基于已有DOM/DEM的卫星影像快速处理与应用

摘 要：本文简述了利用高分辨率卫星影像、基于已有DOM/DEM成果快速制作正射影像图的方法。首先对全色影像进行纠正，用纠正后的全色影像对多光谱卫星影像进行影像配准，得到多光谱正射影像；将纠正后的全色影像与多光谱影像进行融合，形成最终的单景彩色卫星正射影像成果。

关键词：卫星影像 正射影像 快速制作 正射纠正

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）04（b）-0000-00

1 引言

卫星影像作为一种数字产品，是进行相关测绘工作的基础数据源。它具有覆盖面广、信息丰富、现势性强、更新周期短等优点，其地面分辨率随着航天传感技术的发展而提高，在国民经济和社会发展的各个领域，卫星影像均有着广泛的应用。要将卫星影像应用于基础测绘数据获取工作，就必须先对卫星影像进行几何校正，而正射纠正是几何校正的最重要的一个方面。本文结合实际生产经验，主要介绍在高分辨率遥感影像数据一体化测图系统（简称PixelGrid）下利用原始高分辨率卫星影像制作数字正射影像图的方法。

2 高分辨率卫星影像在测绘工作中的应用

目前，常用的航测成图法是在已有测绘成果资料和遥感影像的基础上，实行全数字化摄影测量与人工野外实地调查的方式，形成最终测绘成果。该方法由于航片获取周期长的问题，费时、费力，不能及时地获取全局的地理要素动态变化信息。近年来卫星遥感技术和计算机技术的迅速发展，为地理要素信息的获取提供了及时有效的新手段，利用卫星影像覆盖面广，更新周期短等优点，不仅可以及时有效地大面积获取地理要素信息，更可以大大降低工作成本，缩短作业周期。

高分辨率卫星影像作为基础数据源，按计划定期对其进行获取和正射纠正等处理，可满足地理要素动态监测的需求。

3 基于已有DEM/DOM成果的卫星影像快速纠正

基于已有DEM/DOM成果的卫星影像快速纠正，即对所获取的高分辨率卫星影像（影像分辨率不小于2米），利用控制点影像库或以通过质检的最新高分辨率的数字正射影像图作为控制资料，结合数字高程模型数据，进行正射纠正。

本文以与作为控制资料的DOM的套合误差来评定影像纠正精度（套合中误差应小于4米，最大误差不超过2倍中误差），故主要使用基于已有DOM/DEM快速更新方式的卫星影像纠正方法作为主要处理方法。即利用覆盖卫星影像范围的已有DOM和DEM数据，在PixelGrid系统中进行卫星全色影像与作为参考的DOM数据的自动控制点匹配。利用自动匹配的控制点，结合DEM数据，对全色卫星影像进行正射纠正。多光谱卫星影像与纠正后的全色影像进行影像配准，得到带空间参考的多光谱卫星影像，最后将纠正后的全色和多光谱影像进行融合形成最终的单景彩色卫星正射影像成果。基于已有DOM/DEM的卫星影像纠正流程如图1所示。

试验表明，由于软件自动匹配的控制点分布均匀且点数很多，对于变化不大的区域基本能满足地理国情普查标准时点核准的精度要求和接边的精度要求。但是对于变化较大区域的影像，会存在变化区域无法匹配控制点的情况，从而导致整景影像的控制点分布不均匀，最终纠正后影像达不到套合精度的要求。对于没有卫星影像的区域，要使用无人机获取影像进行补充。鉴于上述两种情况，需要使用控制点对影像进行正射纠正。若卫星影像之间有重叠区域，则可以采用区域网平差的方式进行正射纠正；否则采用单片纠正的方式进行正射纠正。采用区域网平差的方式，区域网的角点、拐点和重叠区域都要有控制点；采用单片纠正的方式，每景影像至少要有9个控制点。基于控制点的卫星影像纠正流程如图2所示。

4 影像匀色

在摄影过程中，由于环境因素及传感器本身角度的影响，可能会导致不同影像的灰度和色彩分布不一致的问题。在卫星影像图的后期处理过程中，为了使影像达到反差适中、自然的效果，需要对影像做整体匀色作业。Photoshop具有强大的图像处理功能，并且具有界面友好、操作简单、表现直观等特性，因此常被用于遥感影像的后期处理当中。我们采用Photoshop软件对影像进行必要的色阶调整、色彩平衡、颜色匹配等色彩调整工作，使影像达到理想逼真的色彩效果。

5 影像拼接、裁切

在进行了正射纠正，影像匀色等处理后，我们可按需对卫星影像进行拼接与裁切操作，最终得到我们需要的正射影像图。影像的拼接与裁切主要在TitanImage V8.0软件中进行。利用TitanImage V8.0软件提供的影像镶嵌模块来对影像进行拼接处理，并按照实际情况对镶嵌线进行适当的编辑，选择输出结果存放路径，点击镶嵌，得到镶嵌后影像成果。影像的裁切操作是在影像工具箱中的影像裁切模块中进行的，输入裁切范围矢量文件和待裁切影像，选择输出结果存放路径，点击确定，即可得到裁切后成果。实践证明该方法操作简便，影像处理质量可靠。

6 结语

本文利用基于已有控制资料的卫星影像快速纠正方法，实现高分辨率卫星影像与已有DOM/DEM之间的特征提取和匹配，然后利用RFM模型的区域网平差对匹配结果进行粗差剔除，最终实现高分辨率卫星影像的对地定位和正射影像更新。该方法采用金字塔逐级匹配策略，自动化程度高，匹配精度好，速度快，提高了遥感影像正射纠正处理的效率和可靠性，可广泛应用于高分辨率卫星遥感影像的正射生产中去。

参考文献

[1] 数字正射影像生产技术规定[S].（GDPJ 05-2013）.

[2] 栾庆祖，刘慧平，肖志强.遥感影像的正射校正方法比较[J].遥感技术与应用，2007，22（6）：743-746.