梁 一

（1. 福建省制圖院，福建 福州 350003）

隨著遙感技術的發(fā)展和進步，高分辨率正射遙感影像已成為自然資源調查監(jiān)測的重要數(shù)據(jù)源。大數(shù)據(jù)時代的衛(wèi)星、航空遙感獲取影像資源日益豐富，遙感技術在災害應急保障、環(huán)境質量監(jiān)測、數(shù)字城市建設等越來越多的領域發(fā)揮重要作用，其質量好壞直接關系著相關業(yè)務開展的順利與否[1]。因此通過三調正射影像生產(chǎn)建立一套快速、質優(yōu)的生產(chǎn)解決方案，提高遙感數(shù)據(jù)處理的技能，可為服務自然資源管理打下堅實的技術基礎[2]。研究正射影像的生產(chǎn)全過程以及質量問題分析和技術方法優(yōu)化等內容，對完善、解決方案具有重要意義。

1 生產(chǎn)區(qū)域與基礎資料

本研究生產(chǎn)區(qū)域包括福建省漳州、廈門、龍巖三市共計22個縣，漳州、廈門位于閩南沿海地區(qū)，總面積共計約3.29 萬km2，海域面積約2.25 萬km2，有500多個島礁。地形由北西向東南傾斜，主要地貌依次有中低山、丘陵、臺地、沖海積平原等[3-4]。龍巖位于閩西山區(qū)，全市總面積約19 000 萬km2，山地、丘陵約占總面積的95%，地勢由東北向西南傾斜[5]。

根據(jù)作業(yè)區(qū)域及技術要求收集生產(chǎn)相關的基礎資料，主要包括：①DEM 數(shù)據(jù)，包括現(xiàn)勢性為2017年的1∶2 000 比例尺DEM，地理國情普查1∶10 000比例尺DEM 等；②參考控制資料，包括全省基礎測繪1∶10 000 衛(wèi)星正射影像，全省農(nóng)經(jīng)權確權工作1∶2 000 航攝影像成果，廈門市1∶5 000比例尺衛(wèi)星正射影像圖，以及廈漳周邊海域谷歌影像；③國家下發(fā)的多源遙感影像，主要有BJ2、GF2 等國產(chǎn)衛(wèi)星影像，GJ1、WV3/4 等國外高分衛(wèi)星影像。④其他輔助影像。

2 總體技術路線

以優(yōu)于1 m 為主的多源衛(wèi)星影像和控制資料等為基礎數(shù)據(jù)，首先對全色影像采取密集和稀疏匹配相結合的方法進行區(qū)域網(wǎng)平差，然后將全色影像與多光譜影像進行配準，配準后進行影像融合和正射糾正，最后對影像進行圖像增強、鑲嵌裁切，經(jīng)成果質量全面檢查合格后提交驗收[6]（如圖1）。

圖1 總體技術流程

3 質量分析與控制

3.1 主要問題分析及處理

1）原始影像數(shù)據(jù)問題：①kompsat、Pleiade 等影像初始位置不準確，與周邊重疊影像偏差超限，無法匹配出正確的控制點和連接點，原始rpc 文件可能存在問題。因此在選片時剔除此類影像，尋找質量高的其他衛(wèi)星影像替換。②原始數(shù)據(jù)存在云霧、陰影、條帶、噪點、曝光過度、紋理模糊等數(shù)據(jù)問題，可通過選用盡量不遮擋重點調查地類的影像，將對作業(yè)的影響降到最小。對于有薄云、薄霧覆蓋，但地物可見的數(shù)據(jù)，通過勻光勻色的技術手段消除云霧影響。城區(qū)高大建筑物存在陰影的，盡量選用側視角較小和獲取時間較優(yōu)的原始數(shù)據(jù)減小地物陰影的影響。對于原始影像存在噪點的，大部分可用其他影像代替或修改。曝光過度情況可通過曝光抑制的技術手段處理。

2）生產(chǎn)過程中問題：①地物拉花。由于DEM 精度差或原始影像側滾角偏大等原因造成地物拉伸，可通過內插法重新糾正DEM進行修改。②扭曲變形。處理方法：可對扭曲處通過PhotoShop 軟件重新糾正影像進行修改[7]。③色彩不一致。由于原始影像數(shù)據(jù)多源，不同類型色彩差異較大，勻色后還是會存在差異，在鑲嵌過程中盡量處理，確保圖面接邊處盡量過渡自然。④影像鑲嵌問題。編輯過程中部分區(qū)域由于地物變化大、影像模糊、色彩、陰影等問題導致修編困難。處理方法是首先保證質優(yōu)影像置頂，編輯時選擇性繞開問題區(qū)域（包含人工地物、水體等），沿線性地物且紋理差異不大的位置編輯，保持人工地物的完整性和合理性。⑤接邊精度超限問題。由于地物變化導致鑲嵌線未繞開人工地物或影像糾正精度不達標等原因造成的接邊差超限。處理方法：對由于局部地形變化或人工地物接邊差超限的接邊問題，可通過編輯鑲嵌線來解決。對可能是影像糾正精度不達標原因造成的接邊問題，需分別對接邊兩側的正射影像精度進行檢查。如兩側精度均滿足技術要求，需對接邊影像進行接邊差改正，達到接邊精度要求；如果兩側精度不滿足要求，則需重新對影像進行正射糾正[8]。

3）其他問題。①海域控制問題：海域部分缺乏高精度參考DOM 和DEM 數(shù)據(jù)，可通過下載相對精度較高的數(shù)據(jù)作為控制參與生產(chǎn)。②元數(shù)據(jù)問題：少量數(shù)據(jù)層與技術規(guī)程要求屬性項、屬性內容不符，處理辦法有理清要求、統(tǒng)一模板、著重檢查、保證準確。

3.2 影像質量控制

國土調查對調查精度的要求較高，保證調查精度的前提是調查底圖的精度要有基礎。此問題涉及范圍較廣，包括原始衛(wèi)片的入射角度、影像質量、軌道參數(shù)以及參考影像的精度，DEM高程的精度等問題（由圖2所示）。以下幾點為本次正射影像生產(chǎn)過程中質量控制的主要問題。

圖2 控制點匹配

1）區(qū)域網(wǎng)平差方法。多源影像匹配是衛(wèi)星數(shù)據(jù)幾何精校正的關鍵。為提高匹配的可靠性，達到提取高精度控制點位的目的，結合生產(chǎn)軟件功能和特性，制定出多源影像高精度協(xié)同區(qū)域網(wǎng)平差的方案。主要技術方法有：①控制點匹配：先對全部影像采取單景模式進行稀疏匹配；沒有匹配上點的影像采取重疊區(qū)模式再密集匹配；若點位仍稀疏，可再進行人工刺點；對于投影差大的不建議刺點。人工加點要反復迭代平差，并進行點位微調。②連接點匹配：先采用多源影像匹配方案，再采取中密度匹配模式再次匹配。

2）DEM數(shù)據(jù)處理。參考DEM數(shù)據(jù)與原始影像本身存在現(xiàn)勢性差異，運用不同尺度和采樣間距的DEM 生產(chǎn)的DOM 圖面效果和平面精度也都有差異，況且地形復雜度高的DEM 數(shù)據(jù)成果本身也會存在高程異常的問題，故對DEM 數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚硎潜匾摹?/p>

城市的發(fā)展進步伴隨著新區(qū)的開拓和基礎設施的建設，比如：新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商品樓盤、高架立交橋、道路等，隨之地形也會發(fā)生很大的變化。DEM數(shù)據(jù)不能及時更新就不能表達現(xiàn)勢的地面高程，在影像糾正中就會出現(xiàn)地物變形扭曲，因此需要采取適當?shù)姆椒ㄌ幚韱栴}：①局部置平。對道路、房屋、橋梁等變形扭曲地物可通過等高線局部置平，避免堆積的方法進行處理；②區(qū)域平滑?？赏ㄟ^DEM內插方法達到局部平滑處理，能保證影像（尤其是山區(qū)）紋理不拉花變形；③DEM 局部重構。人工采集高程異常附近特征高程點、線，利用軟件重構局部匹配錯誤的高程點，解決高程異常問題，如圖3所示。

圖3 DEM局部處理和影像糾正

3）影像鑲嵌優(yōu)化。影像鑲嵌除了要解決技術要求注意的問題之外，還要尋求在沒有合適的生產(chǎn)工具的情況下，如何優(yōu)化資源配置。由于不同生產(chǎn)軟件之間存在參數(shù)及設置不兼容不一致的情況，導致影像在不同顯示和拼接狀態(tài)下存在色彩差異和接邊問題。解決辦法：一是分析不同軟件之間的共性和差異，發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造不同軟件兼容使用的條件；二是通過比對分析同一軟件內相似功能及參數(shù)配置，尋求符合技術要求的最佳輸出結果；三是反饋軟件漏洞及時調優(yōu)修復解決。

4）成果質量檢查。質量檢查內容包括各個批次成果生產(chǎn)所引用的技術標準和作業(yè)路線是否正確，平面精度、影像質量是否符合設計要求，相關文檔、附件資料是否齊全，時間精度、附件質量是否符合規(guī)定要求。其中重點檢查平面精度和影像質量，DOM成果數(shù)據(jù)利用已有影像成果提取同精度點檢查平面精度。經(jīng)檢測精度統(tǒng)計平面精度的平面位置中誤差和接邊誤差，保證滿足正射影像平面幾何精度達到1∶10 000成圖精度的技術要求。

4 結 語

數(shù)字正射影像圖是三調主要的數(shù)據(jù)源，也是成果的重要組成部分，高質量的正射影像成果在三調工作中發(fā)揮重要作用。在三調影像生產(chǎn)全流程中通過持續(xù)的質量分析和檢查，找準問題主要根源，有效追蹤和把控各個環(huán)節(jié)的質量，解決了多源衛(wèi)星遙感影像生產(chǎn)過程中諸多技術難點。在今后影像生產(chǎn)工作中應繼續(xù)加強成果質量的控制，不斷提高生產(chǎn)技術水平，完善質量管理體系，為后續(xù)自然資源調查監(jiān)測業(yè)務提供快速準確的數(shù)據(jù)源和技術保證。