高分辨率遙感影像正射影像圖制作

摘要：以Quick Bird遙感數(shù)據(jù)為例，本文介紹了從原始衛(wèi)星圖像的收集到在ENVI遙感圖像處理軟件中進(jìn)行遙感圖像正射圖制作的方法和步驟。描述了在正射影像圖制作過程中融合、糾正等步驟以及其原理。遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)具有時(shí)效性好、覆蓋范圍大、成本低廉。因此利用商業(yè)化的遙感圖像處理軟件直接對遙感衛(wèi)星圖像產(chǎn)品進(jìn)行正射校正，繼而制作正射影像圖，是一條好的路線，能夠取得好的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星遙感 QuickBird影像 數(shù)字正射影像圖（DOM） ENVI

1.引言

遙感影像是通過遙感技術(shù)獲得的地球表面客體或事物的圖像，高分辨率的衛(wèi)星影像是指像素空間分辨率在10m以內(nèi)的遙感影像，正射影象是指消除了由于傳感器傾斜、地形起伏及地物等引起的畸變以后的影響。正射影象圖直觀、生動(dòng)，影像所記錄的信息量非常豐富，細(xì)節(jié)表達(dá)的也很清楚，同時(shí)更新速度非?？臁＠酶叻直媛市l(wèi)星影像制作的正射影像精度高，時(shí)效性好，生產(chǎn)周期短、更新速度快，能夠滿足很多行業(yè)的要求，可以大大地節(jié)省生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)效率。

2.DOM的特點(diǎn)

數(shù)字正射影象圖是利用DEM對遙感圖像逐像元進(jìn)行輻射改正、微分糾正和鑲嵌，按照規(guī)定圖幅范圍裁剪生產(chǎn)形象數(shù)據(jù)，同時(shí)它帶有公里網(wǎng)格、圖廓整飾和注記的平面圖。DOM具有地圖精度和影響特征，精度高、信息量豐富、直觀性好、制作周期短、連續(xù)性好。

3.正射影像制作原理：數(shù)值微分糾正

根據(jù)已知影像的參數(shù)（內(nèi)、外方位元素）與數(shù)字地面模型，利用相應(yīng)的構(gòu)像方程式，或按一定的數(shù)學(xué)模型用控制點(diǎn)解算，從原始非正射投影的數(shù)字影像獲取正射影像，這種過程是將影像化為很多微小的區(qū)域逐一進(jìn)行。通過解求像素的位置，然后進(jìn)行灰度內(nèi)插與賦值運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)像素與相應(yīng)地面元素的幾何變換。

4.正射影像圖制作

數(shù)字正射影像（Digital Orthophoto Map，簡稱DOM）是利用數(shù)字高程模型（DEM）對經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空影像，經(jīng)逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌，按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍裁剪生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。

4.1實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

本文采用的是一幅分辨率為2.4m的快鳥遙感影像圖，此圖是美國的一個(gè)城市城區(qū)地圖，精度、緯度分別為112.05362548W、33.37717660N。具體如下圖所示。

4.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

分辨率2.40m的多光譜遙 感影像有1、2、3、4（藍(lán)、綠、紅、近紅外）4個(gè)波段。合成影像時(shí)采用了多種合成方式進(jìn)行對比，經(jīng)試驗(yàn)最后選擇使用1、2、3（藍(lán)、綠、紅）波段形成標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像，經(jīng)過ENVI軟件的自然色彩變換后輸出自然色彩圖像，輸出后影像色彩效果比較真實(shí)。

4.3 影像糾正

數(shù)據(jù)在使用時(shí)，必須具有較高的空間配準(zhǔn)精度，這就需要對獲取的原始影像進(jìn)行高精度的幾何糾正。本次作業(yè)地形起伏較小，地勢比較平坦，所以選用了多項(xiàng)式法。

4.3.1控制點(diǎn)輸入

為了保證選點(diǎn)的正確性，控制點(diǎn)輸入應(yīng)該采用鍵盤輸入坐標(biāo)，在進(jìn)行糾正。GCP的選擇對于幾何校正的精度有著顯著的影響。GCP應(yīng)是在原始圖像上分布均勻并能正確識(shí)別和定位、在地形圖上可以精確定位的特征點(diǎn)以及特征線的重點(diǎn)。

4.3.2 重采樣校正輸出

選擇的GCP的RSM誤差必須小于1個(gè)像素，只有滿足這個(gè)條件，才能保證幾何校正的精度。如若選擇的GCP的RSM誤差大于1個(gè)像素，它是不符合要求的，必須將其刪除。

在幾何校正的控制點(diǎn)位置輸入計(jì)算完成后，進(jìn)行重采樣輸出，計(jì)算內(nèi)插新像素的灰度值。重采樣是計(jì)算被校正圖像的文件值，并生成新文件的處理。有三種重采樣方法：最近鄰點(diǎn)法、雙線性插值、三次卷積法。本試驗(yàn)選擇雙線性插值輸出經(jīng)校正的衛(wèi)星影像。

4.3.3精度分析。（圖 2誤差分析圖略）

從圖2可以看出，采用多項(xiàng)式方法對原圖進(jìn)行校正，GCP的RSM誤差在一個(gè)像素左右，基本上滿足了校正的精度。在校正的時(shí)候，盡量選取易于判讀的點(diǎn)可以確保GCP的位置精度，進(jìn)而基本上可以達(dá)到校正的目的。

4.4 影像剪切

數(shù)字正射影像圖具有地形圖垂直投影的特性，地形圖直觀，內(nèi)容豐富。數(shù)字正射影像可作為影像地圖瀏覽系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用。此類系統(tǒng)可以應(yīng)用于規(guī)劃、土地、水利、林業(yè)、房管、交通、公安等部門及GPS導(dǎo)航查詢、電子地圖等領(lǐng)域。如果沒有數(shù)字正射影像的支持，則無法顯示細(xì)部，所以應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)制圖形式進(jìn)行制圖，每幅圖還得加上圖名、比例尺、圖幅經(jīng)緯度等信息，以便于以后更好的應(yīng)用。

4.5圖幅整飾

本文運(yùn)用ENVI軟件，采用快速制圖方法，在糾正后影像圖上加上了圖幅名、比例尺以及該影像圖的經(jīng)緯度，最終，制成正射影像圖如圖3。

5.結(jié)束語

隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星獲得的遙感影像分辨率越來越高，利用專業(yè)的遙感圖像處理軟件對遙感圖像進(jìn)行正射糾正，然后制作正射影像圖。不斷提高衛(wèi)星的分辨率，努力開發(fā)更好的遙感圖像處理軟件，從而使DOM更好的為人類生產(chǎn)、生活做貢獻(xiàn)。

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