探討多源控制遙感影像快速處理技術及應用

葉思林

（上海沃韋信息科技有限公司，上海 200072）

在社會快速發(fā)展的背景之下，我國對于各個地區(qū)的測繪數(shù)據(jù)的內(nèi)容更加重視。同時，測繪生產(chǎn)步伐也在進一步加快，圖像分辨率的提高以及影像數(shù)據(jù)源形式的多樣化，使得相關工作人員在開展日常數(shù)據(jù)處理以及分析的過程當中，需要花費更多的時間及精力處理更多類型的信息。其中遙感圖像數(shù)據(jù)量的提高也在一定程度上給數(shù)據(jù)測量人員帶來更大的工作壓力。直至目前為止，市場上使用的單機設備并不能很好的對大數(shù)據(jù)量的遙感圖像進行有效的處理，整體的處理速度比較慢。同時，由于數(shù)據(jù)分散在各個作業(yè)遠端，生產(chǎn)時數(shù)據(jù)上傳、下載以及管理的難度相對較大。這種影像生產(chǎn)的方式對工作人員的工作效率以及工作的連貫性產(chǎn)生了很大的制約，同時也無法保證數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率，甚至很難滿足數(shù)據(jù)在時效性方面的具體需求。在此背景之下，相關技術人員就需要針對大容量遙感圖像的處理內(nèi)容進行深入研究，并且運用高性能計算技術以及高量儲存管理技術，構建科學合理的體系構架，使得遙感圖像集群數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有高性能的特點，并且進一步提高海量遙感圖像數(shù)據(jù)的處理能力[1]。

為了適應時代的發(fā)展以及更好的順應新形勢下數(shù)碼影像的特點，將網(wǎng)絡技術和信息化技術的優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來，本次課題主要以多機線、多角度以及多視角為切入點，針對區(qū)域影像匹配技術的相關內(nèi)容進行研究，并且以建立信息化技術作為特色數(shù)據(jù)處理中心的方式，提高影像集群處理的效果以及數(shù)據(jù)的分析效果[2]。

1 實驗過程

本次課題在研究的過程當中利用某地區(qū)現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎設備和基本設施，研發(fā)引進的集群式遙感影像處理軟件和硬件，通過結合實際生產(chǎn)進行一系列的試驗工作，從而更好地實現(xiàn)多源遙感數(shù)據(jù)的快速自動處理和分析工作，整體提高比例尺為1:10000的數(shù)字產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。在進行實驗操作的過程當中，需要先進行數(shù)據(jù)的準備，然后對已有的資料開展分析工作，最后重點分析的內(nèi)容需要放在數(shù)據(jù)資料的現(xiàn)實性和可利用性上。在實驗區(qū)需要準備符合精確度要求的Pos融合解算成果、原始影像數(shù)據(jù)以及測試區(qū)域、大地水準面進化成果等多種類型數(shù)據(jù)[3]。

在上述準備工作完成后，現(xiàn)場測量人員需要開展區(qū)域網(wǎng)平差工作，需要利用空三加密軟件進行每一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)收集以及分析。首先需要將原始影像與經(jīng)過結算出來的初始外方位元素進行預處理工作，在得到初始定位信息的1級影像產(chǎn)品之后，在區(qū)域內(nèi)的連接點和數(shù)據(jù)要滿足可以達到自動匹配的效果。最后，完成區(qū)域網(wǎng)的無約束評價工作。完成以上操作之后，要對觀測地面控制點以及檢測點開展一系列的進度檢測。空三精度需要由均勻分布的檢測點進行精確度的判斷，與此同時，還需要通過輸出殘差統(tǒng)計值的方式，最后提供精度的統(tǒng)計表。如果在經(jīng)過數(shù)據(jù)收集以及數(shù)據(jù)分析之后可以滿足成圖要求，那么全部地面點都可以作為檢測點，如果精確度的要求不能滿足，那么就需要將部分地面控制點納入到區(qū)域網(wǎng)當中進行約束平差工作，直到精確度符合相關的要求以及指標。

DEM和DOM對比生產(chǎn)工作來說是使用過程中的重要組成部分，在DEM生產(chǎn)工作是單機作業(yè)進行生產(chǎn)時，需要開展影像裁切、影像增強以及投影轉換等多個過程，在進行集群作業(yè)時可以進行DEM生產(chǎn)工作，它主要是使用影像自動匹配的方法，以及通過利用前視、正視和后視影像的方式進行技術處理工作，最終獲取初始數(shù)據(jù)信息。之后根據(jù)成果的精度以及需求開展后續(xù)的立體編輯工作，最后就可以獲得成果DEM。單機作業(yè)在進行DOM生產(chǎn)時，也需要進行影像裁切、正射糾正以及鑲嵌等工作。需要注意的是，在開展DOM生產(chǎn)工作之前，還需要了解客戶端的實際運行情況，在獲取客戶端信息之后，才可以更好地進行影像色彩預處理工作，設置影像的投影信息以及坐標系統(tǒng)等多個方面的工作。在完成以上操作之后，還需要對整個糾正區(qū)域開展拓撲規(guī)劃，之所以需要進行此項工作，最終目的在于減少糾正之后影像的數(shù)據(jù)混亂的情況，為自動計算鑲嵌做更好的準備，最后才可以將數(shù)據(jù)以及信息提交到集群系統(tǒng)當中開展自動作業(yè)。

2 基于已有高精度正式影像控制情況

利用已有的空間數(shù)據(jù)庫，例如正射影像數(shù)據(jù)、控制點數(shù)據(jù)、高程模型數(shù)據(jù)等，在高分辨率正射影像庫基礎上，以遙感影像自動匹配技術作為基礎，并且在數(shù)字高程模型內(nèi)查取高程信息的基礎上，自動生成大量的控制點，這樣可以對測繪影像進行分析、比較及修正，通過多學科技術進一步完善影像精度?；诳萍几咚侔l(fā)展的前提下，各類測繪技術的多樣性和先進性得到體現(xiàn)，出現(xiàn)了越來越多高分辨率的正射影像數(shù)據(jù)，所以正攝影響數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量越來越大，在控制點庫和高分辨率正射影像建成后，以已有的正射影像匹配遙感影像，然后進行數(shù)據(jù)的分析工作，具有較高的可行性。

與航空攝影測量雙片匹配相比，正射影像的新原始影像以及正視影像之間的匹配，所存在的問題相對較多，主要包括以下幾個方面的問題：比例尺寸分辨率不一致、影像方位差別相對較大、成像時相差別大、地物變化等。本次課題在研究的過程當中，將基于最小二乘影像匹配的結果作為控制點，從而更好地對影像進行校正，但是在開展高分辨率衛(wèi)星影像的分析工作以及高分辨率衛(wèi)星影像的定向模型分析時，仍然是使用Rpc模型進行分析和規(guī)劃。區(qū)域網(wǎng)的相鄰影像可以使用區(qū)域網(wǎng)平方差的方式對影像的參數(shù)進行求解，最終獲取的數(shù)據(jù)以及信息準確度相對較高。控制點的地面坐標是以正射影像上匹配點以及對應的正射影像坐標參數(shù)作為基礎進行一系列計算的過程，所以控制點需要與這兩項指標之間存在密切的聯(lián)系。在計算期間使用的計算模型是數(shù)字高程模型，該模型的高程值的計算難度相對較高。本次課題在研究的過程當中以某區(qū)域的影像數(shù)據(jù)作為基礎進行分析以及對比工作，并且將已有的正射影像和數(shù)據(jù)作為基礎，分別選用網(wǎng)格間1m和5m的1:1萬DEM數(shù)據(jù)。

3 基于已有空三加密成果控制情況

目前正式影像生產(chǎn)工作，一般都是使用非立體衛(wèi)星影像來開展一系列的數(shù)據(jù)測量以及信息收集，它與立體衛(wèi)星影像以及傳統(tǒng)的航空影像相比，具有較高的使用價值以及數(shù)據(jù)準確性，因為相鄰的影像重疊度相對較小，連接點之間的光線交匯角很小，甚至可以處于平行的狀態(tài)。由于這些共同因素的影響，很有可能導致影像區(qū)域網(wǎng)的連接強度是無法得到整體提升，甚至使得連接強度處于一個較弱的狀態(tài)，此時就無法實現(xiàn)高層約束的目的。為了達到高層約束的效果，現(xiàn)場工作人員需要使用技術手段對DEM進行約束，但是因為受限于DEM精度，所以整體的平差精度也比較低。本次課題在研究的過程當中，使用多源衛(wèi)星影像與區(qū)域網(wǎng)平差進行充分混合，并且將立體以及非立體的衛(wèi)星開展聯(lián)合處理之后就可以實現(xiàn)非立體衛(wèi)星影像的各類處理工作，還可實現(xiàn)相應的數(shù)據(jù)和信息處理效果要求。

本次課題在研究的過程當中，以第3次國土調(diào)查正射影像生產(chǎn)作為案例，進行一系列的數(shù)據(jù)分析與實驗，例如立體基準網(wǎng)的遙感影像的生產(chǎn)、區(qū)域網(wǎng)平差以及正射生產(chǎn)試驗等。在進行第3次國土調(diào)查時，國家相關管理部門要求必須在全國范圍內(nèi)進行全面的數(shù)據(jù)信息收集工作，并且使用用于1.0m分辨率的航天遙感影像進行實際地測量。因此在開展現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集工作時，需要運用航天遙感影像生產(chǎn)正射影像的方式進行一系列環(huán)節(jié)的操作。

4 結語

在衛(wèi)星軌道參數(shù)數(shù)據(jù)精確度不斷提高的背景之下，如何利用這些數(shù)據(jù)進行分析，高效地進行高分辨率正射影像庫的建立和更新是目前為止相關工作人員較為關注的問題，特別是高分辨率正射影像數(shù)據(jù)庫以及數(shù)字高程模型，數(shù)據(jù)庫建成之后利用這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的分析，具有較高的使用價值。通過上文的分析，我們可以了解到在集群計算機、大型服務器以及高速儲存?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡的環(huán)境下，開展一系列的測繪工作，其數(shù)據(jù)的處理難度相對較高，但是如果在這個工作當中選擇多源遙感數(shù)據(jù)處理技術，那么就能夠很好的節(jié)省人力、物力以及財力，甚至可以保證系統(tǒng)處理的效率得到整體提升?；谛畔⒒瘻y繪生產(chǎn)體系的建立，可以為信息化測繪生產(chǎn)基地的建設提供更多的數(shù)據(jù)以及參考依據(jù)，進而使得測繪體系的應急保障效率、災害評估效率、環(huán)境變化檢測效率以及城市規(guī)劃效率等都得到提升。