李之光

（河北省第三測繪院 河北省石家莊市 050000）

引言

隨著科技的不斷發(fā)展，世界各國對于遙感技術(shù)的重視程度不斷加大，致使許多類型的高分辨遙感衛(wèi)星不斷出現(xiàn)，這些衛(wèi)星在資源勘察、災(zāi)害預(yù)防、疾病控制以及城市規(guī)劃等多個(gè)角度與學(xué)科運(yùn)用開來，為人們提供了更加高速、快捷的圖像與數(shù)據(jù)信息。而現(xiàn)階段WORDVIEW-2是擁有著最高空間分辨率商業(yè)衛(wèi)星，該類衛(wèi)星一共有三個(gè)等級(jí)分別為：正射糾正級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)級(jí)以及基礎(chǔ)級(jí)，現(xiàn)階段由于RFM或RPC組成的有理函數(shù)模型與其他類型的傳感器模型比較而言有著更強(qiáng)的適用性與更高的精準(zhǔn)度，由此得到了更多人們的關(guān)注，有關(guān)人員在該技術(shù)上已有了一定的研究成果。

1 遙感圖像幾何畸變

圖像的幾何畸變是說在獲取遙感圖像的過程中，圖像由于受到多種因素的影響，打亂了原有的目標(biāo)物的相對位置關(guān)系，從而嚴(yán)重影響圖像精準(zhǔn)度的問題，通常情況下造成圖像幾何畸變的原因有以下幾種：

（1）由于我國古代關(guān)于地球形態(tài)的假設(shè)“天圓地方”被否定，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，我們都知道地球是一個(gè)中間略鼓、兩端略扁的不規(guī)則球體，那么是球體就會(huì)受到球體曲率的影響，如果在星下點(diǎn)視場角比較小的情況下，那么這時(shí)地球曲率我們可以忽略不計(jì)，但當(dāng)產(chǎn)生誤差的情況下我們可以將其近似于航空像片像點(diǎn)位移的原因，從而影響遙感圖形的精確性。

（2）由于傳感器幾何形態(tài)的不同也會(huì)產(chǎn)生一定程度上的畸變，通常情況下傳感器是有以下幾種形態(tài)，即全影投影、中心投影以及平行投影等等多種不同的形式，而形式的不同也會(huì)在實(shí)際成像的過程中產(chǎn)生差異。

（3）因?yàn)閭鞲衅鞣轿辉氐淖兓鶎?dǎo)致的。

（4）我們都知道地球不僅僅在圍繞太陽進(jìn)行公轉(zhuǎn)，也要時(shí)時(shí)刻刻自傳，這樣才有了白天與黑夜的不斷交替，但是自傳速度對于掃描成像會(huì)造成一定影響，產(chǎn)生圖像平行錯(cuò)動(dòng)，但瞬時(shí)光學(xué)成像遙感是不受地球自轉(zhuǎn)限制的。

2 幾何校正的原理與方法

一般情況下我們常用的校正方法中有兩個(gè)較為核心的思想，具體如下：

2.1 選擇控制點(diǎn)

在遙感的地形圖上或者是遙感圖像上要對同名控制點(diǎn)進(jìn)行選擇，這樣才能夠奠定地圖與圖像之間正確的投影關(guān)系，這些控制點(diǎn)的作用十分重要，由此要選擇圖中相對特殊的點(diǎn)，如山峰最高點(diǎn)、河流交叉點(diǎn)等等。

選取同名控制點(diǎn)的作用就在于可通過已知坐標(biāo)以及有限量的控制點(diǎn)來進(jìn)行多項(xiàng)式的解答，從而確定相對適合的交換函數(shù)，最后將各個(gè)像元帶入到多項(xiàng)式的計(jì)算之中，從而達(dá)到圖像糾正的效果。

2.2 建立整體映射函數(shù)

我們可根據(jù)地面控制點(diǎn)的數(shù)量以及圖像的幾何畸變性質(zhì)來進(jìn)行校正模型的確定，這樣才能對地圖和圖像的空間變換關(guān)系進(jìn)行確認(rèn)，其中可能可用的方法有很多，如多項(xiàng)式法、有理函數(shù)法等等。搖桿影像的數(shù)字糾正是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對圖像中的各個(gè)像元進(jìn)行糾正處理，處理的過程一般包含兩個(gè)方面，即像元灰度值重新計(jì)算與采樣以及像元坐標(biāo)交換。

2.2.1 進(jìn)行坐標(biāo)交換的兩種方法

進(jìn)行坐標(biāo)交換必須要在已經(jīng)確定好原始圖與校正圖之間的坐標(biāo)關(guān)系基礎(chǔ)之上，其主要確定方法有以下兩種：

間接法：這種方法是以空白圖像陣列為基礎(chǔ)，該式子中x，y為P點(diǎn)原始圖像的行數(shù)和列數(shù)，而X，Y為P在新圖像中的坐標(biāo)（即地面坐標(biāo)系），對每個(gè)像元P（X，Y）在原始圖像中的的位置 P（x，y）進(jìn)行有效計(jì)算，之后將計(jì)算后得出的該像元點(diǎn)的灰度值反饋給P（X，Y）。

直接法：這種方法是建立在原始圖像陣列的基礎(chǔ)之上，對其中的每一個(gè)像元按照一定順序分別計(jì)算，并將計(jì)算糾正后的數(shù)據(jù)輸出到圖像坐標(biāo)中。

2.2.2 遙感圖像的灰度重新采樣內(nèi)插

為了充分保障校正后輸出的圖像中的像元能夠與輸入的未校正圖像進(jìn)行對應(yīng)，由此我們依據(jù)具體選用的校正公式來對輸入圖像進(jìn)行重新排序。

通常情況下有以下幾種方法：即雙線性內(nèi)插法、近鄰法等，現(xiàn)階段運(yùn)用最多的就是第二種方法。最近鄰域法具體是運(yùn)用離投影點(diǎn)最近的像元中的灰度值來進(jìn)行像元灰度的輸出。

2.3 遙感圖像數(shù)字糾正方法

在進(jìn)行糾正的過程中，可采用的函數(shù)類型有很多中，如剛才提到過的多項(xiàng)式法、有理函數(shù)法等等，一般情況下采用最多的就是多項(xiàng)式方法，在此針對高分辨率衛(wèi)星的糾正中，擁有較高精度的共線方程糾正方法進(jìn)行討論。

在運(yùn)用共線方程模型的過程中，需要對衛(wèi)星傳感器參數(shù)以及星歷參數(shù)等數(shù)據(jù)來對衛(wèi)星飛行瞬間成像的地面與影像坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行分析，是一種精確的物理模型，而在正射校正中所運(yùn)用的物理模型是保障各類衛(wèi)星影像的嚴(yán)格物理模型，但物理模型會(huì)根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的不同而產(chǎn)生差異。在影響測試角度較大或地區(qū)地勢起伏較大的地區(qū)，都能在衛(wèi)星嚴(yán)格軌道模型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，參照衛(wèi)星傳感器參數(shù)以及軌道參數(shù)等進(jìn)行較為嚴(yán)密的物理模型糾正。

3 SPOT5正射校正實(shí)驗(yàn)

SPOT-5中的物理模型涵蓋了地球與衛(wèi)星之間的高度、坐標(biāo)、軌道等位置關(guān)系信息以及衛(wèi)星姿態(tài)、地球模型、傳感器參數(shù)與圖像參數(shù)等等，我們能夠利用這些有效數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感圖像的正射校正。

我們將一個(gè)地區(qū)比例尺為1：10000的地形圖作為基準(zhǔn)，采取其中一塊區(qū)域的10m分辨率為DEM，運(yùn)用地面控制點(diǎn)修正投影參數(shù)RPC方法對該地區(qū)的某日所得到的SPOT5中的10m分辨率的多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，其中滿足精度要求的控制點(diǎn)達(dá)到9個(gè)。

4 結(jié)束語

綜上所述，對遙感衛(wèi)星影像數(shù)字進(jìn)行糾正有多種方法，但是我們應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求選用作為合適的方法有效提升校正的精準(zhǔn)性，提升圖像數(shù)據(jù)的可靠性。實(shí)驗(yàn)證明，將RPC模型與DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，所得到的糾正結(jié)果有著很高的精確性，有關(guān)人員要不斷研究與探索精準(zhǔn)度更高的算法模型，為該技術(shù)的發(fā)展提供更多的理論與實(shí)踐支撐。

[1]邵俊.基于RPC模型的CBERS 02B衛(wèi)星HR相機(jī)遙感影像幾何糾正[D].北京：中國空間技術(shù)研究院，2009.

[2]秦緒文.基于拓展RPC模型的多源衛(wèi)星遙感影像幾何處理[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2007.