蒙秋萍

摘 要：介紹天地圖·廣西高分辨率影像基于ERDAS、Globalmapper、Photoshop等軟件的糾正方法。能夠在保證精度的前提下利用常用軟件進(jìn)行影像糾正，讓生產(chǎn)工作即可保證工作效率也能節(jié)約成本，解決了天地圖·廣西影像的生產(chǎn)問題，為后續(xù)的影像切片服務(wù)提供數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：天地圖·廣西；影像糾正；常用軟件

1 引言

“天地圖”是國家測繪地理信息局建設(shè)的地理信息綜合服務(wù)網(wǎng)站。是國家地理信息公共服務(wù)平臺的公眾版?！疤斓貓D”的目的在于促進(jìn)地理信息資源共享和高效利用，提高其公共服務(wù)能力，改進(jìn)測繪地理信息成果的服務(wù)方式，更好地滿足國家信息化建設(shè)的需要，為社會公眾的工作和生活提供方便。天地圖裝載了覆蓋全球的地理信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以矢量、影像、三維三種模式展現(xiàn)。與其他模式相比，影像具有自己獨(dú)特的特點(diǎn)，如細(xì)節(jié)豐富、成像快速、直觀逼真等。而高分辨率遙感影像為此提供了重要的數(shù)據(jù)源，但是由于遙感平臺位置、運(yùn)動狀態(tài)、地形起伏變化、地球曲率等方面的影響使遙感影像的幾何特征和幾何精度受到影響，對其后續(xù)的地圖應(yīng)用帶來不便。因此，高分辨率遙感影像需要進(jìn)行糾正處理。

2 資料準(zhǔn)備

本次糾正任務(wù)選擇利用遙感影像的RPC參數(shù)以及DEM進(jìn)行正射改正的方法。因此資料準(zhǔn)備包括了待糾正影像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備以及輔助資料準(zhǔn)備。待糾正影像主要包括高分1號影像（GF1）、高分2號影像（GF2）、北京2號影像等，本文介紹以GF2與北京2號影像為主。其中GF2的全色影像分辨率為1米，多光譜影像分辨率為4米，兩者融合后影像分辨率可達(dá)1米。北京二號影像的全色影像分辨率為0.8米，多光譜影像分辨率為3米，兩者融合后影像分辨率可達(dá)0.8米。輔助資料情況如下，參考影像為0.2米分辨率的統(tǒng)一航攝DOM，大地基準(zhǔn)CGCS2000，1985國家高程基準(zhǔn)，高斯—克呂格投影，作為采集同名控制點(diǎn)的參考依據(jù)。參考DEM為2.5米精度的統(tǒng)一航攝DEM，大地基準(zhǔn)CGCS2000，1985國家高程基準(zhǔn)，高斯—克呂格投影，3度分帶投影方式，局部為全國第一次地理國情普查DEM。由于正射影像是通過微分糾正技術(shù)從透視影像上獲取的。微分糾正可消除由于地形起伏造成的位移。通過使用DEM，影像上任意一點(diǎn)由地形起伏造成的位移都可被糾正過來。

2.1 糾正前資料處理

由于待糾正影像的坐標(biāo)為WGS84，因此需要將參考DOM與DEM的坐標(biāo)轉(zhuǎn)為與待糾正影像的坐標(biāo)一致。為了方便快捷，使用Globalmapper進(jìn)行參考DOM和DEM數(shù)據(jù)的拼接及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

3 影像糾正要求

影像糾正的控制資料主要使用統(tǒng)一航攝參考DOM以及DEM，范圍涉及不到或DEM精度不達(dá)標(biāo)的再使用其他輔助資料，并且糾正后的影像需與參考影像比對，其套合的精度分別為：中誤差山地小于7米，丘陵小于5米，平地小于2米，全景影像限差不得超過2倍中誤差；上交成果要求為整景，大地基準(zhǔn)為CGCS2000，1985國家高程基準(zhǔn)，地圖投影為高斯—克呂格投影，3度分帶投影方式；并且要求為色調(diào)一致的IMG格式

4 影像糾正方法流程

鑒于本次遙感影像數(shù)據(jù)源具有嚴(yán)格的軌道參數(shù)，因此采用ERDAS軟件的RPC參數(shù)模型以及自動配準(zhǔn)模塊進(jìn)行糾正。

4.1 全色影像糾正

1）建立工程。在ERDAS的Panchromatic模塊中的Control Points建立糾正工程，由于待糾正影像自帶RPC參數(shù)，因此一般高分影像采用QuickBird RPC模型進(jìn)行糾正，而北京2影像則采用IKONOS模型。接著選擇相應(yīng)的參考DOM、參考DEM、RPC文件、輸出影像投影以及多項式次數(shù)等工程屬性信息。

2）同名控制點(diǎn)的采集。同名控制點(diǎn)的選取是進(jìn)行遙感影像糾正中的重要步驟，工作量大且不易選取，且控制點(diǎn)選取的質(zhì)量直接影響糾正的精度，進(jìn)而影響影像的成圖質(zhì)量。因此在選取同名控制點(diǎn)時要遵循以下原則：采集控制點(diǎn)首先從影像的四角開始選取，整景影像選點(diǎn)數(shù)至少為（n+1）（n+2）/2個，其中n為多項式的次數(shù)。實(shí)際工作中一般選擇25-30個左右且均勻分布的控制點(diǎn)，可根據(jù)需要以及精度要求適當(dāng)增加個數(shù)，以便在誤差檢驗(yàn)時剔除誤差較大的控制點(diǎn)；控制點(diǎn)選取的位置一般為不易發(fā)生變化的地方，如兩條小路的十字交叉路口、水渠一角、地界交匯處等。

3）影像重采樣。同名控制點(diǎn)采集后，需進(jìn)行重采樣輸出。重采樣過程就是依據(jù)未校正圖像的像元值計算生成一幅校正圖像的過程，ERDAS重采樣的方法有鄰近點(diǎn)插值法、雙線性插值法、立方卷積插值法。作業(yè)可根據(jù)需要選擇不同的方法進(jìn)行重采樣輸出。

4）檢驗(yàn)糾正結(jié)果。在ERDAS中同時打開糾正后的全色影像以及參考影像，在Utility模塊中的Transition Type利用卷簾工具檢查糾正后的影像是否超出所規(guī)定的精度。

4.2 多光譜影像糾正

利用ERDAS中的Auto Sync模塊以已完成糾正的全色影像作為參考底圖對多光譜影像進(jìn)行自動配準(zhǔn)。打開AutoSync模塊，建立自動配準(zhǔn)工程，并在相應(yīng)的窗口中加載待糾正的多光譜影像以及作為參考的全色影像。接著在工程屬性窗口中選擇配準(zhǔn)所使用的方法，由于影像自帶RPC參數(shù)，因此可在Geometric Mode模塊中選擇Specific Sensor Mode模型，從中選擇相應(yīng)的RPC參數(shù)模型作為自動配準(zhǔn)的模型參數(shù)。參數(shù)設(shè)置后即可進(jìn)行自動配準(zhǔn)，由于自動配準(zhǔn)由軟件自動匹配同名控制點(diǎn)，因此會產(chǎn)生大量的匹配點(diǎn)，一般保留誤差在一個影像像素內(nèi)的匹配點(diǎn)。最后即可進(jìn)行重采樣的輸出以及糾正成果的檢查。

5 影像融合

完成糾正的全色影像與多光譜影像需要進(jìn)行影像融合才能生成DOM成果。遙感影像融合的關(guān)鍵就是選擇合適的融合方法。ERDAS提供了多種影像融合的方法。包括 刪減法融合、高通濾波融合、改進(jìn)IHS融合、小波變換融合、Ehlers融合、HCS融合、分辨率融合、投影變換融合。

6 影像修補(bǔ)

由于影像正射糾正時橋梁、高架路橋部分的高程值被所在地面高程值替代而非利用其真實(shí)高程，因此導(dǎo)致橋梁和高架路橋或塌陷、或拱起、或扭曲，不能真實(shí)地表達(dá)出地表情況；且在地形起伏大、高程落差大的山區(qū)或者背向投影中心的坡面，影像上往往會產(chǎn)生“拉花”現(xiàn)象，使得地物模糊難以區(qū)分。以上兩種情況都會嚴(yán)重影響DOM的圖面效果。針對這些情況需要利用其他正確的替補(bǔ)影像在PS中進(jìn)行修補(bǔ)。

7 影像增強(qiáng)

糾正后每景影像色彩不一致，因此需要在PS中進(jìn)行加工處理。根據(jù)同一色彩模版利用色階、色相、飽和度等對影像進(jìn)行色彩調(diào)整以及薄霧去除，使得影像既能夠保持分辨率也能夠提高影像的清晰度以及層次感。

8 糾正中的問題

由于本次任務(wù)中確權(quán)DEM沒有覆蓋整個廣西，在中越邊境處以及梧州、賀州部分使用的是廣西第一次地理國情普查DEM成果，其現(xiàn)勢性不足導(dǎo)致影像的質(zhì)量有待提高；在國界以及省界處，由于DEM以及參考影像沒有覆蓋到廣西區(qū)外，導(dǎo)致整景影像糾正時控制點(diǎn)分布不均勻，造成在廣西邊界處的影像糾正后誤差較大；本次任務(wù)中包括了臨海地區(qū)以及海島，存在填海造地的情況，這就造成了已有的DEM成果數(shù)據(jù)范圍不足，缺少填海造地部分的DEM數(shù)據(jù)，導(dǎo)致了糾正后的影像不完整。

9 結(jié)束語

基于ERDAS軟件的影像糾正方法使用廣泛，實(shí)用性強(qiáng)，適合各種數(shù)據(jù)源的糾正。在待糾正影像具有RPC參數(shù)的情況下，使用ERDAS提供的具有RPC參數(shù)的模型，結(jié)合DEM進(jìn)行影像的糾正能夠很大程度的提高影像糾正的精度，無論是全色影像糾正的人工選點(diǎn)還是多光譜影像糾正的自動配準(zhǔn)，其所糾正的影像精度都符合任務(wù)所規(guī)定的要求。并結(jié)合Globalmapper、PS等多個軟件進(jìn)行糾正前的工作準(zhǔn)備以及后續(xù)的影像增強(qiáng)，使得生產(chǎn)工作在保證精度的基礎(chǔ)上了節(jié)約成本，為更好地完成后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。