高分辨率遙感影像技術(shù)在測(cè)繪生產(chǎn)中的應(yīng)用

張明娟

【摘 要】全面比較了高分辨率遙感影像技術(shù)，認(rèn)為其特點(diǎn)在于基高比接近航攝影像的基高比，通過軌道間、軌道內(nèi)立體成像的方式獲得目標(biāo)高程信息，傳感器成像焦距長(zhǎng)，認(rèn)為借助地面控制點(diǎn)及攝影測(cè)量糾正模型可以滿足1：10000比例尺的測(cè)繪生產(chǎn)工作要求。

【關(guān)鍵詞】航空影像;高分辨率遙感影像技術(shù);測(cè)繪生產(chǎn)

以往遙感影像的幾何量測(cè)能力不足，不能滿足基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)的要求，因此以往主要是通過航空影像來進(jìn)行國(guó)際基本比例尺地圖的生產(chǎn)。高分辨率遙感影像技術(shù)的出現(xiàn)為測(cè)繪生產(chǎn)數(shù)據(jù)源提供了新的選擇。

一、測(cè)繪生產(chǎn)領(lǐng)域現(xiàn)狀

就基礎(chǔ)測(cè)繪領(lǐng)域方面，主要是根據(jù)航空影像來生產(chǎn)、更新國(guó)家基本比例尺地圖，遙感影響受到幾何量測(cè)能力的限制，在基礎(chǔ)測(cè)繪領(lǐng)域的價(jià)值不明顯。從地形制圖方面看來，最關(guān)鍵的是要求圖像的幾何量測(cè)能力優(yōu)秀，要保證在空間定位上的精度非常高，就這一點(diǎn)而言，低、中分辨率遙感影像與航空影像相比價(jià)值并不高。

除了幾何量測(cè)的缺陷以外，對(duì)制圖者而言與航空影像相比，遙感影像的優(yōu)越性非常明顯，具體包括：第一，地面覆蓋范圍大;第二，可以在短時(shí)間內(nèi)獲取信息，無需制定專門的飛行計(jì)劃，無需進(jìn)行航空管制;第三，一次發(fā)射衛(wèi)星可以滿足很長(zhǎng)一段時(shí)間的圖像獲取，還多次獲取全國(guó)范圍內(nèi)的大量圖像;第四，獲得的圖像含有豐富的輻射信息與光譜信息。

二、高分辨率遙感影像技術(shù)的特點(diǎn)

當(dāng)前高分辨率遙感影像逐漸興起，將這一技術(shù)應(yīng)用于國(guó)家基本比例尺地圖的繪制中具有較大的其哪里。高分辨率遙感系統(tǒng)出現(xiàn)已經(jīng)有數(shù)年，例如QuickBird、IKONOS等遙感系統(tǒng)不僅具有運(yùn)行周期長(zhǎng)、覆蓋范圍廣、光譜分辨率高等中、低分辨率遙感影像的特點(diǎn)，還具有強(qiáng)大的幾何量測(cè)能力?？赏ㄟ^軌道間成像、軌道內(nèi)成像的方式來獲得立體像對(duì)，得到地面目標(biāo)的三維空間信息。

高分辨率遙感影像技術(shù)區(qū)分于中低分辨率遙感影像技術(shù)的特點(diǎn)主要有：第一，構(gòu)成立體相對(duì)基高比通常超過0.6，與一般航空影像的水平接近;第二，具有多觀測(cè)角度的CCD線陣列立體成像傳感器，通過軌道間、軌道內(nèi)立體成像的方式獲得目標(biāo)高程信息;第三，傳感器成像焦距長(zhǎng)[1]。

三、高分辨率遙感影像應(yīng)用于基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)的潛力

1.特征地物提取

高分辨率遙感影像的空間分辨率高，其獲得圖像可以比較全面地顯示出地物細(xì)貌，米級(jí)高分辨率遙感影像可滿足1：10000-1：50000比例尺制圖的特征地物識(shí)別及提取要求，某些情況下可滿足更大比例尺制圖的要求。但是其存在的問題在于提取圍墻、電力線等狹長(zhǎng)線性地物時(shí)有一定難度。

2.獲取高程信息

遙感影像要以某種方式表示地表的相對(duì)起伏信息，這樣才能獲取高程信息。就單張影像上，可以根據(jù)地面起伏的投影查來表示地形起伏。遙感衛(wèi)星的高度要比航空攝影飛機(jī)的高度更高，但是由于遙感衛(wèi)生的成像焦距大，因此影像比例尺與航攝比例尺比較接近;由于航高值比地物高值更大，因此與航攝影響相比，分母值極大，盡管對(duì)靠近星下點(diǎn)的地物而言投影差小，但是影像邊緣部分的分子可以非常大，抵消了這一缺陷。因此高分辨率遙感影像在表征地形信息時(shí)，地面投影差大，基本與航攝影像的水平相仿。

影像立體像對(duì)模型的基高比非常重要，通常而言航空影像基高比在0.6附近，QuickBird也是0.6，因此其基高比與航空影像水平的基高比接近。就構(gòu)成立體像對(duì)上，遙感影像的航高、焦距都非常大，因此視察足以滿足獲取高程信息的要求。

3.精度問題

就制圖精度上，通過當(dāng)前已有的幾何糾正模型，在有地面控制點(diǎn)的情況下可以用于1：25000比例，1：10000比例的制圖生產(chǎn)。

四、基于瓦片技術(shù)的高分辨率遙感影像在測(cè)繪生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用

1.瓦片技術(shù)

瓦片技術(shù)基于一定數(shù)字規(guī)則切割影像并在服務(wù)器上存儲(chǔ)。通過客戶端對(duì)地圖服務(wù)進(jìn)行訪問時(shí)，服務(wù)器直接返回區(qū)域?qū)?yīng)的瓦片，在客戶端上組成地圖，其實(shí)施可以降低服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，明顯加快訪問地圖的速度。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)上公共地圖如谷歌地圖、百度地圖等都已經(jīng)使用基于瓦片技術(shù)的地圖服務(wù)，其特點(diǎn)在于可以有效降低服務(wù)器荷載，加快響應(yīng)速度。

2.建立并快速訪問瓦片影像

2.1建立影像

基于ArcGIS建立影像鑲嵌數(shù)據(jù)集，調(diào)整影像的相互壓蓋關(guān)系以及色彩，將影像黑邊去掉。由于數(shù)據(jù)集是多光譜及全色影像，為了讓影像停駛具有多光譜信息以及高空間分辨率，通過Pan-sharping來快速融合影像，融合后的地物邊緣的清晰度得到提高。根據(jù)具體要求，以已有的鑲嵌線作為依據(jù)，修改影像的鑲嵌方式。

根據(jù)整理好的影像鑲嵌數(shù)據(jù)集，結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)要求以及影像實(shí)際分辨率，確定瓦片格式以及幾級(jí)切圖比例尺等。基于ArcGIS的松散型、緊湊型切圖方法來制作瓦片圖像?？紤]到緊湊型切圖文件數(shù)量不多，對(duì)磁盤空間占用小，因此使用緊湊型切圖的方法，得到瓦片影像為金字塔模式。切好后的瓦片影像的比例尺信息、地圖空間參考、瓦片圖片信息以及瓦片元數(shù)據(jù)等均儲(chǔ)存在conf.xml文件中。

3.發(fā)布及訪問

根據(jù)瓦片影像的空間信息，在服務(wù)器中發(fā)布地圖服務(wù)，可以將其分別發(fā)布為WMTS、WMS等服務(wù)以滿足各種客戶端的訪問需求。作業(yè)員可以對(duì)相應(yīng)地圖服務(wù)進(jìn)行加載從而訪問瓦片影像。

4.比較訪問效率

為了直觀地了解瓦片影像的訪問效率，以某省400幅1：100000DOM與相應(yīng)瓦片影像進(jìn)行對(duì)比，詳見表1。

分析表1可見，與原始DOM比較，瓦片影像數(shù)據(jù)大小明顯縮小;就首次加載上，瓦片影像的加載效率比更高;就影像的縮放、移屏上，瓦片影像的速度均更快。

5.瓦片影像的應(yīng)用

當(dāng)前瓦片影像已經(jīng)在地理國(guó)情普查、數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)更新等項(xiàng)目中得到應(yīng)用，項(xiàng)目生產(chǎn)中應(yīng)用瓦片影像來代替以往的底圖調(diào)用，加載瓦片影像可以有效管理影像，還能提高加載速度。

對(duì)外業(yè)調(diào)繪而言，以往加載調(diào)繪底圖時(shí)縮放以及移屏的速度都不快，影像刷屏速度完全不能滿足作業(yè)人員的需求，這對(duì)電子化外業(yè)調(diào)繪的發(fā)展帶來限制。瓦片影像可以分級(jí)整個(gè)測(cè)區(qū)的影像，其實(shí)施可以明顯加快影像刷屏速度。

對(duì)外業(yè)控制而言，以往主要是使用谷歌地圖、手機(jī)導(dǎo)航、手持機(jī)等方式來進(jìn)行導(dǎo)航及路線規(guī)劃，之后進(jìn)行外業(yè)控制點(diǎn)的采集。然而實(shí)際外業(yè)測(cè)區(qū)多是偏遠(yuǎn)山區(qū)，時(shí)常出現(xiàn)沒有網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)減弱或消失的情況，從而給外業(yè)控制帶來不便，對(duì)工期造成影像。使用瓦片影像可以很好地代替谷歌地圖、手機(jī)的方式，可以在有地理信息的影像上進(jìn)行圖像的規(guī)劃，提高采集控制點(diǎn)的效率。

結(jié)束語

高分辨率遙感圖像遙感技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已被有效地應(yīng)用于各行各業(yè)。高分辨率遙感影像遙感技術(shù)正逐步從科技方面向?qū)嶋H應(yīng)用發(fā)展。隨著測(cè)量精度的不斷提高，獲取高分辨率的圖像數(shù)據(jù)，更新信息，提高測(cè)量的安全性是非常重要的，值得認(rèn)真研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]李財(cái)風(fēng)，唐亞蕾.高分辨率正射遙感影像生產(chǎn)與質(zhì)量分析[J].測(cè)繪與空間地理信息，2018，41（7）：172-175，179.

（作者單位：青海省基礎(chǔ)測(cè)繪院）