王　義

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都　610031)

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Google Earth衛(wèi)星影像無偏移下載及處理

王義

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

Earth Google SatelliteImage without Offset Download and Processing

WANG Yi

摘要通過專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)無偏移Google Earth衛(wèi)星影像下載，并利用Global mapper軟件重投影及Erdas Imagine軟件糾正等方法，可得到高精度的正射影像。用于地物的更新修測(cè)，高山地區(qū)可滿足1∶10 000地形圖的修測(cè)精度，丘陵及平坦地區(qū)可滿足1∶2 000地形圖的修測(cè)精度。

關(guān)鍵詞Google Earth無偏移重投影糾正

1Google Earth衛(wèi)星影像國(guó)內(nèi)部分無偏移下載的實(shí)現(xiàn)

基于Google Earth影像地物平面精度的研究，成為時(shí)下的熱點(diǎn)。下載GoogleEarth影像有兩種方法，一種是拷屏下載后拼接，該方法下載速度慢，拼接容易出錯(cuò)，精度差；另一種方法是利用下載工具基于Google服務(wù)器的下載，并進(jìn)行拼接、裁剪及投影轉(zhuǎn)換等工作，該方法可設(shè)置多線程下載，下載速度快，多張影像無縫拼接，精度好。若用于制圖作業(yè)，利用普通軟件下載Google Earth影像國(guó)外部分無偏差，可以直接制圖，但Google Earth影像國(guó)內(nèi)部分出于多種原因，其服務(wù)器影像做了偏差處理(即火星坐標(biāo))，下載后即使通過控制點(diǎn)和DEM結(jié)合的方法都無法進(jìn)行糾正。因此，需要研究國(guó)內(nèi)部分無偏移影像獲取方式，滿足國(guó)內(nèi)項(xiàng)目制圖需求。

通過多種下載工具比對(duì)，最后選擇全能下載軟件，實(shí)現(xiàn)了GoogleEarth影像無偏移下載。

1.1影像下載范圍坐標(biāo)系及格式轉(zhuǎn)換

通過自主開發(fā)的轉(zhuǎn)換軟件將下載范圍由工程獨(dú)立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，并利用Global mapper投影轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)，即為基于WGS84橢球的經(jīng)緯度坐標(biāo)。若橢球不同，可以通過公共點(diǎn)計(jì)算參數(shù)并轉(zhuǎn)換至WGS84坐標(biāo)。轉(zhuǎn)換后的經(jīng)緯度坐標(biāo)范圍為DXF格式，在AutoCAD中可以讀出各拐點(diǎn)坐標(biāo)，生成坐標(biāo)文本文件。以下是全能下載軟件支持的下載范圍格式：

118.144 6，25.204 7，118.159 3，25.205 0，118.164 6，25.188 2，118.159 7，25.166 7，118.159 6，25.159 4，118.170 7，25.137 8，118.185 0，25.118 4，118.218 6，25.103 8，118.219 2，25.086 9，118.202 4，25.071 8，118.209 5，25.055 6，118.231 0，25.055 8，118.245 2，25.061 5，118.264 2，25.057 3，118.310 7，25.041 1，118.334 2，25.027 8，118.369 0，25.003 7，118.386 0，25.003 9，118.403 3，24.998 3，118.419 3，25.011 7，118.435 8，25.020 8，118.459 6，25.013 8，118.460 1，25.005 0，118.450 5，25.000 4，118.438 1，24.997 8，118.419 5，24.983 9，118.414 2，24.978 5，118.399 2，24.977 7，118.349 7，24.988 3，118.310 5，25.019 5，118.289 0，25.028 4，118.267 1，25.034 0，118.254 6，25.041 3，118.223 7，25.036 3，118.196 1，25.038 7，118.191 2，25.044 8，118.180 0，25.076 8，118.175 5，25.094 8，118.160 0，25.111 7，118.137 1，25.152 3

具體為：第一個(gè)點(diǎn)的經(jīng)度、緯度；下一個(gè)點(diǎn)經(jīng)度、緯度，中間以逗號(hào)隔開。文本范圍數(shù)據(jù)中無點(diǎn)號(hào)，無空格，無換行符。去掉換行符可以在word平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，通過替換“^p”為“^z”。

1.2影像下載設(shè)置

打開全能下載軟件，復(fù)制粘貼下載范圍文本數(shù)據(jù)，設(shè)置下載地圖級(jí)數(shù)，1∶2 000地物修測(cè)精度選擇18級(jí)影像，分辨率約為0.5 m；1∶10 000地物修測(cè)精度選擇17級(jí)影像，分辨率約為1.2 m。下載影像設(shè)置為谷歌地圖混合圖無偏移下載。經(jīng)多個(gè)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，與既有地形圖比較，通過該方法下載的Google Earth影像不經(jīng)糾正，僅作簡(jiǎn)單的平移，可基本滿足1∶10 000修測(cè)地物精度；用于1∶2 000地形圖則需要進(jìn)行后續(xù)影像糾正。圖1是全能下載軟件下載影像截圖。

圖1　影像下載設(shè)置

1.3影像拼接

全能下載軟件影像以瓦片形式下載，下載完成后，選擇工具地圖拼接。由于拼接后的影像較大，一般輸出為GeoTIFF格式，并輸出*.tfw坐標(biāo)文件。

2Google Earth衛(wèi)星影像重投影及糾正

2.1Google Earth衛(wèi)星影像重投影

Google Earth影像經(jīng)下載拼接完后，導(dǎo)入Globalmapper，其投影坐標(biāo)為地理坐標(biāo)，即為WGS84橢球經(jīng)緯度坐標(biāo)。若制圖要求坐標(biāo)系基準(zhǔn)在相同橢球下，通過設(shè)置投影，添加自定義坐標(biāo)系，中央子午線設(shè)置為獨(dú)立坐標(biāo)的中央經(jīng)線，橢球長(zhǎng)半軸設(shè)置為WGS84橢球的長(zhǎng)半軸加上投影面大地高，就可將下載影像轉(zhuǎn)為WGS84橢球下的工程獨(dú)立坐標(biāo)，圖2是影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換截圖。

圖2　影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

若坐標(biāo)系基準(zhǔn)為不同橢球，可通過公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換到目標(biāo)橢球投影坐標(biāo)系。打開Globalmapper控制中心，選擇基于文件轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，選擇公共點(diǎn)文件。公共點(diǎn)文件格式如下：

390 202.604，3 359 073.972，199 505.852，183 931.924，"K1"，0

389 735.569，3 359 530.439，199 035.123，184 384.506，"K2"，0

389 518.437，3 360 188.057，198 812.619，185 040.268，"K3"，0

389 525.148，3 360 844.547，198 813.940，185 696.738，"K4"，0

389 152.384，3 361 714.470，198 434.076，186 563.502，"K5"，0

389 081.522，3 362 506.184，198 356.721，187 354.545，"K6"，0

389 312.579，3 363 127.723，198 582.648，187 977.910，"K7"，0

389 184.623，3 363 584.937，198 450.949，188 434.021，"K8"，0

388 924.323，3 364 464.422，198 183.452，189 311.267，"K9"，0

389 541.875，3 366 777.697，198 781.921，191 629.357，"K10"，0

文件中，前面兩列為轉(zhuǎn)換前坐標(biāo)，后面兩列為轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)，坐標(biāo)系為數(shù)學(xué)坐標(biāo)系。

通過以上兩種方法即可完成相同或者不同橢球下的影像重投影。

2.2Google Earth衛(wèi)星影像糾正

將投影轉(zhuǎn)換后的Google Earth影像導(dǎo)入Erdas Imagine軟件進(jìn)行糾正。糾正模型選擇Projective Transform，該模型可以基于DEM和控制點(diǎn)結(jié)合進(jìn)行糾正。DEM由既有地形圖中等高線和高程點(diǎn)生成，控制點(diǎn)在既有地形圖中選擇明顯地物點(diǎn)，平面及高程坐標(biāo)在圖中讀出。由于Google Earth影像無RPC參數(shù)文件，Projective Transform是最優(yōu)模型，精度較好，該方法要求控制點(diǎn)至少15個(gè)。為了保證糾正后影像與原始影像對(duì)比度一致，影像對(duì)比度調(diào)節(jié)方法設(shè)置成Min-Max，圖3是Erdas Imagine參數(shù)設(shè)置及糾正界面。

圖3　參數(shù)設(shè)置及糾正界面

下載的GoogleEarth原始影像可能為不同景衛(wèi)星影像拼接而成，故往往在拼接縫處有錯(cuò)開的現(xiàn)象，解決辦法是沿著錯(cuò)開區(qū)域?qū)⒂跋癫眉舫啥鄩K進(jìn)行糾正，再將糾正后的影像進(jìn)行拼接，缺少區(qū)域利用微軟等衛(wèi)星影像進(jìn)行填補(bǔ)。

2.3Google Earth影像分幅裁剪

糾正完的寬幅Google Earth衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)量較大，在AutoCAD中無法處理，可以利用AutoCAD制作圖幅，并將分幅圖框?qū)隚lobalmapper中，選擇閉合的面域圖框進(jìn)行影像分幅裁剪。

2.4AutoCAD自動(dòng)加載影像

通過AutoCAD插件自動(dòng)加載GeoTIFF影像，若影像較大，全部加載會(huì)導(dǎo)致CAD運(yùn)行緩慢，甚至卡死，可以將影像特性顯示設(shè)置為“否”，需要某一塊就顯示該幅影像為“是”。

Google Earth影像經(jīng)插入AutoCAD后，可進(jìn)行地物的修測(cè)更新。

2.5精度統(tǒng)計(jì)

通過對(duì)Google Earth衛(wèi)星影像進(jìn)行重投影、沿錯(cuò)開處裁剪、分塊糾正、重新拼接等處理后，與既有地形圖疊加，進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)分析。圖4是某項(xiàng)目無偏移下載的GoogleEarth衛(wèi)星影像經(jīng)以上方法處理后，與外業(yè)實(shí)測(cè)1∶1 000地形圖疊加情況。

圖4　衛(wèi)星影像與1∶2 000圖疊加

在糾正后的影像上量測(cè)明顯標(biāo)志地物點(diǎn)與實(shí)測(cè)地物點(diǎn)比較，精度統(tǒng)計(jì)如表1。

表1　衛(wèi)星影像量測(cè)地物點(diǎn)與實(shí)測(cè)地物點(diǎn)比例　m

從表1可見，糾正后的影像與實(shí)測(cè)地物點(diǎn)比較，平面精度優(yōu)于1 m。

3結(jié)論

通過全能下載軟件實(shí)現(xiàn)無偏移下載Googleearth影像，對(duì)影像實(shí)施重投影及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作，其后沿影像錯(cuò)開縫隙處裁剪，并利用大比例尺地形圖生成的DEM與量測(cè)明顯地物點(diǎn)作控制，對(duì)分塊影像進(jìn)行糾正，從而得到高精度正射影像，可用于地物的更新修測(cè)工作。經(jīng)多個(gè)項(xiàng)目試驗(yàn)，高山地區(qū)可滿足1∶10 000地物修測(cè)精度，丘陵及平坦地區(qū)可滿足1∶2 000地物修測(cè)精度。該技術(shù)流程具有較大的實(shí)用性，值得推廣應(yīng)用。

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中圖分類號(hào)：P237

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-7479(2016)01-0001-03

作者簡(jiǎn)介：王義(1975—)，男，2000年畢業(yè)于武漢測(cè)繪科技大學(xué)攝影測(cè)量與遙感專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師。

收稿日期：2015-11-27