利用SPOT5卫星影像制作DOM云雾处理方法

摘要：进入“十二五”以来，我国科技发展的速度较快，也推动着遥感技术的发展，在我国生产的各个领域之中都有十分广泛的应用，影像对遥感影像质量的因素之中最为重要的是天气因素，基于此，本文主要探讨了云影覆盖区域之中技术处理的方法。

关键词：SPOT5；卫星影像；DOM

中图分类号：P283文献标识码： A

引言

数字正射影像图( DOM)作为数字测绘产品“4D ”产品的重要组成部分,具有精度高、信息丰富、直观真实等优点,可从中提取各种类别的海量地理信息、自然资源信息和社会经济发展信息,为资源调查、环境监测、城市现代化建设、防治灾害和公共城市建设规划等各种调查和管理等提供可靠依据; 还可从中提取和派生新的信息,实现地图的修测更新,作为基础地理信息数据生产和更新的数据源。数字正射影像图( DOM)的制作除常规的航空摄影资料外,高分辨率的卫星遥感数据也成为一种重要的数据来源。如美国 SpaceIm age 公司提供的地面分辨率为 1m 的 IKONOS-l全色遥感卫星影像和 4m 多光谱遥感影像,DigitalGlobe 公司的 4uickBird 的 0.65m 全色和 2.4m 多光谱遥感影像; 法国 SPOT-5 卫星获取的 5m 分辨率的全色遥感影像。

1、Spot5卫星影像的特点

Spot5卫星是由法国于2002年5月发射升空的。其传感器类型为HRG，幅宽为60km，其轨道循环周期26d。为了保证卫星在1个周期内将全球完整覆盖1次，Spot5采用了“双垂直”的视场配置模式，2个高分辨率成像装置沿地面轨迹获取两条数据带，这个宽度大于相邻两地面轨迹间的距离。分辨率短波红外影像：20m；多光谱影像（绿、红和近红外）：10m；全色影像：5m；超模式全色影像：2.5m。波谱范围为P：0.48～0.71μm；B1：0.50～0.59μm；B2：0.61～0.68μm；B3：0.78～0.89μm。

2、DOM 制作流程

从卫星影像制作 DOM 的流程分成不同环节,每个环节的处理效果会影响最后的制作效果。

2.1、数字影像质量评价

数字影像质量评价是一项很有意义但又较难解决的研究课题。一般评价融合图像的质量是以视觉分析为主,并结合定量分析进行的。常用于衡量信息量的统计参数有均值、方差、熵、联合熵、平均梯度、偏差指数、相关系数等。在实际工作中可依据不同的地域内容、不同的应用目标以及不同的数据源,选择适当的遥感数据融合处理方法,在提高空间分辨率的同时,最大限度的减小光谱扭曲,从而有利于解译分类。

2.2、影像镶嵌和裁切

如果工作区跨多景图像,还必须进行图像镶嵌,才能获取整体图像。镶嵌时,除了对各景图像各自进行几何校正外,还需要在接边上进行局部的高精度几何配准处理,并且使用直方图匹配的方法对重叠区内的色调进行匀色处理。当接边线选择好并完成了拼接后,还对接边线两侧作进一步的局部平滑处理。

2.3、像元重采样

为了提高 SPOT5 影像的 GCP 定位精度以及影像的视觉效果,采用不同内插算法进行影像重采样,其效果是不一样的。经试验,将全色影像像元大小重采样成 2 米和 1 米;将多光谱影像像元大小重采样为 5 米和 2 米。内插算法包括最临近、双线性和立方卷积三种。经过视觉效果检验,双线性内插算法得到的像元大小为 1 米的全色影像与像元大小为 2 米的多光谱影像的视觉效果最好,道路、房屋等线性地物的边缘更加清晰,形状更加明显。有利于提高影像的解译程度。多光谱影像也有类似的情况。2 米影像的视觉效果最好,与 5 米和 10 米影像相比,各种地类的边缘更加清晰,形状更加清楚,并且在随后的融合过程中,2 米多光谱与 10 米多光谱影像相比,其融合效果也有一定的提高,主要表现在多光谱的混合像元引起的光谱扩散现象在一定程度上有所压制,从而使影像的质量有所提高。内插算法中,最临近方法容易产生错位现象,因此并不适合采用。双线性和立方卷积影像在视觉上相差无几,为减少计算量,建议采用双线性算法进行内插。

2.4、影像的几何配准

为了得到既具有丰富光谱信息又具有高分辨率的遥感影像, 需要对 SPOT5 多光谱影像与全色波段影像进行影像融合,而影像融合的首要条件就是不同影像间精确的几何配准。在遥感影像处理系统( ERDAS 系统)中进行二者的高精度几何配准。GCP 的选择是几何培准的最重要问题,其选择依据是要均匀分布在整个校正区域、特征要固定而明显、数量要足够。GCP对于几何精校正精度的影响主要表现在 GCP 的数量、分布和本省的定位精度。几何纠正数学模型的不同,影响也不同, 采用二阶二元多项式纠正模型, 适当增加 GCP 的数量可以提高几何培准精度。用双线性内插法对多光谱影像进行重采样,得到与全色影像高精度配准的多光谱影像。

3、DOM 制作中影像上薄云去除方法

国家西部 1∶50 000 无图区测图工程中，大部分区域 DOM 采用遥感卫星影像制作。如果原始影像上有薄云，地面纹理基本可以读出，这种情况通过增加地面纹理清晰度、去除影像上的白色羽化，可以达到清晰的影像信息。

而当影像之中有厚云阴影。这种影像阴影区色彩偏暗，但地面纹理可见。通过调整影像的明暗度和色彩，使云雾阴影部分恢复自然色彩。

4、DOM 制作中影像上厚云处理方法

西部测图工程中，有的区域被较厚云雾覆盖，无法提取地面纹理，制作 DOM 时一般采用已有相应影像替换。对云雾替换区域的影像我们采用以下方法：

4.1、用相邻同种分辨率 2.5 m HRG 数据源替换，因二者分辨率相同，只需在影像融合时做好周边透明处理。

4.2、用相应立体条带同轨直下视 5 m 分辨率 HRG数据源替换。用此三立体条带 HRG 5 m 分辨率影像与多光谱影像融合、分辨率转换、影像替换、影像纹理处理。

4.3、用 10 m×5 m 分辨率 HRS 立体条带数据源替换，要注意的是，用该数据源时要做影像纹理变换，具体做法是将 HRS 条带 10 m 分辨率方向进行隔行纹理增加，利用 DPGRID 将立体条带数据处理为 5 m×5 m 分辨率全色正射影像，再与多光谱影像融合、影像替换、影像色彩调整。

HRG 2.5 m 分辨率全色影像上有厚云，影像融合后做分辨率转换，进行影像替换。虽然替换的影像分辨率保持了一致，但实际上影像上的纹理差异较大，与周围影像很难融为一体，分辨率一致只保证了影像大小的一致，影像纹理还需在Photoshop 里做进一步处理。具体做法是将被替换影像中的白云部分选中做色彩亮度降低，将云雾阴影部分选中做色彩亮度增强，使得云雾部分的影像色调基本保持一致；其次，将替换的影像做不透明处理，百分比按照影像的具体情况确定，有时 50%的不透明度刚好，有时可能是 70%或 40%，不透明度的选择以能够盖住下层云雾为好；接下来将处理好的替换部分影像边沿做羽化切割，再进行色调调整，将其融入到被替换影像中。

5、结语

上述方法制作的 DOM 平面精度检测符合规范标准，为调绘及影像解译人员提供方便，提高内业地物采集速度、质量及该项工作效率，目前为本单位用 SPOT5 遥感影像制作 DOM 的主要方法，在生产中有较高的实用价值。

参考文献：

[1]宋燕,闵晓凤,刘秀梅.利用SPOT5HRS条带影像制作DEM及等高线的技术方法[J].测绘技术装备,2008,01:43-45.

[2]燕琴,张继贤,邱志成,高武俊.SPOT5卫星影像测绘能力分析[J].测绘科学,2005,04:97-99+8.

[3]乔伟峰,孙在宏,后斌.利用SPOT5数据制作正射影像图并辅助更新土地利用现状图的方法[J].南京师大学报(自然科学版),2003,03:112-116.