地理国情影像制作关键技术以及质量控制

李荟芸

（新疆维吾尔自治区第二测绘院 新疆乌鲁木齐 830001）

1 引言

2013年，我院承担了新疆维吾尔自治区5个地州大约30万平方千米的地理国情普查影像的制作任务。采用的影像全部为高分辨率卫星影像。影像类型有 Worldview1、Worldview2、Quickbird三种，项目成果有经过纠正的整景影像外，还有 1∶25000比例尺0.5m分辨率分幅影像。项目大部分区域利用PCI GXL2013软件完成纠正工作。其中博尔塔拉蒙古自治州、伊犁哈萨克自治州直属地区（不含奎屯市）山地、高山地、常年积雪区域较多，大约有 1/4至-3/1影像侧视角超过25°。乌鲁木齐市有部分常年积雪区域，哈密地区、吐鲁番地区地势相对平坦，高分辨影像比较理想。

2 技术路径

此次作业首先对全色影像进行纠正，对于多光谱影像则采用 RPC参数自动配准纠正的全色影像的作业模式。项目实施整体的技术流程见图1:

图1:技术流程

3 主要存在技术问题与解决方法

3.1 数字高程模型的使用

在项目实施过程中，收集的数字高程模型数据有1∶10000比例尺和1∶50000比例尺数据。平面坐标系统有1980西安坐标系和2000国家大地坐标系两种。地理国情普查影像成果要求为2000国家大地坐标系。为了消除不同比例尺，不同坐标系的精度和接边问题，数字高程模型使用前，1980西安坐标系数据必须转换为2000国家大地坐标系。项目影像成果精度和数字高程模型的精度是紧密相关的，为了提高不同精度成果数据的接边问题，我们对数字高程模型经过了处理，取得了很好的效果。

首先将1∶50000比例尺1980西安坐标系数字高程模型数据内插反生成5m等高距的等高线数字线划数据；其次利用参数进行坐标系转换工作；再将转换后的数据生成5m格网间距的数字高程模型；最后将1∶50000比例尺和1∶10000比例尺数字高程模型数据进行融合拼接。平差时1∶10000精度区域和1∶25000精度区域采用统一的数字高程模型，就可以很好地消除影像不同精度之间的接边差。

3.2 平差区域划分以及控制点布设

在实际作业时，我们通过对基础地理信息控制点和卫星影像分布情况，确定划分加密分区的大小。设定的加密分区一是尽量减少区域之间的接边，提高景与景之间的几何接边精度。在原始影像竖的自然分割时，加密分区应该自然分开。如图1，图2是一个区域的原始影像分布状况和加密分区分布图。二是充分考虑有控制点区域和无控制点区域的衔接，使有控制点区域能够控制无控制点区域，有效提高无控制点区域的平面纠正精度。三是对于Quickbird影像，最好单独建立加密分区。

进行影像数据纠正，控制点的布设也非常关键。利用 PCI GXL2013进行数据纠正时，一是不用过分考虑异轨影像之间的控制点的布设。二是不用考虑加密分区的大小。在一个区域我们将 300多景数据划分为一个加密分区，很好地保证了数据的接边精度。在加密分区内，尽量布设高精度的控制点，适当布设检查点。如图3:一个加密分区影像分布状况及其控制点布设分布图。

图1:原始影像接合表

图2:加密分区分布图

图3:某区域影像分布状况及控制点布设分布图

3.3 分幅图命名

地理国情普查分幅图一个影像数据为 1∶25000比例尺，按照1∶50000比例尺结构进行数据组织。裁切后的影像的初步是以 1∶25000比例尺图号命名。最终的数据命名信息还包含影像类型、分辨率、色彩模式、数据时间多项内容。在作业时，如果逐幅图进行人工修改，对于按照1∶50000比例尺组织的A、B、C、D命名组织的方法，特别容易出错。在项目实施中，经过分析，我们统一制作对照文件，批量命名，有效保证了数据组织命名的正确性。

首先将1∶25000比例尺图幅接合表和高分辨率卫星影像标图叠合。对1∶25000比例尺图幅接合表增加1∶50000比例尺图号、影像类型、分辨率、色彩模式、数据时间属性项。按照数据命名的要求，首先将1∶25000比例尺图幅号和1∶50000比例尺图幅号进行对应，然后对数据源、分辨率、色彩模式、数据时间逐个属性内容进行分析，分别录入相应的属相项中。最后将属性表输出，经过整理后，编写1∶25000比例尺数据与最终成果命名的对照文件，利用程序实现批量命名。

3.4 新增高分辨率卫星影像的处理

在地理国情普查影像数据的制作过程中，会陆续收到新增补的影像数据。对此部分影像数据的利用，采用了以下技术方案:（1）首先对数据进行分析，优先选择利用侧视角小的影像数据。（2）单景影像只用 PCI GXL2013软件中的控制点采集功能采集控制点，剔除平差超限点，输出模型段和GCP段，然后进行纠正。（3）对两景以上影像数据，特别是异轨影像，必须要做平差。具体做法为:用 PCI GXL2013软件中的控制点采集功能采集控制点，剔除平差超限点，输出模型段和 GCP段。纠正时，需要把四周接边平差后的影像数据加载进来，把原来平差后的数据与需要纠正的数据合并为一个工程，然后平差，剔除平差超限点，再次输出模型段和 GCP段。然后输出新补的影像数据的纠正结果。（4）对个别纠正后仍然有问题的影像，可用 PCI GXL2013软件中的影像配准功能，以原有纠正好的影像做参考，再一次采集控制点进行纠正。

3.5 影像的融合降维处理

利用 PCI GXL2013进行影像处理制作分幅图数据时，涉及影像数据的波段选择和组合。在影像进行融合时，选取16维影像R、G、B三个波段，采用PanSharpening模式进行影像融合，直接舍弃近红外波段。影像融合后再进行降维处理，这样处理后的颜色色彩模式比较接近自然色彩，易于调色处理。这样处理的影像比对影像首先进行降维，然后再进行融合，在较亮和较暗的区域有更好的色彩信息保留，纹理信息损失更少，影像效果会更好。

4 质量控制

4.1 控制点的检查

首先编制程序将所有*.inf文件中的数据提取为文字，并根据信息表中的影像分辨率和影像的像素数进行控制点小影像坐标头文件的制作。提取的文字信息中间以逗号进行分割，然后将文字转换为表格，将所有属性归类整理，这样可以快速进行控制点信息的正确性检查。还可以将控制点进行展点，转换成为地图数据，同时将加载了影像头文件的小影像引入，这样就可以方便地进行控制点与分幅图精度的统计检查。

4.2 影像色调的控制

对于影像色彩和图幅满幅情况的概查，可以利用 Photoshop软件批量进行影像快视图输出，结果保存为JPG格式。这样对于影像整体色彩的效果和图幅是否满幅和整景影像的匹配程度，可以进行快速有效的查看和浏览，可以发现影像明显的偏色问题和明显的纹理损失情况，可以有效节约时间。当然对于细节问题还需采用原图仔细检查。

4.3 对整景影像的坐标检查

在实际作业时，我们编写程序对整景分幅元数据进行制作。在后期的检查修改以及有新增影像会涉及原有影像重新平差的情况下，整景影像的范围会发生变化，在修改时往往会遗漏，后期我们专门编写程序对整景影像的坐标进行批量检查，对数据进行核查，这样就可以有效保证数据的正确性。

5 结束语

地理国情普查为我院首次大规模影像数据生产，在时间短、任务重的情况下，合理的技术途径和有效的程序控制是提高项目数据质量的前提和保证，此次作业也为我们处理影像数据积累了宝贵的经验，写下来和大家一起讨论分享。

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