基于ERDAS2013 LPS的批量数字正射影像制作方法研究

董竹，宁力，刘浪涯，岳力，江楠

(成都市勘察测绘研究院，四川 成都 610081)



基于ERDAS2013 LPS的批量数字正射影像制作方法研究

董竹*，宁力，刘浪涯，岳力，江楠

(成都市勘察测绘研究院，四川 成都 610081)

利用WORLDView-Ⅲ卫星影像数据，采用“传统逐景选点纠正”和“区域网平差批量纠正”两种方法进行DOM生产。并对作业流程中使用的控制点数量、生产效率、产品精度等方面进行了比较分析。结果表明：两种方法均能满足DOM生产精度要求。传统方法对控制点的数量与精度要求较高，景与景间接边差较大，工期较长；后者则有效地解决了这些问题，利用ERDAS2013 LPS区域网平差批量纠正影像能显著提高作业效率。

ERDAS2013 LPS；WorldView-Ⅲ；区域网平差批量纠正

l 引 言

DOM具有信息丰富、直观、获取速度快、精度高等优点，是综合信息空间支撑平台内重要的基础地理数据，为相关政府及部门的宏观决策与信息化建设提供科学、稳定、实时的地理信息服务。因此，如何提高DOM的获取速度和精度就成为一个非常重要的研究内容[1]。而成都市域西北均为海拔3 000 m以上的高山区，外业获取控制点困难。本文以WORLDView-Ⅲ卫星影像数据为例，研究在控制点较少且分布不均的前提下，利用大数据量、高重叠度的影像数据快速制作出满足精度要求的DOM。并与传统DOM制作方法，在技术路线、正射影像成果的控制点数量、平面精度、接边精度和生产工效等方面进行对比分析，以期获得一种快速生产DOM的技术方法，从而为常态化的更新综合信息空间支撑平台内正射影像提供应用参考。

2 实施过程

2.1 前期准备

(1)资料收集

本次DOM生产研究工作收集了6景WorldView-Ⅲ卫星影像数据。在收集卫星数据资料时，尽量选择云盖较少(<10%)、层次分明的优质图像数据，以满足本次遥感调查与研究工作的需要。收集的主要资料如表1所示。

(2)影像预处理

为满足本次遥感调查工作的需要，根据各波段的光谱特征，选择不同的波段组合，经过几何校正、色调匹配、数据融合、图像镶嵌和各种增强处理等图像处理功能，按一定的图像处理功能对该数字图像进行计算机处理，以增强地表信息[2]。

收集的资料信息 表1

2.2 作业流程

(1)技术路线

分别采用“传统逐景选点纠正”和“区域网平差批量纠正”两种方法进行DOM生产，并对成果精度、生产工效进行对比分析。作业技术路线如图1所示：

图1 技术路线

(2)传统逐景选点纠正

本次正射纠正的原始影像为融合后的6景WorldView-Ⅲ卫星影像。在正射纠正过程中，根据收集的地形数据资料情况和成图比例尺精度要求，使用 2 m格网间距DEM，选择的正射纠正模型为ERDAS2013软件中针对WorldView数据的正射校正模型。根据地形特征每景影像选择10个～20个左右控制点，每景影像控制点须均匀分布，影像的4个角点尽量布点，同时，在山区和城市密集区控制点采集数目可作适当增加。为保证相邻两幅影像的接边精度，尽量保证相邻两幅影像的公共区采用相同的控制点，且必须保证该控制点的数目至少为两个以上。控制点选择在道路交叉、运动场拐角和草坪花坛交叉处，针对所选控制点，基于DEM进行外方位元素解算，通过残差报告检验数学模型，并对报告中可能出现的异常情况进行相应的处理，以使残差符合相关精度要求。在控制点残差报告满足精度要求的前提下，采用双线性内插或三次卷积内插法对影像进行正射纠正，获得单景正射影像纠正成果。

(3)区域网平差批量纠正

采用ERDAS2013 LPS平台进行区域网平差卫星影像批量纠正。首先建立测区，新建工程，并设置相关参数，选择几何模型为WorldView RPC，设置成果的投影坐标系统为WGS84-48度带，导入6景WorldView-Ⅲ卫星影像[3]。进入控制点量测对话框，采集控制点，并利用LPS的自动连接点生成功能，完成自动提取连接点，控制点采集原则与单景纠正相同，以测区为单位进行控制点的布设。该测区共采集了15个控制点。控制点和连接点数量满足要求后，进行空间三角测量属性设置，以恢复原始影像、传感器模型和地面控制点三者之间的数据模型，执行空中三角测量过程，并根据空三计算结果，检查剔除粗差，反复执行区域网平差计算，直至所有点的残差均满足要求后将测区内所有待纠正的影像会被添加到正射纠正执行列表中进行重采样，以批量获取正射影像成果。

3 研究成果对比分析

3.1 控制点数量

采用单景纠正方法制作正射影像成果，每景影像都需要单独采集控制点。山区一般选择一、二次多项式进行纠正，每景影像至少需要3个～6个控制点，总共采集了36个控制点，扣除重复采集的点位，实际使用了32个野外控制点。采用区域网平差批量纠正法制作正射影像成果，6景影像被放置于一个测区，控制点的布控以测区为单位，总共采集了15个控制点，如表2所示。在地物稀疏、控制点难以采集区域实际控制点可进一步减少。

采用区域网平差批量纠正法制作正射影像成果所需的控制点数量远小于单景纠正方法所需的控制点数量，这不仅在作业过程中可以减少采集控制点的工作量，也特别适用于野外控制点难以采集的区域。

采集控制点数量表 表2

3.2 精度对比

(1)平面精度对比

对整体影像样本数进行精度评定。共抽查15个检查点，按照检查区域大致平均分布。对两种方法制作的整景DOM成果进行精度检测。对两种方法制作的DOM，分别在每景影像上均匀选取15个与外业像控点对应的同名地物点进行单点和中误差统计。检查结果表明：“传统逐景选点纠正法”制作的DOM平面坐标中误差为 1.35 m，最大单点误差为 2.46 m，最小为 0.31 m；“区域网平差批量纠正法”制作的DOM平面坐标中误差为 1.26 m，最大单点误差为 2.21 m，最小为 0.19 m，如表3所示。

对统计结果对比分析，两种方法制作的DOM均达到了相关规范的控制要求，且精度没有明显差异。

平面精度对比表 表3

(2)接边精度对比

为检测整景DOM之间的接边精度，对采用“传统逐景选点纠正法”和“区域网平差批量纠正法”制作的DOM成果分别进行接边精度检查。在每两景影像重叠区域选取30个左右同名地物点，共计选取150个点进行量测，并统计单点误差以及中误差。经统计分析，“传统逐景选点纠正法”制作的DOM整景最大接边差为 5.05 m，最小接边差为 0.42 m，中误差为 2.14 m， 2 m以上接边差占比90%以上；“区域网平差批量纠正法”制作的DOM整景最大接边差为 1.82 m，最小接边差为 0.23 m，中误差为 0.75 m， 1 m以下接边差占比90%以上。

“稀少控制点区域网平差法”制作的DOM接边精度明显高于“传统逐景选点纠正法”。从而有效避免了因接边差过大需要对纠正后影像再次反复纠正的问题，能够显著提高影像镶嵌工作效率。

3.2 生产功效对比

对两种方法制作DOM的生产工效进行对比分析，采用区域网平差批量纠正影像，能够极大地减少工作量，提升工作效率。

生产功效对比表 表4

4 结 论

(1)利用ERDAS2013 LPS模块可以对WorldView影像数据进行数据导入、像点量测及空三平差解算等处理，完成测区内卫星影像的区域网平差。

(2)采用区域网平差批量纠正影像方法可利用较少的控制点满足数字正射影像生产要求，极大地减少野外像控测量的工作量，显著提高DOM成果接边精度，为不可到达区域快速生产数字正射影像提供了一种可行的方法。

[1] 张海霞，李书丹，周群强. 基于外业像控的批量数字正射影像制作方法研究[J]. 测绘技术装备，2014，16(3)：21～24.[2] 汪建峰，李新峰，肖为峰. 基于Erdas2013的Pleiaes卫星影像区域网平差设计与实现[J]. 测绘与地理信息空间，2014，37(11)：158～165.

[3] 汪韬阳，张过，李德仁. 资源三号测绘卫星影像平面和立体区域网平差比较[J]. 测绘学报，2014，43(4)：389～402.

[4] 孟小梅，谢三五，李昕等. PCI gxl与ERDAS Imagine在西部地理国情普查 DOM生产中的对比研究[J]. 测绘通报，2015(8)：63～65.

[5] 代强玲，张宏伟，林宗坚. 稀少控制的多源卫星影像区域网平差研究[J]. 测绘科学，2014，39(9)：34～37.

[6] 张力，张继贤，陈向阳等. 基于有理多项式模型RFM的稀少控制SPOT5卫星影像区域网平差[J]. 测绘学报，2009，38(4)：302～311.

Research on the Production Method of Batch Digital Ortho Image Based on LPS ERDAS2013

Dong Zhu，Ning Li，Liu Langya，Yue Li，Jiang Nan

(Chengdu Institute of Survey and Investigation，Chengdu 610081，China)

By using two kinds of traditional image correction method and the block adjustment method of WorldView-Ⅲ images for DOM production，This paper compares the number of control points used，production efficiency，product precision and so on.The toaditional method has a high requirement on the number and precision of control points，and the indirect side difference between the view and the scene is large and the duration is long，The test results proved using Erdas 2013 LPS to make rapid production of DOM as method is completely feasible，Which can effectively slove these problems.

Erdas 2013 LPS；WorldView-Ⅲ；block adjustment

1672-8262(2016)05-73-03

P236

B

2016—05—30

董竹(1981—)，女，硕士，注册测绘师，高级工程师，主要从事遥感影像处理工作。