有资料情况

全省域已有前期高分辨率DOM成果，已有精细化DEM（2m）数据，已有控制点数据库数据，卫星影像数据：主要为高分二号、北京二号、高景一号三种类型数据。卫星以条带方式采集，以景为单位提供，每景有对应的RPC参数，景与景之间有不少于10%重叠区域。

3.1.2 已有资料处理

准备、分析和处理已有资料：包括现有控制点成果、卫星数据，DEM成果等。确定符合本项目要求的所有控制点成果和相关资料。尤其应对原始影像资料进行检查，并对符合要求的卫星影像，进行匀色、匀光、去云、去雾、影像增强等处理。对DEM应进行数据接边、错误点改正等工作。

3.1.3 作业区划分

根据卫星影像数据、控制点数据的分布、地形类别等情况划分区域网，并确定落在每个区域网的控制点。合理地作业区划分可以提高整体作业精度和作业效率。

3.2 空三加密

在像素工厂中，创建工程并引入数据，首先对全色影像进行空三加密，设置参数，自动匹配连接点，连接点调整优化达到平差精度后加入控制点联合优化，反复计算平差，直至满足精度要求。多光谱影像是在纠正好的全色影像基础上，利用同名点对多光谱影像进行配准纠正。纠正模型及参数选取应与全色影像一致，平差精度符合要求。

3.3 影像纠正与融合

经过平差解算后，像素工厂系统可以自动对卫星全色影像和多光谱影像分别进行正射纠正及融合处理。纠正时采用三次卷积重采样方法，融合方法为PanSharpening，融合效果较接近真彩色。融合后的影像应能反映细部特征、纹理清晰、色彩明亮。

3.4 影像镶嵌、匀色及接边

按分区进行DOM镶嵌，对自动生成的拼接线做编辑处理，以保持景与景之间色彩过渡自然，地物接边合理，无重影和发虚等现象,并尽量保持人工地物的完整性和合理性。利用公共影像连接点和控制点进行接边处理，并完成各分区的接边镶嵌。对各分区的镶嵌快视图进行匀色调整，完成对整个区域影像的统一调配。

3.5 分幅图制作

以镶嵌后正射影像为基础，按规范要求外扩，形成标准分幅正射影像图，影像采用GeoTIFF格式存储。省界边图幅内缺少影像数据区域以白色填充。

3.6 元数据制作

元数据制作依据相关规范执行。像素工厂生产工作流程图,如图2所示。

图2 像素工厂生产工作流程

4 质量检查

本项目质量检查采用两级检查一级验收的方式，主要检查内容依据各项规范要求，主要质量检查内容如下表所示。

5 项目工作总结

本项目利用像素工厂系统软件进行测区作业，共接收全省域优于1米卫星影像1404景，经过筛选后实际生产1044景，共生成5374幅1:1万分幅影像，项目成果均达到设计要求。总体作业时间大大缩短，作业效率大幅提高。

在充分利用已有高精度DOM成果，DEM成果及控制点库的前提下，像素工厂软件系统实现了大区域快速生产DOM成果的作业要求，相较传统影像生产方式体现出较大优势。首先它的集群处理技术,提升了计算机存储能力，实现了多节点并行处理，提高了运算效率；其次依据精密的传感器模型，可以同时处理多种卫星影像数据源，运行效率较高；通过选取少量控制点便可完成高精度的区域网空三加密处理，相比较传统作业方法有较大的改进；同时区域化处理使整个区域影像色彩自然、色调过渡合理，成图效果较好。

本项目生产过程中的问题及建议：

①由于原始卫星影像存在的问题（部分云雪覆盖超标区域等），作业区个别影像采用了单景纠正的方式进行正射纠正，在控制点选取和精度控制上同样需满足规范要求。对于影像侧视角大于25°的卫星影像，需通过增加控制点的方式提高纠正的几何精度。

主要质量检查内容

②本次项目生产中，个别影像由于DEM数据存在问题，导致影像纠正问题，需要对问题DEM进行修改，并重新纠正。

③由于本项目所使用的原始卫星影像时间跨度较长，影像拼接时存在部分地物不接边及影像色彩等不一致的情况，处理时应尽量避免和修正。

④项目生产所依据的DEM成果及控制点数据库，应及时进行更新和修复测量，以保障后期作业的成果精度。

6 结语

随着我国卫星获取能力的不断提升，对正射影像生产能力的要求也不断提高，本项目的作业方法在短期内完成了全省14万km正射影像生产，成果符合设计及规范的要求。大大提高了作业效率。