衛星遙感數據的正射影像圖的制作

　　衛星遙感數據的正射影像圖的制作【1】

　　【摘 要】 隨著衛星遙感技術的斷發展，影像圖的成圖精度越來越來高。

　　衛星遙感技術融合了現代信息技術以及智能化遙感信息處理技術，其為城市規劃、了解區域環境等方面提供了技術支撐。

　　正射影像圖是利用DEM對衛星遙感影像進行微分糾正、輻射改正以及鑲嵌等，并依據規定對影像數據進行裁切，從而制作成正射影像圖。

　　【關鍵詞】 衛星遙感 影像圖 制作

　　隨著科學技術的快速發展，人類社會已步入數字化信息時代。

　　數字信息在促進我國國民經濟以及社會發展中發揮著重要作用。

　　傳統的數字正射影像生產過程主要包括：DEM的生成及數字正射影像的生成、內業的空中三角測量加密、外業控制點的測量、航空攝影等，在數字影像處理過程中，其耗時長、成本高，精確度低等特點[1]。

　　因此，傳統的地形圖已無法滿足快速發展的現代社會需求。

　　數字正攝像圖具有信息豐富、直觀性強、精確度高的特性，其正被廣泛應用于土地動態監測、道路設計、農田水利建設、防洪抗災等領域，隨著科技的飛速發展，高精確度的正攝影像圖對我國具有非常重要的意義。

　　1 數字正射影像圖的發展現狀

　　近年來，計算機技術及數字正攝影像圖生產技術迅猛發展，數字正射影像圖在城市規劃、建設及管理中發揮著重要作用。

　　數字正射影像圖正被城市規劃專家廣泛認同，其在實踐中的應用也得到進一步發展。

　　目前，城市在獲取基礎信息以及更新圖像數據庫時，大多采用數字正射影像圖。

　　自20世紀60年代以來，遙感一詞受到社會的廣泛關注。

　　遙感是指通過對遙遠地方的目標物進行探測，并對獲取的信息進行分析研究，進而確定目標物的特有屬性，以及目標物之間的關系[2]。

　　而衛星遙感影像是指運用現代衛星遙感技術獲取地球表面的客觀實在物，并對物體進行數據分析，然后制作成影像圖，最后服務于實際應用。

　　目前，世界各國政府及有識之士已達成“數字地球”的共識，他們都在為取得信息時代的戰略制高點兒付出巨大的努力。

　　在此背景下，我國也將“數字中國”提上議事日程，而“數字城市”是“數字中國”的重要組成部分，其在我國經濟發展中發揮著重要作用。

　　遙感信息是“數字城市”的重要內容，正影像圖的精確度關系著我國數字城市的發展進程。

　　隨著遙感信息技術的快速發展，人們對遙感信息的內在規律也日益了解，遙感信息已被廣泛應用與城市的多個領域中。

　　數字正射影像圖在規劃城市建設、提高城市環境及社會經濟效益方面起著非常重要的作用。

　　城市景觀模型是城市現狀的表現形式，其對于城市規劃中具有重要的作用。

　　傳統的城市景觀模型無法展現城市的真實情況，應用數字正射影像圖建立數字城市三維景觀模型，既提高了精度，又可多角度瀏覽城市景觀，為城市建設和國民經濟發展提供決策依據。

　　當前，利用遙感信息構建數字景觀模型的技術已日漸成熟，應用衛星遙感數據采集城市的平面信息并利用已有數字高程模型數據，可以制作成高精度的數字正射影像圖。

　　2 數字正射影像圖的制作存在的主要技術難點

　　2.1 攝像圖像拼接縫隙較明顯

　　當前，立體像對之間存在很大的灰度反差，如果重疊區域的鑲嵌線處理不當，那么，人們會發現一幅圖中存在幾條很明顯的反差縫隙，從而造成視覺上的不接邊。

　　因此，為了保證影像的質量，提高影像圖的額鑲嵌效果，作業員應在投影差較小的區域鑲嵌反差線，并盡可能選擇靠近街道、河流、公路等區域，并禁止利用向前線分割整體的建筑物。

　　在鑲嵌影像時，作業員應采用羽化的方式，并避免出現硬街邊。

　　完成影像鑲嵌后，作業員應開始對影像進行分幅，對于出現的雜點應進行再次處理。

　　2.2 建筑物變形嚴重

　　在對數字正射影像圖進行糾正時，大多采用平均高程建構地面圖形，并突出平均高程平面的建筑物。

　　由于高程建筑存在較大的投影差，因此，數字正射影像圖容易發生變形。

　　在采集突出建筑物的數據時，作業員應分別采集突出建筑物以及非突出建筑物，并保證這兩者的特征線不相交。

　　在刪除非突出建筑物特征線的數據時，作業員應對突出建筑物的特征線進行數據計算，并計算生成DEM，唯有這樣糾正影像，才能保證建筑物不變形;在刪除突出建筑物特征線的數據時，作業員應保留其特征線的數據，并計算生成DEM。

　　2.3 正射影像圖內色彩不均勻

　　利用衛星遙感進行圖像拍攝的過程中，其中間亮而四周暗，有些上邊亮而下邊暗，因此，在拍攝過程中，作業員如果對攝像圖片處理不得當，那么后期制作出的DOM色彩將失真，并出色彩不均勻的情況，其嚴重影像數據判斷。

　　當前，作業員在處理原理影像時，大多采用中科院的DUX航測影像處理軟件。

　　運用DUX航測影像處理軟件對原始影像的色彩進行勻光勻色。

　　勻光處理參數主要有兩類：一是確定有效范圍以及景物處理系數;二是調整影像的亮度、色彩、敏感度參數。

　　其具體步驟是：首先，對原始影像進行勻光處理;然后，成批打開相關影像數據，并分批進行勻光處理，在做勻色處理時，作業員應調整每條航帶首尾影像，并采用“λ自適應”進行調整;最后，根據調整紅啊的首尾影像對中間影像進行自動匹配，并分批處理勻色生成的影像。

　　3 數字正攝影像圖的制作原理

　　數字正射影像圖(Digital Orthophoto Map，縮寫DOM)是利用DEM對經過掃描處理的數字化航空像片或遙感影像(單色或彩色)，經逐像元進行輻射改正、微分糾正和鑲嵌，并按規定圖幅范圍裁剪生成的形象數據，帶有公里格網、圖廓(內、外)整飾和注記的平面圖[3]。

　　數字正射影像圖與我們平時看到的地圖不同，它是我們地面信息在影像圖上的真實反映，它不僅不存在變形，還比普通地圖豐富，其可讀性更強。

　　數字正射影像圖可作為背景信息，我們可從中提取所需的自然資源以及社會信息，其為防治自然災害以及規劃公共設施等方面提供了很多可要的依據。

　　數字正攝影像圖的制作原理是：依據正攝影像的特點，應用專業的地理信息遙感軟件對原有的影像圖進行輻射矯正以及幾何矯正后，它可以消除各種因畸形及位移誤差，從而獲得較為準確的地理細膩下以及各種衛星遙感數字正射影像圖。

　　當前，國內外使用的數字攝影測量儀主要是：Jx-4A全數字攝影測量系統，其是我國四維北京公司開發的測量系統;ImageS-tation工作站，它是美國Intergraph公司開發的測量系統;VituoZo系統，它是武漢適普公司開發的系統。

　　這些測量系統都能制作出各種比例的正射影像圖，而且，他們的制作原理是一樣的，他們都是對數字進行微分糾正[4]。

　　數字正攝影像圖的制作原理是：首先，依據影像紋理配成立體像對，在此基礎上，生成數字高程的模型;然后，對配成的像元進行數字微分糾正，并生成正射影像圖[5]。

　　這種制圖方式，可以保證圖像質量，并延長器成圖周期，其對作業員的綜合素質要求很高。

　　因此，在運用數字正射影像圖進行制圖時，作業員應深入了解全數字攝影測量系統，并提高自身計算機圖形圖像處理知識，從而不斷提高自身工作能力。

　　4 遙感正射影像圖的制作

　　4.1 收集原始衛星影像圖

　　近年來，遙感技術不斷發展，遙感衛星影像層出不窮。

　　在利用遙感方法制作圖時，原始衛星影像數據主要選用Ikonos、World View及QuickBird等。

　　這些影像數據具有文件數據量大、地面分辨率高、便于管理的優勢，因此，被廣泛應用于高精度正射影像圖制作。

　　4.2 影像圖的糾正、配準及融合

　　第一，利用GPS控制點對影像進行糾正。

　　利用衛星遙感數據制作正攝影像圖時，作業員采集到第一批衛星影像資料后，就開始對影像進行影像控制，并利用GPS做影像控制。

　　影像圖糾正的實質是對中心投影的影像數源進行正射糾正，并形成正射影像圖[6]。

　　作業員可利用現有的1：500、1：2000以及1：5000對地形圖資料進行影像糾正，在一定程度上可節約成本，縮短了工期，從而提高了工作效率，并確保了影像精確度。

　　第二，在完成影像糾正后，作業員應對多光譜影像進行配準。

　　影像配準的目的是識別兩幅或多幅影像之間的同名像點。

　　其中，影像配準的方法有：灰度配準;特征配準。

　　第三，在完成影像配準后，作業員應對不同分辨率的遙感圖像進行融合處理，并確保融合后的遙感圖像既具備良好的空間分辨率，有具有多光譜的特征，從而實現增強圖像的目的。

　　在融合圖像分辨率的過程中，作業員應配準前兩幅圖像并在處理處理過程中，選擇合適的融合方法。

　　只有精確地配準不同空間分辨率的圖像時，作業員才能得到滿意的融合效果。

　　第四，在支座遙感正射影像圖時，作業員應選用具備遙感影像配準標準的融合系統Cyberland，來對影像圖進行糾正、配準及融合。

　　當前，QcickBird全色影像以及QcickBird多光譜影像是應用較為廣泛的影像制圖軟件。

　　4.3 無縫鑲嵌影像圖

　　影像圖鑲嵌是指對若干幅相鄰的遙感數字圖像進行幾何鑲嵌、去重疊、色彩調整等數字化處理，然后將其拼合成一幅完整的新影像圖。

　　在應用遙感圖像時，幾幅影像圖的交接處可能會存在較大的縫隙，需多幅圖像才能覆蓋縫隙，因此，他們需要研究該區域的圖像配準，并將這些圖像鑲嵌氣力啊，從而更好得進行處理、分析及研究。

　　影像鑲嵌過程如下：

　　第一，確定影像重疊區域。

　　相鄰圖像的重疊區域是遙感圖像鑲嵌工作的實施地，也是其他工作的基準。

　　例如，影像色調的調整、影像的幾何鑲嵌、去影像重疊區都是以影像圖的重疊區作為基準的。

　　因此，影像圖之間的重疊區域的確定是否準確直接關系到影像圖鑲嵌的效果。

　　第二，調整影像色調。

　　影像圖的色調調整是遙感影像圖鑲嵌工作的重要內。

　　由于影像圖存在不同的時相以及不同的成像條件，再加上需鑲嵌的影像圖具有不同水平的輻射以及較大的亮度差異，必須對影像的色調進行調整。

　　如果不對影像圖進行色調色調，那么即使影像圖的幾何位置配準很優秀，鑲嵌在一起的影像圖也無法應用于實際工作中。

　　色調調整時影像制圖中的重要環節。

　　雖然有些遙感影像圖的成像時相與成像條件相接近，但是，衛星遙感器的隨機誤差會導致圖像的色調不一致，這將影像圖像的實際應用效果，因此必須對衛星遙感影像圖進行色調調整。

　　第三，圖像鑲嵌。

　　在完成重疊區域確定以及色調調整后，作業員可對相鄰影像圖進行鑲嵌。

　　圖像鑲嵌是指找出相鄰影像圖需鑲嵌圖像的重疊區的接縫線。

　　因此，重疊區域接縫線的質量直接關系到影像圖的鑲嵌效果。

　　在對影像圖進行鑲嵌的過程中，作業員即使對影像圖進行色調調整后，影像圖接縫處的色調也會不一致，因此，作業員需對影像重疊區域的色調進行平滑，提高鑲嵌的亮度，這樣才能保證影像鑲嵌后的無縫隙存在。

　　第四，在對影像圖進行鑲嵌的過程中，作業員應采用專業的影像處理系統。

　　ImageXuite是專業的影像處理系統，其影像勻光及鑲嵌功能較為強大。

　　作業員通過對影像圖進行勻光、勻色以及色調調整等，從而生成無縫鑲嵌的影像。

　　ImageXuite是影像圖鑲嵌的重要軟件，其在大多數情況下勻光效果顯著，并實現較好的無縫影像鑲嵌。

　　但是ImageXuite軟件具有一些缺陷，例如，對影像的調色功能不強，在勻光的所有影像都偏暗時，ImageXuite的處理效果不佳，這是，作業員需配以Photoshop軟件，通過運用Photoshop軟件對影像進行調整，直到較好效果，然后將調整好的影像作為主影像，最后再對其他影像進行勻光處理，經過這些程序后，作業員即可獲得一幅效果較好的影像圖。

　　5 結語

　　隨著科學技術的迅猛發展，衛星遙感技術取得了長遠的進步，其影像圖的成圖精度越來越來高。

　　目前，人類社會已步入數字化信息時代，數字信息在促進我國國民經濟以及社會發展中發揮著重要作用。

　　衛星遙感技術融合了現代信息技術以及智能化遙感信息處理技術，其為城市規劃、了解區域環境等方面提供了技術支撐。

　　正攝影像圖是利用DEM對掃描出的衛星遙感影像進行微分糾正、輻射改正以及鑲嵌等，并依據規定裁減出形象數據，從而形成影像圖。

　　數字正攝像圖具有信息豐富、直觀性強、精確度高的特性，其正被廣泛應用于土地動態監測、道路設計、農田水利建設、防洪抗災等領域，隨著科技的飛速發展，高精確度的正攝影圖對我國具有非常重要的意義。

　　參考文獻：

　　[1]孔娟，薛倩，錢躍磊，陳慧娟.淺析數字正射影像圖制作質量的改進[J].許昌學院學報，2012，(5)：120.

　　[2]李海洋，王麗英.基于PCI的遙感正射影像圖制作[J].礦山測量，2009，(4)：44.

　　[3]張玉方，歐陽平，程新文，蔡沖.基于LiDAR數據的正射影像圖制作方法[J].測繪通報，2008，(8)：44.

　　[4]姜淼，張麗霞，龔偉.正射影像地圖的制作方法與應用研究[J].測繪與空間地理信息，2009，(5)：150.

　　[5]劉利紅，吳海寬.基于立體像對的DEM提取和正攝影像正射影像圖制作研究[J].內蒙古科技與經濟，2011，(7)：101.

　　衛星遙感數據的正射影像圖的制作【2】

　　【摘要】衛星遙感是一種采用人們通過航空技術發射在地球外層空間的人造衛星對地球地面、地面以上的空間以及外層太空天體進行綜合性觀測的技術。

　　而衛星遙感所得數據在正射影像圖的制作上應用價值廣泛，本文通過闡述衛星遙感數據以及衛星影響圖的來源以及所具有的特征，并分析了衛星遙感數據用于制作正射影圖過程中出現的糾錯、配準以及最后統一融合的方法及原理，簡要介紹了正射影像圖的構型、調色以及去重疊等數據信息處理的方式和過程。

　　【關鍵詞】衛星遙感技術;數據;信息;正射影像圖;制作

　　引言

　　21世紀信息科技時代的到來，衛星遙感技術也在不斷的更新、完善之中。

　　目前的衛星遙感技術在用于制作正射影像圖方面效果顯著，并且成圖的精準度越來越高，遠遠超過比例尺地形圖的精準度。

　　衛星遙感技術在城市建設、城市規劃以及了解環境狀況和資源狀況方面具有強大的支撐作用。

　　采用衛星遙感技術制作的城市影像圖具有目標辨認難度小、內容清晰、比例尺大以及轉釋較容易的優勢，這項技術已經廣泛應用于社會生產和發展的各個層面。

　　該項技術還有助于治理生態環境、搜集專業信息、監測工程項目以及防止各種自然災害等工作的開展。

　　1.國內外普遍流行的衛星影像圖收集方式

　　隨著新科技革命的不斷深入，衛星遙感技術日新月異，目前國際上較為早期出現的衛星遙感技術是來自美國的Earth watch 衛星數據資源庫的QuickBird衛星影像，這款衛星影像的地面全色分辨率達到0.61m，成像款幅度達到16.5×16.5/km2，隨后美國相繼推出了Space imaging Ikonos和Land sat TM衛星遙感影像，這寬兩款衛星遙感較Earth watch的QuickBird的影像效果以及成像款幅度都有所提升。

　　俄羅斯生產了一款Spin-2衛星影像，這款衛星影像在地面分辨率方面雖然不及美國的Land sat TM衛星遙感，但是其成像款幅度可以達到200×300/km2卻與美國的三種衛星影響有明顯的優勢。

　　2.衛星影像圖的糾錯、配準以及統一融合

　　2.1 數字糾錯

　　光學糾錯儀是一款用于將航拍模擬攝影片轉化為平面圖的工具，主要適用于傳統的框架模幅式的航拍攝像畫面的數字影像[1]。

　　現階段出現了許多新鮮的衛星數字遙感技術，這些技術的影響數據采用傳統的光學糾錯儀就不能很好地轉化。

　　因此，數字微分糾錯技術由此誕生。

　　這是一項通過地面的有效參數以及數字地面的基本雛形，在設置適當的構想公式，并依據適當的數學模型控制范圍和控制點將航拍攝像畫面的數字影像轉化為正射影像圖的。

　　這種技術不僅簡單、方便，而且適用范圍較廣，已經成為國內外普遍使用的數字糾錯技術。

　　2.2 影像糾錯

　　在影像糾錯過程中首先要明確兩點：

　　其一，GPS控制點是影像糾錯的關節點。

　　其二，采用相應的比例尺糾錯是完善影像糾錯的后續工作。

　　在利用遙感衛星數據制作正射影像圖時，首先利用GPS的各個方位的控制點將影像的大致形體構造穩定，然后手動微調影像控制畫面。

　　最后在根據不同的比例尺的標準(一般以1：5000、1：2000、1：500為參考標準)，對已經做好影像畫面的地形圖資料最后的影像糾錯[2]。

　　在明確這兩個關鍵點后，制作出來的正射影像圖必然更加逼真、精準。

　　2.3 多光譜影像的配準

　　在應經完成糾錯的影像資料上在加以多光譜影像的配準，換句話說就是兩幅或者兩幅以上的影像進行對比、匹配，找出差異點，并在最終定稿的影像資料上進行補充。

　　多光譜影像的配準一般根據特征和灰色度來進行。

　　2.4 影像的統一與融合

　　影像的統一與融合是指，將不同分辨率的衛星遙感數據影像資料進行統一并融合處理，經過統一融合處理過的影像資料其空間分辨率較高、目標識別較容易、有具有多光譜的效果，讓人初次看上去就有生動形象的畫面感[3]。

　　在進行這部分操作的關鍵在于影像數據的糾錯以及多光譜影像的配準，只有這兩個步驟做到完備，那么影像的統一融合效果就會更佳。

　　3.衛星影像圖的構型

　　衛星影像正射圖的制作是一項極其復雜、涉及面廣泛的工作，主要包括前期的衛星遙感影像數據資料的采集，數字與圖像資料的糾錯、多光譜影像的配準、影響的統一和融合以及影像制作后期對重疊區、色調以及圖像的調整和嵌入等[4]。

　　圖像的調整和嵌入需要將大量分辨率不同、形狀不同、研究區和交界處不同的圖像資料整合起來，再進行糾錯、配準和最后圖片的鑲嵌。

　　因此，制作一幅效果良好、比例均衡的數字影像鑲嵌圖要經歷以下三個步驟。

　　首先，找準重疊區。

　　衛星影像正射圖的制作過程中面對大量的圖片，可能會出現研究區域重疊、交接處重疊或者圖形重復等情況，這些情況是非常常見的。

　　但是如何將這些重疊區尋找出來并在圖形資料中標記，有利于后期的圖像鑲嵌呢?這里就必須要注意到以下兩個方面：其一，找準相鄰圖像的重疊區域;其二，確定重疊區域后要以不同的記號標注。

　　其次，調整色調。

　　調整色調是正射影像圖制作中一個重要環節，不同分辨率、不同成像條件或者圖片之間存在許多差異的圖像，由于要實現衛星影像正射圖的完整效果，因此鑲嵌的圖像的差異性較大、輻射水平不同的話，會嚴重因想到圖像形成的最后質量，圖像的光感度、亮度的差異也就會千姿百態，不能夠成為一幅比例均衡的衛星影像正射圖。

　　因此，這個環節中要注重圖像色彩、色調的調節。

　　因此，在調節色彩和色調時要尋找顏色相近、色調差異小的圖像，而色彩差異較大的圖像，要采用專門的技術對其進行調整，以實現整體效果。

　　最后，圖像嵌入。

　　在確認重疊區和調整色調兩個步驟完成之后，就是最后的圖像嵌入工作了。

　　這個環節必須要注意的就是尋找色彩相近、位置相鄰的圖像進行鑲嵌，嵌入時須在兩幅待嵌入的圖像中確認一條連接縫合線。

　　這條連接縫合線的質量與最后圖像嵌入的效果好壞息息相關，因此連接縫合線的選擇必須萬無一失。

　　兩幅嵌入的圖像在嵌入過程中在連接縫處也許會出色調不一致的情況，這時必須利用亮度潛入的方法對兩幅的圖像的色調進行最后的調整，調整至視覺感官和諧為止，這樣一來，連接縫合處的破綻才不至于一眼就能探出。

　　4.結束語

　　衛星影像正射圖的制作是一項極其復雜、涉及面廣泛的工作，主要包括前期的衛星遙感影像數據資料的采集，數字與圖像資料的糾錯、多光譜影像的配準、影響的統一和融合以及影像制作后期對重疊區、色調以及圖像的調整和嵌入等。

　　利用衛星遙感數據來制作正射影像圖時，在實施數字與圖像資料的糾錯、多光譜影像的配準、影響的統一和融合這三項操作時一般使用真悶的遙感影像操作軟件Cyberland，在進行影像制作后期對重疊區、色調以及圖像的調整和嵌入這三項操作時，一般采用專業的影像處理系統ImageXuite。

　　參考文獻

　　[1]林躍春，王睿.淺談數字正攝影像的制作技巧與心得[J].測繪與空間地理信息，2011(34)：110.

　　[2]劉鵬，黃國清，車風.淺談高質量數字正射影像圖的制作[J].城市勘測，2012(5)：80.

　　[3]答星.基于OrthoVista 的數字正射影像快速成圖的方法研究[J].測繪通報，2011(8)：54-56.

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