魏永強(qiáng)，齊東蘭

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

面向地理國(guó)情普查的快速DOM生產(chǎn)方法

魏永強(qiáng)1，齊東蘭1

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

根據(jù)地理國(guó)情普查DOM生產(chǎn)的需要，分析了GXL、CIPS、FME的系統(tǒng)特性。利用各自?xún)?yōu)勢(shì)，研究了批量、自動(dòng)化處理高分辨率遙感衛(wèi)星影像的關(guān)鍵技術(shù)和流程，為國(guó)情普查與監(jiān)測(cè)中大規(guī)模、快速生產(chǎn)DOM提供了一套可行、完整且實(shí)用的解決方案。最后，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，表明該解決方案是高效可靠的。

地理國(guó)情普查；DOM；GXL

本文以第一次國(guó)情普查實(shí)際生產(chǎn)為例，探討快速獲取DOM的關(guān)鍵技術(shù)流程和作業(yè)方法，并驗(yàn)證該方法的可行性。

1 系統(tǒng)特性介紹

PCI GXL能夠支持嚴(yán)格的衛(wèi)星軌道模型，可以取得高質(zhì)量的正射糾正成果。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在集群式海量快速采集控制點(diǎn)、非常規(guī)區(qū)域網(wǎng)平差法完成正射糾正，可大大縮短工作時(shí)間，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

CIPS是一套在網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境下構(gòu)建的設(shè)備，該系統(tǒng)的影像勻色模塊功能強(qiáng)大，它支持批量數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一模板進(jìn)行勻色[1]。不僅解決了不同影像數(shù)據(jù)色彩上的差異，也解決了同一影像內(nèi)部由于攝影條件及中心投影等原因造成的色彩差異，該特性與國(guó)情普查成果影像的色調(diào)要求契合。

FME是Safe Software公司推出的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于OpenGIS組織提出的新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換理念“語(yǔ)義轉(zhuǎn)換”，通過(guò)提供在轉(zhuǎn)換過(guò)程中重新構(gòu)造數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)100種不同空間數(shù)據(jù)格式（模型）之間的相互轉(zhuǎn)換[2]。同時(shí)FME還提供大量封裝好的函數(shù)庫(kù)，使用方便。FME的通用性與易用性和地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)的多樣性形成完美的契合。

2 實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用

2.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)區(qū)位于我國(guó)西藏自治區(qū)東南部。地形以山地、高山地為主，總地勢(shì)西北高、東南低，地貌復(fù)雜。影像主要包括WorldView-I/II、GeoEye-I/II、ZY-3等多種數(shù)據(jù)源，部分存在有云霧、雪覆蓋的現(xiàn)象。

2.2 生產(chǎn)流程及關(guān)鍵技術(shù)

1）資料分析、工作區(qū)建立。分析生產(chǎn)區(qū)域的衛(wèi)星影像覆蓋情況、質(zhì)量以及現(xiàn)勢(shì)性，選取參與生產(chǎn)的具體衛(wèi)星影像。將該區(qū)域的歷史DEM拼接成一個(gè)整體，將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式并標(biāo)準(zhǔn)化投影。最后建立工作區(qū)，將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)分門(mén)別類(lèi)存放到對(duì)應(yīng)工作區(qū)文件中。

2）導(dǎo)入原始影像。經(jīng)過(guò)導(dǎo)入處理，讀取原始影像數(shù)據(jù)的星歷參數(shù)等信息，同時(shí)把格式轉(zhuǎn)換為內(nèi)部形式，對(duì)數(shù)據(jù)予以存儲(chǔ)。系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別常用商業(yè)衛(wèi)星的傳感器類(lèi)型。

3）獲取控制點(diǎn)。以歷史DOM作為參考影像，在原始影像導(dǎo)入后，將參考影像與導(dǎo)入影像疊加，計(jì)算同名特征點(diǎn)的坐標(biāo)漂移距離，獲得搜索距離參數(shù)，進(jìn)而完成控制點(diǎn)和加密點(diǎn)的采集工作。實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)值為：拒絕方式選擇殘差，大小按照成圖精度要求來(lái)確定。最小得分取70%～75%。

4）影像間平差。通過(guò)采集生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)整景影像之間的同名點(diǎn)，結(jié)合上步獲取的控制點(diǎn)，進(jìn)行平差計(jì)算。這樣做的目的是為了消除接邊差值。實(shí)驗(yàn)獲取的經(jīng)驗(yàn)值為：搜索半徑設(shè)置為300，最小分值0.5較為合適。半徑過(guò)小會(huì)降低作業(yè)效率，過(guò)大則不能保證精度。

5）正射校正。經(jīng)過(guò)平差解算后，系統(tǒng)自動(dòng)批量完成工作區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星全色影像和多光譜影像的正射校正處理。此模塊中地圖投影參數(shù)需要根據(jù)測(cè)區(qū)情況設(shè)置，分辨率大小按照規(guī)定輸出，重采樣類(lèi)型一般選擇立方卷積模式。

6）影像配準(zhǔn)、融合。校正后的全色和多光譜影像會(huì)有一定的套合誤差，因此，我們要以校正好的全色影像作為控制資料，選取同名點(diǎn)對(duì)多光譜影像進(jìn)行配準(zhǔn)。使用Pansharpen融合與影像增強(qiáng)組合模塊進(jìn)行影像融合處理，使得生成的正射影像色彩自然，層次豐富，反差適中。

7）勻光、勻色處理。由于某些地區(qū)是多時(shí)相影像覆蓋的，存在比較大的色彩差異，在鑲嵌分幅裁切之前需要進(jìn)行勻光、勻色處理。首先，要在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇一幅色彩自然、地物要素清晰、色調(diào)均衡的影像制作成勻色模板，然后利用智能勻色模塊對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的影像進(jìn)行統(tǒng)一勻光、勻色處理。

8）鑲嵌裁切。整景數(shù)據(jù)處理完成后，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使用FME的函數(shù)庫(kù)，定制符合國(guó)情監(jiān)測(cè)影像外擴(kuò)要求的圖幅框，并對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。最后利用Erdas平臺(tái)的Mosaic Pro模塊，對(duì)勻光、勻色處理后的整景影像進(jìn)行鑲嵌分幅裁切，得到分幅DOM（圖1）。

圖1 生產(chǎn)技術(shù)流程圖

3 結(jié)果展示分析

選取地物要素豐富且具備代表性的1幅2.5萬(wàn)圖幅作為示例。該圖幅覆蓋區(qū)內(nèi)為兩景WorldView-II高分影像，多光譜分辨率2 m，全色分辨率0.5 m。時(shí)相為2011年12月和2012年1月。

圖2是原始WorldView-II高分影像，為3×3的分塊影像。圖3為正射糾正后的整景影像。通過(guò)將結(jié)果與控制資料疊加對(duì)比，選取特征點(diǎn)計(jì)算整景影像的中誤差和最大誤差以及相鄰影像的接邊差，來(lái)評(píng)價(jià)影像精度，點(diǎn)位圖如圖4所示，精度統(tǒng)計(jì)如表1所示。

圖2 原始影像

表1 影像點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)表

圖4 精度檢查點(diǎn)位圖

本區(qū)域原則上按照1∶5萬(wàn)成圖精度生產(chǎn)，對(duì)調(diào)繪可到達(dá)區(qū)域按照1∶2.5萬(wàn)成圖精度生產(chǎn)[3]。通過(guò)計(jì)算，整個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)影像均滿(mǎn)足規(guī)定成圖精度。

圖5為裁切后的分幅DOM?？梢钥闯?，地物清晰、色彩明亮、反差適中、色調(diào)均衡，符合國(guó)情監(jiān)測(cè)對(duì)DOM的質(zhì)量要求。

圖5 處理后的分幅DOM

[1] 北京吉威時(shí)代軟件技術(shù)有限公司.集群式影像處理系統(tǒng)（Geoway CIPS）產(chǎn)品白皮書(shū)[Z].北京:北京吉威時(shí)代軟件技術(shù)有限公司,2011

[2] 李剛,朱慶杰,張秀彥,等.基于FME的城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換[J].測(cè)繪通報(bào),2006(6):17-20

[3] GD-PJ05-2013.地理國(guó)情普查數(shù)字正射影像生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定[S].

[4] 林躍春,王睿.淺談數(shù)字正射影像的制作技巧與心得[J].測(cè)繪與空間地理信息,2011(1):109-111

[5] 張永生,鞏丹超.高分辨率遙感衛(wèi)星應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2004

[6] 景耀全.DEM 精度對(duì)高分辨率衛(wèi)星影像糾正的影響[J].測(cè)繪,2011,34(2):70-73

[7] 高炳浩.高分辨率遙感影像糾正處理[J].測(cè)繪與空間地理信息,2009,32(1):161-162

[8] 方劍強(qiáng).生產(chǎn)數(shù)字正射影像圖（DOM）的若干技術(shù)問(wèn)題探討[J].測(cè)繪與空間地理信息,2007,30(3):91-93

P231.5

B

1672-4623（2015）03-0015-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.005

魏永強(qiáng)，碩士，主要從事遙感數(shù)據(jù)處理與研發(fā)應(yīng)用工作。

2014-12-04。

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012BAH28B03-1）。