YG24遙感影像數(shù)據(jù)處理方法研究

段 榮，駱曉靈

（河北省國(guó)土資源利用規(guī)劃院，河北 石家莊 050051）

1 YG24衛(wèi)星影像

2014-11-20，長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將遙感衛(wèi)星二十四號(hào)發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。遙感衛(wèi)星二十四號(hào)由集團(tuán)公司五院東方紅衛(wèi)星有限公司抓總研制，主要用于科學(xué)試驗(yàn)、國(guó)土資源普查、農(nóng)作物估產(chǎn)及防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域。

YG24衛(wèi)星全色影像分辨率為1 m，多光譜影像分辨率為4 m。在我國(guó)土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)中，應(yīng)用高分辨率YG24衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行影像制作，其清晰度高，能夠滿(mǎn)足土地利用變更調(diào)查的要求。

2 基礎(chǔ)資料準(zhǔn)備

選擇能覆蓋試驗(yàn)區(qū)范圍的DEM高程數(shù)據(jù)為ASTGTM 30 m，坐標(biāo)系為1980西安坐標(biāo)系，格式為GeoTIFF；選擇能覆蓋試驗(yàn)區(qū)范圍以縣級(jí)行政轄區(qū)為單元鑲嵌后的第二次全國(guó)土地調(diào)查底圖。原始影像數(shù)據(jù)包含以下幾部分：全色影像CCD（tif），多光譜分波段的影像數(shù)據(jù)MSS（tif），影像快視圖（JPG），影像元數(shù)據(jù)文件（xml），有理多項(xiàng)式系數(shù)文件（RPB）。相鄰景影像之間的重疊需在4%以上；原始影像的光譜信息要豐富；不能存在噪聲和掉線(xiàn)；側(cè)視角平原地區(qū)是不能小于25°，山區(qū)不能小于20°。

3 技術(shù)路線(xiàn)

從基礎(chǔ)底圖上采集控制點(diǎn)，結(jié)合高程數(shù)據(jù)，對(duì)其全色數(shù)據(jù)進(jìn)行正射糾正，同時(shí)，對(duì)其多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行波段重組，合成模擬自然真彩色，然后再將多光譜數(shù)據(jù)對(duì)全色數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)、融合，再將融合后影像從基礎(chǔ)底圖上采集控制點(diǎn)，結(jié)合高程數(shù)據(jù)進(jìn)行正射糾正，最后鑲嵌、裁切制作縣級(jí)轄區(qū)DOM。

4 衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理

4.1 原始數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于原始數(shù)據(jù)tif格式存在掉線(xiàn)、黑印、地物不連貫等問(wèn)題，將其轉(zhuǎn)換成img格式可避免這些問(wèn)題。對(duì)原始數(shù)據(jù)中多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行波段組合，利用Erdas中Model工具，采用兩種建模公式采用藍(lán)（blue）、紅（red）、綠（green）和近紅外（NIR）波段組合組合進(jìn)行建模。

方法一為選擇3，2，1，4四個(gè)波段分別對(duì)應(yīng)順序紅、綠、藍(lán)、近紅外進(jìn)行組合來(lái)調(diào)色建模。

方法二為在ERDAS軟件中選擇3，2，1三個(gè)波段分別對(duì)應(yīng)順序紅、綠、藍(lán)進(jìn)行組合來(lái)調(diào)色建模。

結(jié)果表明，第一種方法組合出來(lái)的顏色更接近真彩色，所以，選用第一種方法作為本數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一建模方法。

4.2 數(shù)據(jù)配準(zhǔn)

在ERDAS中把預(yù)處理后的全色、多光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為8 bit，本文以全色波段為基準(zhǔn)，對(duì)多光譜影像進(jìn)行配準(zhǔn)，控制點(diǎn)精度保持在0.5個(gè)像素之內(nèi)，采用二次多項(xiàng)式的模型將轉(zhuǎn)為8 bit的全色和多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)配準(zhǔn)。

4.3 數(shù)據(jù)融合

將配準(zhǔn)好的全色及多光譜數(shù)據(jù)采用不同方法進(jìn)行融合處理。

方法一為在ARCGIS中利用Create Pan-sharpened Raster Dataset工具融合處理。

方法二為在ARCGIS中利用ERDAS中HPF RESOLUTION MERGE工具融合處理。

方法三為在ARCGIS中利用ERDAS中RESOLUTION MERGE工具融合處理。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用方法三處理結(jié)果影像更接近真彩色。在ERDAS中RESOLUTION MERGE融合處理輸出結(jié)果，將融合后數(shù)據(jù)在ERDAS中使用QuickBird模型進(jìn)行正射糾正。

4.4 數(shù)據(jù)正射糾正

數(shù)據(jù)正射糾正的過(guò)程從實(shí)現(xiàn)的過(guò)程看是指采用星歷參數(shù)、適當(dāng)精度的控制點(diǎn)及DEM通過(guò)嚴(yán)格物理模型對(duì)原始影像進(jìn)行的幾何糾正過(guò)程。

4.4.1 糾正模型

在對(duì)比了多種糾正模型后，本文選用QuickBird物理模型對(duì)融合后的單景影像進(jìn)行正射糾正。

4.4.2 糾正控制點(diǎn)采集

采用基礎(chǔ)底圖和高程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料，選取融合后需糾正影像與基礎(chǔ)底圖上有同名明顯特征地物點(diǎn)為糾正控制點(diǎn)，不可在基礎(chǔ)底圖鑲嵌線(xiàn)附近、存在錯(cuò)誤或誤差超限的區(qū)域采集控制點(diǎn)，以免影響精度與最終制圖效果。采集的控制點(diǎn)應(yīng)在需要糾正的區(qū)域內(nèi)分布均勻，并要大于待糾正區(qū)范圍。根據(jù)糾正過(guò)程中軟件自動(dòng)記錄的控制點(diǎn)殘差，檢查正射糾正控制點(diǎn)點(diǎn)位精度。要求糾正控制點(diǎn)殘差中誤差應(yīng)平地、丘陵地不大于1.0，山地、高山地不大于2.0.如果控制點(diǎn)精度超限，則應(yīng)查找原因并重新選點(diǎn)。

4.4.3 重采樣

我們采集的點(diǎn)的數(shù)量、分布、精度都滿(mǎn)足要求后，就可以進(jìn)行影像的重采樣工作，本文利用雙線(xiàn)性?xún)?nèi)插法對(duì)其進(jìn)行重采樣，重采樣分辨率為1 m，采用雙線(xiàn)性?xún)?nèi)插法。重采樣過(guò)程就是以全色波段本身的地面分辨率為間隔，對(duì)原未糾正圖像經(jīng)控制點(diǎn)邏輯配賦的像元值計(jì)算生成一幅糾正圖像的過(guò)程，即對(duì)影像進(jìn)行物理正射糾正。

4.4.4 精度檢查

將糾正后影像與基礎(chǔ)底圖在同一窗口中打開(kāi)，糾正后影像置于上方，采用拉動(dòng)糾正后影像與基礎(chǔ)地圖進(jìn)行同名地物對(duì)照進(jìn)行逐屏幕檢查。當(dāng)拉動(dòng)影像過(guò)程中產(chǎn)生了明顯抖動(dòng)或同名點(diǎn)錯(cuò)位現(xiàn)象，要立刻測(cè)量該處同名點(diǎn)誤差，兩者相對(duì)誤差應(yīng)滿(mǎn)足平地、丘陵地相對(duì)誤差小于采樣間隔的2倍，山地、高山地相對(duì)誤差小于采樣間隔的4倍。如果誤差超限，則應(yīng)立刻調(diào)整點(diǎn)位使其符合精度要求，特殊情況例外（衛(wèi)星側(cè)視角、控制資料精度造成相對(duì)誤差超限）。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采用不同方法對(duì)YG24數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，筆者認(rèn)為，使用ERDAS中RESOLUTION MERGE融合處理，融合后數(shù)據(jù)在ERDAS中使用QuickBird模型進(jìn)行正射糾正效果較為理想。根據(jù)以往影像處理的經(jīng)驗(yàn)，YG24數(shù)據(jù)很適合影像的生產(chǎn)，不管是前期的預(yù)處理，還是融合、糾正、鑲嵌，而且影像分辨率足夠高，色彩很接近真彩色，整個(gè)工作流程沒(méi)有遇到較大的問(wèn)題。

［1］任悅鳴.遙感衛(wèi)星二十四號(hào)成功發(fā)射［J］.中國(guó)航天，2014（19）.

［2］趙建輝.國(guó)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［J］.測(cè)繪通報(bào)，2011（07）：40-41，63.

［3］陳卓寧，韓鎮(zhèn).基于資源三號(hào)衛(wèi)星影像的制圖研究［J］.測(cè)繪通報(bào)，2013（11）：78-80.