國(guó)內(nèi)高分辨率SAR正射影像生產(chǎn)過(guò)程中控制點(diǎn)數(shù)量研究

陳靜 劉棟永

（1.西安測(cè)繪總站 陜西西安 710043；96633部隊(duì) 北京 100096）

1 引言

合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一種通過(guò)飛行平臺(tái)的向前運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)合成孔徑的雷達(dá)技術(shù)，是一種先進(jìn)的主動(dòng)式微波遙感系統(tǒng)，其探測(cè)目標(biāo)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性和及時(shí)性是其他雷達(dá)系統(tǒng)無(wú)法比擬的。伴隨合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的高分辨率 SAR衛(wèi)星應(yīng)用于日常測(cè)繪生產(chǎn)中，主要包括德國(guó)的TerraSAR-X衛(wèi)星、加拿大的Radarsat-2雷達(dá)遙感系統(tǒng)、意大利的 Cosmos-Skymed雷達(dá)偵察衛(wèi)星及國(guó)內(nèi)某雷達(dá)衛(wèi)星等。但是，目前利用 SAR影像進(jìn)行正射影像生產(chǎn)時(shí)并沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范明確控制點(diǎn)數(shù)量，而控制點(diǎn)數(shù)量對(duì)正射影像精度的影響非常大，本文通過(guò)利用不同數(shù)量控制點(diǎn)對(duì)同一景雷達(dá)影像進(jìn)行正射影像生產(chǎn)，并利用地面檢測(cè)點(diǎn)對(duì)正射影像成果進(jìn)行精度比較，進(jìn)而討論研究生產(chǎn)中較為合適的高分辨率SAR影像正射糾正控制點(diǎn)分布原則。

2 正射糾正方法的選擇

本次試驗(yàn)所采用的正射糾正方法為數(shù)字微分糾正法，利用 PCI遙感影像處理系統(tǒng)實(shí)施。數(shù)字微分糾正法是利用雷達(dá)的攝影參數(shù)、雷達(dá)圖像的構(gòu)像方程和數(shù)字高程模型，按照一定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)控制點(diǎn)將原始影像變換成正射影像。由于這種方法將原始影像分成微小區(qū)域進(jìn)行，并且是數(shù)學(xué)的方法，因此稱(chēng)該方法為數(shù)字微分糾正方法。

3 SAR影像的選取

本次試驗(yàn)所采用的 SAR影像為國(guó)內(nèi)自主雷達(dá)衛(wèi)星所拍攝的C波段雷達(dá)影像，該影像分辨率為3米，影像幅寬為30km，入射角為35°，附帶RPC參數(shù)，影像信噪比較好。試驗(yàn)區(qū)域?yàn)榘不帐∈徍貐^(qū)，大小為 30km×30km，左上角點(diǎn)坐標(biāo)為（118°32′41.76"E，31°17′23.58"N），右下角點(diǎn)坐標(biāo)為（118d56′57.84"E，31d03′26.53"N），影像索引圖如圖1所示。

圖1:測(cè)區(qū)影像索引圖

4 糾正控制點(diǎn)與地面檢查點(diǎn)的選取

本次試驗(yàn)所采用的控制點(diǎn)和地面檢測(cè)點(diǎn)是由雙頻 GPS接收機(jī)于實(shí)地外業(yè)測(cè)量獲取，試驗(yàn)擬采用 5點(diǎn)、9點(diǎn)、12點(diǎn)、16點(diǎn)四種情況進(jìn)行正射影像糾正，控制點(diǎn)分布原則為衛(wèi)星正射影像生產(chǎn)通用的均勻布點(diǎn)方法?？刂泣c(diǎn)與檢查點(diǎn)在影像上的分布情況如圖2所示。

圖2:測(cè)區(qū)控制點(diǎn)位與檢查點(diǎn)位分布圖

5 數(shù)字高程模型的選取

本次試驗(yàn)所采用的數(shù)字高程模型為蕪湖地區(qū)25m格網(wǎng)數(shù)字高程模型。

6 正射糾正流程

新建雷達(dá)微分糾正工程（如圖3），設(shè)置輸出及控制點(diǎn)的投影方式、坐標(biāo)系（如圖4），然后將航外控制測(cè)量所得的控制點(diǎn)轉(zhuǎn)刺到雷達(dá)影像上（如圖5），最后加載數(shù)字高程模型進(jìn)行正射糾正。

圖3 新建雷達(dá)微分糾正工程

圖4:設(shè)置輸出及控制點(diǎn)的投影方式、坐標(biāo)系

圖5:將控制點(diǎn)轉(zhuǎn)刺到雷達(dá)影像

7 精度檢測(cè)

通過(guò)正射糾正工程生成正射影像成果，并將正射影像成果利用上述 5個(gè)外業(yè)檢測(cè)點(diǎn)檢驗(yàn)其精度情況，并求取中誤差，中誤差公式為:

表1:精度檢測(cè)表

糾正成果選用12點(diǎn)成果作例子，如圖6所示。精度檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

圖6:12點(diǎn)正射糾正成果

8 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，控制點(diǎn)數(shù)量對(duì)正射影像的精度影響是比較明顯的。使用5個(gè)控制點(diǎn)的正射影像糾正成果在精度上要明顯較差，因此在正射糾正過(guò)程中，控制點(diǎn)選取數(shù)量少于5個(gè)是無(wú)法達(dá)到滿意效果的；而使用9個(gè)點(diǎn)、12個(gè)點(diǎn)及16個(gè)點(diǎn)時(shí)，中誤差在逐漸減小，說(shuō)明精度越來(lái)越好；但是隨著控制點(diǎn)的增加，精度提高的幅度在逐漸變小，16個(gè)控制點(diǎn)時(shí)精度提高已經(jīng)比較少了，所以雷達(dá)影像正射糾正的控制點(diǎn)選取，每景應(yīng)不少于9個(gè)，考慮偶然因素及工作效率，建議選取控制點(diǎn)數(shù)量為 12個(gè)左右。

[1]袁修孝，張過(guò).缺少控制點(diǎn)的衛(wèi)星遙感對(duì)地目標(biāo)定位.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)[J]．2003，28（5）:505~509.

[2]張永生，鞏丹超.高分辨率遙感衛(wèi)星應(yīng)用——成像模型、處理算法及應(yīng)用技術(shù)[M]．北京:科學(xué)出版社，2004:15-23．

[3]錢(qián)曾波，劉靜宇，肖國(guó)超.航天攝影測(cè)量[M]．解放軍出版社，1990，20~21.