基于集群处理系统的地理国情影像底图制作

郭 玲,白建荣

（1.甘肃省地图院，甘肃 兰州 730000）

基于集群处理系统的地理国情影像底图制作

郭 玲1,白建荣1

（1.甘肃省地图院，甘肃 兰州 730000）

以WorldView遥感卫星影像为例, 介绍了采用集群式遥感数据处理系统进行卫星遥感正射影像图生产的技术方法和流程，此方法可提高工作效率，使作业流程规范化。

地理国情普查； WorldView；正射影像；数字摄影测量；Geoway CIPS；PixelGrid

地理国情普查所获取的遥感卫星资料主要有全色和多光谱的QucikBird （QB02）影像、全色WorldView1（WV01）影像、全色和多光谱WorldView2（WV02）以及全色和多光谱的资源三号卫星影像，数据级别为level2A，数据格式为GEOTIFF，QB02、WV01、WV02按景分块存储，资源三号影像按景存储，WGS84坐标系统。各类卫星影像分辨率和光谱波段等技术指标如表1所示[1]。

表1 卫星影像技术指标表/m

Geoway CIPS是北京吉威时代软件公司研制的一款集群式遥感影像处理系统，支持框幅式影像、ADS40/80、无人机和卫星等数据的处理。CIPS是建立在以刀片机、大容量磁盘阵列等硬件基础上的一整套解决方案，以工作流的模式，快速进行正射影像的制作，在甘肃省地图院的基础测绘和地理国情普查影像底图制作中发挥了重大作用[2]。PixelGrid系统是中国测绘科学研究院研制的一款多源航空航天遥感数据集群分布式高效能处理系统，主要优势在于数据处理的通用化和自动化[3]。该系统已在西部测图工程、全国第二次土地大调查等国家重大工程和应急测绘等方面实现了大规模应用。

1 数据分析和技术流程

依据项目设计，首先分析区域内是否有基础测绘的1∶10 000 DEM和DOM，若有，则利用PixelGrid系统进行处理。处理流程为：先根据已有2D数据进行全色影像自动平差，再根据全色影像进行多光谱影像自动定向，然后对全色、多光谱影像进行正射纠正、融合，最后进行自动精度检测[4]。在已有DEM、DOM的区域，PixelGrid系统进行前期的影像平差自动化程度高，使用较方便，但后期影像处理功能较弱，需借助Geoway CIPS或Erdas进行后期影像处理。如果没有1∶10 000 DEM、DOM数据，则利用Geoway CIPS进行处理。Geoway CIPS针对地理国情项目的DOM生产处理流程如图1所示。

图1 地理国情监测项目处理流程图

由于原始卫星数据是分块的，处理前需进行拼接[5]，再将原始的RPB文件转换为CIPS能够接收的RPC文件，在区域网平差主界面执行“工具箱→RPC标准化”，在弹出的窗口中选择一个或多个RPB文件，点击“Open”按钮即可将所有选中的RPB文件标准化为RPC文件。

2 生产处理过程

对于没有基础测绘1∶10 000 DEM、DOM的区域，基于1∶50 000 DEM成果，利用Geoway CIPS对WorldView卫星影像进行处理，具体处理过程如下：

1）加载卫星影像，创建金字塔；

2）连接点自动匹配，Geoway CIPS区域网平差提供点位规划功能，在测区分布图中根据设定的点数布设点位，可方便有效地实现整个测区的点位布设；

3）对匹配完成的连接点进行精确编辑；

4）基于精确编辑完的连接点对整个测区进行自由网平差解算；

5）导入整理好的控制点成果，根据点之记进行精确刺点，确保测区四角都有控制点，在保证控制点均匀分布和数量足够的前提下，把导入的其他控制点成果设为检查点；

6）再对整个测区进行一次区域网平差解算；

7）根据平差报告或点列表显示的平差结果，在点列表内选中单个或多个需调整的点，进行点位精编，多次精确调整点位并平差解算，直至所有点都满足生产精度要求；

8）利用初始的全色影像的区域网平差工程，选中全部的全色影像，右键选择“设为参考卫星影像”，对多光谱影像进行像控点匹配；

9）对全色、多光谱影像进行纠正，可对全色影像和多光谱影像分别纠正，也可同时进行纠正；

10）对纠正完的全色和多光谱影像进行融合，软件提供了多种融合方式，建议选择PANSHARP算法；

11）基于融合之后的影像进行16位转8位、匀光匀色处理；

12）进行拓扑规划，确保规划的范围完全沿着提取的有效范围边缘，然后在拓扑规划中生成标准图幅的图幅范围线；

13）编辑镶嵌线，按照标准图幅的图幅范围线进行镶嵌成图；

14）地理国情普查项目中提供的多光谱数据是4波段数据，而最后提交的DOM要求是3波段数据，所以要对原始多光谱数据、纠正后多光谱数据或镶嵌裁切后4波段的标准图幅DOM数据进行波段重组，得到最终的分幅正射影像底图。

3 精度控制与分析

3.1 区域网平差成果质量检测

区域网平差的质量主要取决于连接点和控制点的精度[6]。影像自动匹配生成连接点为批处理过程，作业员可对结果进行分析，并对点位进行精确编辑，提高连接点的精度。控制点成果是按规范要求布点并实地采用GPS测量得到，具有一定的正确性和可靠性[7]。

3.2 正射影像精度检测

对于卫星正射影像（见图2），采取了用已有控制点成果检测的方法。已有控制点成果是经过实地测量的，部分控制点成果是三角点，实地还有较为明显的测量标志。在正射影像上记录各点的观测值(x，y)，利用已有控制点的大地坐标和高程值，并把该值作为检测的真值，将观测值与真值进行比较，分析其精度[7]。

表2中Dx、Dy、Ds为正射影像图中的5个多余控制点的图上坐标与实测坐标的不符值，地理国情普查影像精度见表3。

表2 经过外业实测的检测点精度统计表

表3 地理国情普查影像底图平面精度表

由表2和表3可知，1∶10 000区域检测点的检测精度符合地理国情普查影像底图的生产精度要求。利用Geoway CIPS进行影像底图生产速度快、效率高，作业更加流程化、规范化。图3为经过正射纠正和融合后的遥感影像图。

图2 内业选取的5个检查点点位分布图

图3 正射纠正后的影像图

[1] 关元秀,程晓阳.高分辨率卫星影像处理指南[M].北京:科学出版社,2008

[2] 王俊.集群式遥感影像处理的关键技术探讨[J].地理空间信息,2013,11(5):106-107

[3] 孙浩.基于PixelGrid系统的无人机影像空三加密及影像图制作[J].测绘与空间地理信息,2012,35(8):203-207

[4] 孙家抦.遥感原理与应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003

[5] (美) Jensen J R.遥感数字影像处理导论[M].北京:机械工业出版社,2007

[6] 张祖勋,张剑清.数字摄影测量学[M].武汉:武汉测绘科技大学出版,1996

[7] 冯秀丽,王珂,楼立明.基于ERDAS 的遥感影像正射图的制作[J].遥感技术与应用,2003,18(3):176-179

Production of the Geography Census Digital Orthoimage Based on Clustered Images Processing System

by GUO Ling

In this paper, taking WorldView remote sensing images for example, we introduced the method and steps of digital orthoimage production with Clustered Images Processing System.

Geography Census Survey,WorldView ,orthoimage, digital photogrammetry,Geoway CIPS,PixelGrid

P237.9

B

1672-4623（2014）02-0014-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.006

2014-01-27。

郭玲，从事摄影测量与遥感工作。