[word格式] 高分辨率卫星遥感影像在基础测绘中的应用探讨

[word格式] 高分辨率卫星遥感影像在基础测绘中的应用探讨 高分辨率卫星遥感影像在基础测绘中的应 用探讨 第28卷第2期 2008年06月 测绘科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 GeomaticScienceandEngineering Vo1.28,No.2 Jun.2008 高分辨率卫星遥感影像在基础 测绘中的应用探讨 白焕成? 【摘要】本文主要探讨了SPOT5卫星遥感影像在1:1万基础测绘中的应用.本文围绕实际生产,重 点阐述了卫星遥感影像高精度正射纠正技术,真彩色影像融合处理技术以及大范围影像批量分幅方法,并对 不同控制点布设 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 制作的卫星遥感正射影像图进行了精度分析. 【关键词】卫星遥感影像;传感器模型;影像融合;波段运算 【分类号】P236 OnApplicationofHighResolutionSatelliteRemotelySensed ImageryinBaseSurveyingandMappingProject AbstractTheapplicationofSPOT5remotelysensedimagesin1:10,000scalebasesurveyingandmapping projectisdiscussed.Inthispaper,basedonthepracticalproduction,sometechniquesofhighresolutionorthographic rectificationforremotelysensedimages,truecolorimagefusionandthemethodforframingimagesoflargeareain groupsaredescribed.Furthermore,theprecisionsofthesatelliteorthophotomapsobtainedbydifferentplansofcon— trolpointsarealsoanalyzed. Keywordssatelliteremotelysensedimagery;sensormodel;imagefusion;wavebandoperation 1引言 随着计算机技术,光电技术和航天技术的不 断发展,卫星遥感技术正在进入一个快速提供多 种对地观测海量数据的新阶段和应用研究的新领 域.社会在向前发展,地物和地貌的变化可谓日 新月异,数据的更新工作同样是一项巨大的工程. 目前,利用卫星遥感影像进行地物和地貌的更新 是最好的数据更新方法.同时可根据遥感影像的 特点对地物要素进行分类,制作专题图等,以满足 不同应用者的需要. 为满足我省经济建设对1:1万基础地理信息 数据现势性和可用性的需要,加快1:1万基础地 理信息数据更新速度,缩短其更新周期,我们尝试 利用高分辨率卫星遥感影像数据进行1:1万基础 ?河南省测绘院高级工程师 地理信息数据更新研究,通过试验总结出了具体 指导生产的技术指标和要求,并获得了很好的 效果. 2研究内容与目标 主要有以下三点: 1)以SPOT5卫星遥感影像为数据源,采用不 同的像控点布设方案对遥感影像进行正射纠正并 对纠正后的卫星遥感正射影像进行精度检测,研 究控制点布设对DOM精度的影响; 2)利用合格的遥感正射影像进行内业判读 和外业调绘,再将调绘片扫描矢量化并进行图形 编辑,从而达到DLG中地物要素更新的目的,其 技术 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图1: 16白焕成:高分辨率卫星遥感影像在基础测绘中的应用探讨第2期 SPOT5卫星遥感影像 GPS控制及检查点测量 1:5万DEM 正射纠正l上一代地形图l 一—……一一一T… 数据融台l地形图扫描及纠正l 丁——一——一 判读及外业调绘I矢量化地貌要素l--_.1生成 DEMI——r=—……———.——_——H____口 ____._.n_N_q______q—— 内业 扫描矢量化与地貌叠加编辑 检查与验收 图1技术流程图 3)通过不同的技术手段对不同星源的遥感 影像进行预处理,并对其进行配准,从而获取高精 度的融合影像. 3遥感影像纠正 正射纠正是将中心投影方式获取的影像校正 为正射投影方式影像的过程.从实现的过程看是 采用星历参数,适当精度的地面控制点及DEM通 过严格物理模型对原始影像进行的几何纠正过 程.SPOT5的传感器属于CCD线阵推扫式,在飞 行方向上近似为平行投影,在每条扫描线方向则 为中心投影,整幅影像为多投影中心影像.每行 外方位元素都不同且(飞行方向)值恒为0.研 究表明,SPOT5卫星空间姿态稳定,在一景影像范 围内可以认为外方位元素的变化是时间的函数: Xc(t) 】,c(t) Z(t) (t) (t) ,c(t) .+Xc1(t—t0)+(t—t0)+以 .+l(t—to)+y(t—t0)+以 .+Z1(t—to)+z以(一to)+以 .+1(t—t0)+2(t—to)+以 .+1(t—t0)+2(,一to)+以 14,c0+,c1(t—to)+,cc2(t—to)+以 其中,棚,,Z,‰,.,14,.为影像中心行的 外方位元素,.为中心行扫描时间.此时经典的 中心投影共线方程可以推广为广泛的线阵扫描成 像共线方程: =- f? a(X—(t))+b(y一(t))+C(z—z(t)) a3(X—(t))+b3(y—(t))+c,(Z—z(t)) 0=-f? a(—Xc(t))+b:(1,一(t))+C2(z—Z(f)) a3(—(t))+b3(y一(t))+C3(z—Z(t)) (2) 由(1)式和(2)式可知,影像定向需要解算的 每条扫描线的外方位元素转换为解算中心行外方 位元素(曲,,Z,.,0.9.,K0)及其变化率.当 采用n次多项式来拟合外方位元素时,至少需要 (n+i)(n+2)/2个控制点才能解算全部参数. 一 般采用二次多项式,此时需要求解的变化率为 (.1,l,c1,Z1,1,1,K1)和(c2,yc2,Zc2,2,?2, ,c),共18个参数,因此至少需要9个三维地面控 制点才能利用这种严密的传感器模型(Rigorous SensorMode1)进行影像的纠正. 在项目试验中我们使用了两景SPOT5HRG 第2期白焕成:高分辨率卫星遥感影像在基础测绘中的应用探讨17 影像,利用ERDASIMAGINE遥感影像处理软件 下的数字摄影测量模块LPS进行SPOT5严密纠 正模型的构建,分别采用9,12,15,20,25个控制 点的像控点布设方案,对遥感影像进行正射纠正, 对五种方案的纠正精度进行比较,选取最佳方案 纠正制作1:l万遥感正射影像图. 4影像融合 影像融合是将不同分辨率或不同时相甚至不 同类型传感器获取的同一地区数据经空间配准后 把各数据中的优势或互补性有机结合起来产生新 数据的技术过程.主要包括数据配准,数据融合 和影像增强等步骤. 4.1数据配准 对于SPOT5全色和多光谱数据的配准以纠 正好的全色正射影像为参考,对多光谱影像精密 配准.为提高配准精度,可以在选取一定数量控 制点后,利用计算机基于影像灰度或纹理自动匹 配生成大量同名点进行精确配准. 4.2数据融合 SPOT5卫星多光谱数据包含近红,红,绿和短 波红外4个波段,但其缺少蓝光波段,在影像融合 时,为了使融合影像色彩更加丰富,自然,真实,更 利于进行地物类型的目视解译和外业调绘,需要 进行波段运算来模拟蓝光波段从而模拟自然真彩 色.试验时,选取了多种方法进行了比较,最终确 定了以下方法:Band2(R),(3Band3+Band1)/ 4(G),Band3(B).在Erdas的空间模型(Spatial Modeler)模块中自己建立模型计算,蓝光波段计 算方法如图2所示: 多光谱数据(3*B3+B1)/4蓝波段 IIL101o25_orth—suh3$nl一10to25_orth—subn3_bhie 图2蓝光波段计算方法 遥感影像的融合方法多种多样,像元级的融 合如HIS变换,主成分变换,Brovey变换,乘积变 换,高通滤波变换等方法适用性各异,最终融合效 果也有差别,因此需根据数据实际情况选择合适 的融合方法. 4.3影像增强 影像增强处理分为融合前处理或融合后 处理. 融合前处理:在融合中要突出全色高分辨率 数据的特点,融合前处理的目的是为了增强局部 灰度的反差突出纹理细节和加强纹理能量,通过 细化来尽可能减少噪音.原始SPOT5全色波段 的影像亮度较低,反差小,选择适当的输人范围, 调整反差系数,改善视觉效果.多光谱数据与全 色数据配准之后,在二者融合之前进行了影像的 增强和色彩的调整.制作中根据数据情况对全色 影像进行了色阶,亮度,对比度等调整,以消除蒙 雾,提高亮度,加大反差,提高清晰度,并根据需要 对部分数据进行了3×3边缘增强.对选择好的 多光谱波段RGB组合进行了色彩的调整,包括色 阶拉伸,色彩平衡,色度饱和度亮度,亮度对比度 等调整. 融合后处理:融合后在Photoshop图像处理软 件中对图像进行整体和局部色彩的调整,包括色 阶拉伸,USM锐化,色彩平衡,色度饱和度亮度, 亮度对比度等,使影像色彩更加丰富,自然,真实, 更加利于地物类型的目视解译和调绘判别. 5影像裁切与地物更新 影像分幅裁切之前首次需将两幅或多幅影像 镶嵌在一起,构成一幅整体影像.影像镶嵌时除 了要满足在镶嵌线上相邻影像的细节在几何上一 一 对接外,还要求相邻影像的色调保持一致.对 镶嵌好的正射影像按要求进行分幅裁切输出,因 为SPOT5影像范围较大,因此在影像裁切过程 中,一定要使用批量分幅裁切功能,以提高作业 效率. 将裁切后的影像与旧DLG数据进行叠加,形 18白焕成:高分辨率卫星遥感影像在基础测绘中的应用探讨第2期 成数字影像地形图,根据需要选择必要的要素进 行图形输出,形成调绘工作底图;外业利用调绘底 图按要求进行全要素的室内外综合判绘,并按要 求整饰成图,从而完成地形图的野外更新调绘上 作.在野外调绘过程中,通过比对在遥感正射影 像处理过程中,利用模拟自然真彩色融合获取的 彩色正射影像色彩更加真实,可以显着提高外业 工作人员对地物类型的判别能力,非常有利于外 业调绘工作的进行. 将调绘底图进行数字化扫描和几何纠正,并 在矢量数据处理平台上将其与旧DLG数据进行 叠加,根据调绘资料在配准后的调绘正射影像上 采编,更新地物要素. 6结论 随着遥感影像处理手段的发展,卫星遥感影 像已成为测绘及地理信息产品的重要数据源,我 们通过卫星遥感影像在基础测绘中的应用和实 践,对其优势有以下几点看法: 1)卫星遥感影像具有监测速度快,获取周期 短,信息丰富等特点,尤其用于基础地理数据更新 更凸现出其现势性强,成本低的优势.可称之为 航空摄影测量的又一次新的变革.将高分辨率的 卫星遥感影像应用于基础测绘将是众望所归. 2)我们对不同方案的纠正精度进行了统计, 同时从每景影像中抽取了十余幅图,每幅图外业 量取不少于30个检测点,并对其精度进行分析比 较,试验认为利用9个控制点即可满足1:1万遥 感影像正射纠正精度要求,更多的控制点并不能 带来纠正精度的大幅提高,考虑到控制点资料和 影像质量的因素,每景影像控制点在9到15个为 宜.同时也认为遥感影像的匹配与融合处理更是 影像应用之关键,直接影响着人们对影像的判别 能力,决定着基础测绘数据更新的优良. 3)迎过SPOT5,IRS—P5,IKONOS等高分 辨率遥感像的应用研究,挖掘卫星遥感影像处 理与纠正的技术关键,在保证提高精度的同时寻 找提高作业效率的方法,例如:利用基于全色和多 光谱影像的计算机自动点匹配功能,能够获取大 量高精度同名匹配点,大大减轻人工选取配准控 制点的工作量并提高了配准精度;在基础测绘更 新中为了提高人们对影像的判读能力,对多光谱 遥感影像波段运算时模拟自然真彩色,数据融合 时对不同的地物类型采取掩膜处理等方法,从而 极大地丰富了影像色彩信息使影像判读更加准 确.遥感影像的批量分幅裁剪与输出技术缩短了 成图周期.我们认为卫星遥感影像在基础测绘中 的应用可以有效地提高工作效率,降低生产成本. 4)高分辨率遥感影像与DEM数据叠加可制 作三维可视,地势晕渲等多种专题图件. 目前民用遥感传感器的空间分辨率已达到米 级甚至亚米级.空间分辨率达到米级的立体遥感 图像,已有能力替代传统用于1:2.5万和1:1万 比例尺地形图测绘或地理信息更新的航空摄影, 我国利用高分辨率遥感卫星图像进行三维定位和 i贝0图的起步比较晚,目前虽然在一些中小比例尺 测绘中已得到了应用,但是对于大比例尺的测绘 应用还缺乏系统配套的理论,技术和一套完整的 解决方案.针对目前基础地理信息数据更新和全 国土地调查,卫星遥感影像的应用更具有广阔的 推广应用前景和巨大的市场潜力.我们还期盼于 广大科研人员的进一步开发与研究,热切期待着 高分辨率遥感影像的应用日益深入到地球科学的? 方方面面. 参考文献 [1]陈鹰.遥感影像的数字摄影测量.上海:同济大学出版 社.2003 [2]党安荣,王晓栋,陈晓峰等.ERDASIMAGINE遥感图 像的处理方法[M].北京:清华大学出版社,2003