國土資源更新調(diào)查底圖生產(chǎn)中QuickBird影像數(shù)據(jù)處理方法研究

趙建輝

(新疆維吾爾自治區(qū)第二測繪院，新疆烏魯木齊830002)

國土資源更新調(diào)查底圖生產(chǎn)中QuickBird影像數(shù)據(jù)處理方法研究

趙建輝

(新疆維吾爾自治區(qū)第二測繪院，新疆烏魯木齊830002)

在我國國土資源二次更新調(diào)查中，利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)生產(chǎn)土地調(diào)查工作底圖的作業(yè)中涉及大量QuickBird影像數(shù)據(jù)處理。利用DEM、RPC參數(shù)、LPS模塊對影像做正射糾正、局域網(wǎng)平差，可滿足生產(chǎn)1∶10 000 DOM的精度要求，并通過項目的實施，對QuickBird影像數(shù)據(jù)批量處理的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

高分辨率遙感影像;LPS正射校正;影像鑲嵌;色彩調(diào)整

一、引 言

在我國國土資源二次更新調(diào)查中，采用高分辨率QuickBird衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)生產(chǎn)土地更新調(diào)查的工作底圖，以達(dá)到高速、高效的生產(chǎn)模式，提高生產(chǎn)效率。QuickBird衛(wèi)星影像分辨率為0.61 m，生產(chǎn)的1∶10 000數(shù)字正射影像(DOM)清晰度高，能夠滿足土地更新調(diào)查的要求。新疆面積大，涉及大量的QuickBird衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的處理，并且地形有高山區(qū)、沙漠戈壁，因此在影像糾正方面遇到了許多問題。筆者利用LPS模式對影像數(shù)據(jù)作局域網(wǎng)平差，解決了大量影像數(shù)據(jù)批量糾正的問題，既滿足了精度要求，又提高了生產(chǎn)效率。

二、基礎(chǔ)資料準(zhǔn)備

1)數(shù)字高程模型(DEM)和地面控制點(diǎn)是影像正射糾正的基礎(chǔ)，可根據(jù)測區(qū)范圍，分析已有1∶10 000基礎(chǔ)測繪資料，對可利用的外業(yè)像控資料作分析整理。

a.高程控制資料采用1∶50 000 DEM，高程精度為±25 m，可滿足1∶10 000 DOM底圖生產(chǎn)要求。在影像糾正中，控制點(diǎn)采集盡量選在DEM數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，滿足裁切1∶10 000DOM數(shù)據(jù)范圍要求。以工作區(qū)為單元進(jìn)行的DEM拼接，相鄰分幅DEM應(yīng)有重疊區(qū)域，以保證拼接后不出現(xiàn)裂隙現(xiàn)象，并且重疊區(qū)域的高程值應(yīng)保持一致。若工作區(qū)太大，可分塊進(jìn)行拼接，但要使各分區(qū)范圍大于所包含景的范圍。

b.平面控制資料利用已有1∶10 000基礎(chǔ)測繪外業(yè)像控資料，其他缺少1∶10 000數(shù)據(jù)的成圖區(qū)域，采用外業(yè)補(bǔ)測控制點(diǎn)。由于測區(qū)范圍較大，項目作業(yè)區(qū)跨4個投影帶，因此跨帶數(shù)據(jù)還需要作換帶處理。

2)1∶10 000 DOM精度指標(biāo):平地、丘陵地為±5 m，山地、高山地為±7.5 m;影像鑲嵌精度指標(biāo):平地、丘陵地為±5 m，山地、高山地為±8 m。

3)處理軟件:利用ERDAS作正射糾正、數(shù)據(jù)鑲嵌;利用PCI Geomatica對已調(diào)色的RAW數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換;ArcGIS、Photoshop、TopLand等為輔助成圖軟件。

4)影像資料分析利用:QuickBird衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)獲取時間為2005—2008年不同的時期，時間跨度較大，航帶重疊度不同，因此需經(jīng)過分析檢查，選取可利用影像數(shù)據(jù)，剔除云層覆蓋超過10%、側(cè)視角超過25°、多重覆蓋的廢片，以避免影像數(shù)據(jù)糾正的重復(fù)工作?？捎糜谏a(chǎn)的衛(wèi)星影像為800景，利用現(xiàn)有影像，可成圖5 500幅1∶10 000 DOM。

三、技術(shù)路線

QuickBird影像數(shù)據(jù)批量處理技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 QuickBird影像數(shù)據(jù)批量處理技術(shù)路線圖

四、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理

利用QuickBird影像數(shù)據(jù)，可以方便地獲取調(diào)查區(qū)的數(shù)字影像圖，但原始的遙感影像數(shù)據(jù)必須經(jīng)過一定的處理，制作成1∶10 000 DOM，才能用于國土資源調(diào)查。

1)LPS正射糾正:分析利用已有1∶10 000基礎(chǔ)測繪外業(yè)像控資料，作為正射糾正的控制資料，對于缺少控制資料的區(qū)域，需要外業(yè)補(bǔ)測控制點(diǎn)。采用DEM、RPC參數(shù)、LPS模塊對多景影像數(shù)據(jù)作局域網(wǎng)平差，控制點(diǎn)應(yīng)選在影像清晰、明顯、易于轉(zhuǎn)刺、準(zhǔn)確判讀的目標(biāo)上;影像重疊區(qū)要選點(diǎn)適當(dāng)，布點(diǎn)均勻;對控制區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)控制，重采樣分辨率為0.5 m，采用雙線性內(nèi)插或三次卷積內(nèi)插法。當(dāng)一景影像跨兩個投影帶時，須進(jìn)行跨帶處理，將參考影像轉(zhuǎn)換到相應(yīng)投影帶中。局域網(wǎng)平差的正射糾正數(shù)據(jù)精度滿足平面控制精度及接邊誤差要求。

2)影像波段合成:QuickBird衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)有4個波段，利用ERDAS的model模型，加載近紅外波段，可提高影像的色彩效果，有利于更新調(diào)查中對影像的判讀。

3)影像勻色檢查:對單張影像進(jìn)行勻色，自動消除單張影像內(nèi)及多張影像間的明暗、色差等問題。影像勻色后，要求影像不失真，紋理清晰，飽和度符合標(biāo)準(zhǔn)，色彩和基準(zhǔn)影像保持一致。

4)影像鑲嵌:影像糾正后接邊精度達(dá)到誤差要求，影像鑲嵌要求無縫拼接，相鄰景的同一線性地物保持連續(xù)，并通過鑲嵌線對影像作鑲嵌處理，對鑲嵌后的影像進(jìn)行檢查，看影像鑲嵌處是否存在裂縫、錯位、模糊、扭曲和重影等現(xiàn)象。高山區(qū)由于投影差，影像鑲嵌存在一些問題。

5)DOM分幅裁切:鑲嵌數(shù)據(jù)檢查合格后，在TopLand中按照1∶10 000標(biāo)準(zhǔn)分幅中圖廓外接矩形范圍裁切出標(biāo)準(zhǔn)分幅影像，最后檢查DOM數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并對1∶10 000 DOM作圖廓整飾。

6)彩色變換:在國土資源調(diào)查中，需利用影像判別土地利用的類型，因此影像應(yīng)盡量還原真彩色，以方便調(diào)繪。裁切后的DOM數(shù)據(jù)可利用Photoshop軟件作色彩調(diào)整，使DOM數(shù)據(jù)色彩保持一致，達(dá)到紋理清晰，色調(diào)均勻，反差適中，并模擬自然真彩色，使之接近真實的色彩。

五、關(guān)鍵技術(shù)

1)利用遙感影像處理ERDAS軟件，結(jié)合調(diào)查區(qū)可利用1∶10 000地形圖外業(yè)控制資料、DEM及衛(wèi)星軌道RPC參數(shù)，對影像作局域網(wǎng)平差，影像數(shù)據(jù)批量糾正，以滿足生產(chǎn)DOM的精度要求;然后對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行無縫鑲嵌，批量裁切出1∶10 000 DOM;最后對色彩進(jìn)行調(diào)整，模擬真彩色，進(jìn)而制作出土地更新調(diào)查底圖。

2)LPS局域網(wǎng)平差:對已有的1∶10 000地形圖外業(yè)像控資料作分析，雖然像控資料龐雜，但可參考TM影像數(shù)據(jù)對像控資料作選取。在LPS模塊下作糾正時，選取的控制點(diǎn)應(yīng)均勻布點(diǎn)，每景選取6～8個控制點(diǎn)即可，控制點(diǎn)布點(diǎn)完成后，只需要作數(shù)據(jù)批量糾正，滿足控制精度要求。

3)影像無縫鑲嵌:影像數(shù)據(jù)作勻色、色彩調(diào)整、消除色差后，利用鑲嵌線作影像無縫鑲嵌，以保證線性地物的連續(xù)性。

4)由于新疆地形地貌的特點(diǎn)，很多地區(qū)為戈壁、荒漠、高山區(qū)，控制點(diǎn)采集困難，不能均勻布點(diǎn)，此外受1∶50 000 DEM誤差影響，有些山區(qū)高差達(dá)1 000 m左右，糾正計算后，高山區(qū)影像變形較大。采用局域網(wǎng)平差，可以以較少的控制點(diǎn)，對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，以達(dá)到一定的精度要求。

六、結(jié)束語

通過項目實施，筆者完成了800余幅QuickBird衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的正射糾正，并通過對已有數(shù)據(jù)的分析利用、作業(yè)前期對數(shù)據(jù)的充分準(zhǔn)備，以及對大量高分辨率遙感影像在處理上的技術(shù)方法，都作了一些探討研究。針對不同地形特征的影像數(shù)據(jù)、不同衛(wèi)星的高分辨率影像數(shù)據(jù)的處理，需要采用不同的處理方法。在 ERDAS中利用 RPC模型，加載DEM、LPS模塊作局域網(wǎng)平差，對影像進(jìn)行正射校正，其精度可以達(dá)到我國國土資源調(diào)查中對影像精度的要求。

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On the Data Processing Methods of QuickBird Image in Land Resources Updating Investigation

ZHAO Jianhui

0494-0911(2011)07-0040-02

P237

B

2010-12-22

趙建輝(1970—)，女，河南內(nèi)鄉(xiāng)人，碩士，高級工程師，主要從事遙感影像的分析與處理、GIS數(shù)據(jù)處理及地圖集設(shè)計編制工作。