馬莉莎

（河北省第三測繪院 河北省石家莊市 050000）

引言

地球是一個(gè)特殊的球體，它不是規(guī)矩的圓形，所以在實(shí)際測量的過程中我們要考慮到地球曲率、地球自傳以及衛(wèi)星姿態(tài)等影響因素對于圖像產(chǎn)生的幾何畸變影響，由此就需要我們采用合適的方式進(jìn)行幾何校正，從而能夠消除這些影響因素而導(dǎo)致的圖像幾何畸變，這樣才能夠讓標(biāo)準(zhǔn)圖像或含有特定投影與坐標(biāo)系統(tǒng)的地圖能夠符合有關(guān)配套要求，并保障其具有的空間參數(shù)特性涵蓋空間像素坐標(biāo)的變化與計(jì)算，這其中含有遙感圖像的處理工作以及數(shù)字微分與光學(xué)糾正。光學(xué)矯正采用的時(shí)間比較靠前，該技術(shù)能夠用于遙感圖像的早期處理上，其主要目的就是對框幅式的膠片航空影像進(jìn)行必要的糾正，但現(xiàn)階段已經(jīng)很少使用了?，F(xiàn)在很多由動(dòng)態(tài)方式得到的遙感影像能夠達(dá)到完全糾正的效果，只能保障其近似性，如何提升糾正的精準(zhǔn)性這是有關(guān)人員應(yīng)該思考的問題。

1 圖像幾何校正

幾何校正是指由裝載遙感裝置的遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式（通常指的飛行姿態(tài)）產(chǎn)生的差異性，以及地球曲率與自傳等因素而導(dǎo)致的圖像幾何畸變。如果想要對這種畸變進(jìn)行校正，有效提升原始圖像的精準(zhǔn)性，就要將遙感圖像投影到一個(gè)已經(jīng)既定好的地理坐標(biāo)系中，這樣才能為校正工作提供基礎(chǔ)工作面，之后在采用相應(yīng)的校正多項(xiàng)式以及共線方程等公式，并在圖中計(jì)算出地理坐標(biāo)，從而保障校正的精準(zhǔn)性。

正射校正的方法有很多中，但最為重要的兩種還是嚴(yán)格物理模型以及通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。第一種嚴(yán)格物理模型最具有代表性的就是共線方程，但為了保障共線方程的精度，就需要有更多的數(shù)據(jù)支持，如傳感器的軌道參數(shù)等；而第二種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮趯?shí)際應(yīng)用的過程中就顯得比較靈活，只要確?？刂泣c(diǎn)的數(shù)量滿足需要?jiǎng)t可以獲得正射影像，但是擁有這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，這種方法還存在著很多局限性，其精度常常會(huì)受到很多因素的控制與影響。現(xiàn)階段應(yīng)用最多的還是基于立體像對的數(shù)字?jǐn)z影測量方法。但在實(shí)際工作的過程中，立體像對遙感影像獲取成本較高，且技術(shù)要求更高，現(xiàn)階段針對這方面的研究中，對于算法差異的研究較少，不能很好的保障糾正遙感成像的速度與精準(zhǔn)度。

2 正射校正的主要算法

2.1 共線方程模型

在攝影測量之中，最為基礎(chǔ)的就是共線方程，也是現(xiàn)階段研究數(shù)量最多、使用面最廣的幾何模型。對于共線方程的校正方法是基于傳感器成像時(shí)遙感平臺(tái)的飛行姿勢與位置來的計(jì)算與模擬之上，對成像瞬間的像方空間與物方空間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)定，因此，該方法普遍被認(rèn)為是現(xiàn)代校正方式里精準(zhǔn)度最高的。在共線方程中，通常情況下有兩種情況，即姿態(tài)參數(shù)與軌道參數(shù)的已知與未知。現(xiàn)階段對于共線方程的研究主要在計(jì)算方位元素的過程中，并針對其中的問題提出了諸多算法，如合并相關(guān)項(xiàng)、阻尼最小二乘法，雖然這些方法在研究的過程中很難呈現(xiàn)出滿意效果，但卻能滿足正射校正的諸多要求。

2.2 基于仿射變換的嚴(yán)格幾何模型

現(xiàn)階段，高分辨率遙感影像研究已經(jīng)成為一個(gè)焦點(diǎn)話題，出現(xiàn)了很多服務(wù)于高分辨率遙感影像的處理技術(shù)，這其中基于仿射變換的幾何模型以及有理函數(shù)模型就是一種較為突出的代表。

高分辨率衛(wèi)星傳感最主要的特點(diǎn)就是窄視場角與長焦距，通過各種方法我們發(fā)現(xiàn)，在這種成像關(guān)系中，如果采用共線方程來進(jìn)行描述，則會(huì)加強(qiáng)定向參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性，從而對其成像的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性造成很大的影響。

2.3 改進(jìn)型多項(xiàng)式模型

這種改進(jìn)型多項(xiàng)式的傳感器模型是一種相對較簡易的通用成像傳感模型，其運(yùn)行原理較為主觀，且計(jì)算相對簡單，尤其是在地面狀況較好，高低起伏不大的情況下，成像的精準(zhǔn)度會(huì)大大提升。改進(jìn)多項(xiàng)式模型的基本方法是采用運(yùn)用影像自身的變形規(guī)律對其進(jìn)行數(shù)字模擬，而不是利用成像幾何過程。我們可以把這類遙感圖像看成是對圖像的扭曲、旋轉(zhuǎn)、彎曲以及平移等方式及更高層次的基本變形作用到一起的方式。

2.4 有理函數(shù)模型

這種模型是近些年才得到更多有關(guān)人員的注意，特別是當(dāng)IKONOS衛(wèi)星發(fā)射成功之后，對該理論方法的建設(shè)與研究提供了強(qiáng)有力的實(shí)際保障，對此，國際攝影測量與遙感協(xié)會(huì)專門成立了有關(guān)該項(xiàng)目的研究單位，專門來研究RFM校正的穩(wěn)定性與精確性等問題。有理函數(shù)是指將各類不同的傳感幾何模型用一種更為廣義的方法進(jìn)行闡述與表達(dá)，這種表達(dá)方式更為精準(zhǔn)，該項(xiàng)技術(shù)可適用于各類傳感器之上，有著很強(qiáng)的適用性，還能夠服務(wù)于最新型的航天航空傳感器。該技術(shù)雖然有著能提升模擬精準(zhǔn)度的多種參數(shù)，但它也存在一定弊端，即它的模型結(jié)算過程比較復(fù)雜，在實(shí)際操作的過程中會(huì)有著龐大的運(yùn)算，并且對控制點(diǎn)的數(shù)量有著相對較高的要求，需要控制點(diǎn)分部位置均勻，否則在實(shí)際運(yùn)行的過程中就會(huì)出現(xiàn)問題。

2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法

通過數(shù)學(xué)函數(shù)為基礎(chǔ)得到的原始畸變圖像的校正空間與像方空間的坐標(biāo)關(guān)系是組成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法的重要原理。通常情況下我們所得到的遙感圖像正射校正函數(shù)有著很強(qiáng)的非線性與不確定性，由此想用精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表達(dá)有著一定的難度，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法的主要特點(diǎn)就是能夠通過模擬來接近任何非線性復(fù)雜對應(yīng)關(guān)系，據(jù)此來說，該方法的可行性十分高，但是現(xiàn)階段該方法缺少系統(tǒng)性的研究。

3 結(jié)束語

綜上所述，遙感影像正射校正方法是解決現(xiàn)實(shí)問題的必要手段，當(dāng)控制點(diǎn)與已有數(shù)據(jù)相同的狀態(tài)下，采用有理函數(shù)模型能夠得到更為精準(zhǔn)的效果；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正方法雖然自身還存在一定缺陷，但如果我們能夠把握好控制點(diǎn)的數(shù)量，多測驗(yàn)幾次，依然能夠得到精準(zhǔn)性較高的遙感圖像。由此我們在實(shí)際操作的過程中要考慮到多種因素的不同而產(chǎn)生的差異，采用科學(xué)、適用的算法來確保正射圖的制作質(zhì)量。

[1]李衛(wèi)國，高飛.基于QuickBird衛(wèi)星遙感影像的幾何糾正方法對比[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，35（2）.

[2]李爽，李小娟，孫英君，等.遙感制圖中幾何糾正精度評價(jià)[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，29（6）：89～92.