面向地理国情的正射影像集群生产模式探讨

王 伟，毛继宗，张 溪

（1.国家测绘地理信息局 重庆测绘院，重庆 400015）

面向地理国情的正射影像集群生产模式探讨

王 伟1，毛继宗1，张 溪1

（1.国家测绘地理信息局 重庆测绘院，重庆 400015）

以地理国情正射影像生产为例，探讨Geoway CIPS、PCI GXL集群系统协同作业的生产模式。结合两个集群系统优势对地理国情正射影像生产流程进行优化，实现集群生产系统的协同作业，进一步提高正射影像的生产效率。同时辅以整景正射影像和分幅正射影像成果的整体有效性检查和成果目录组织等工具，保证正射影像成果满足地理国情监测项目的要求。

正射影像；PCI GXL；CIPS；集群系统

开展地理国情监测，是掌握社会资源、提高地理信息服务能力的重要手段。其工作核心是利用遥感卫星影像制作高分辨率影像地图，通过自动分类与人工解译将空间地理要素和社会人文要素识别出来。利用传统单片纠正方法对大数据量的高分影像进行正射纠正，不仅生产效率低下，而且相对精度也较低，不利于地理国情信息的快速监测和更新[1]。

随着信息化测绘技术的发展，出现了多种高效集群处理系统，如Geoway CIPS、PCI GXL。很多应用案例显示，集群处理系统可大幅度提升数据自动化处理的效率[2-7]。这些集群系统单项作业能力都很强，但是在协同作业方面还有所欠缺。本文以地理国情正射影像生产为例，利用各集群系统优势优化正射影像生产流程并开发相关工具，实现集群生产系统的协同作业，进一步提高正射影像的生产效率。

1 技术路线

地理国情监测正射影像生产中大部分为0.5 m的高分辨率影像，数据量大。利用Geoway CIPS和PCL GXL等集群处理系统，极大地提高了正射影像的生产效率。虽然上述两个集群系统单项作业能力很强，但在有些工序上生产效率存在差异。本文主要目的是综合两个集群系统在整个DoM生产作业流程中的优势，编写自动化处理辅助工具软件，最大程度地实现软件之间的协调作业，减少人工操作的干预，减少因人为操作造成的错误，提高影像成果的质量和生产效率；同时开发辅助工具，对整景正射影像和分幅正射影像成果的整体有效性进行检查，对成果目录进行组织管理。辅助工具主要包括以下3个部分：

1）正射影像正射纠正数据准备工具。正射影像生产初期，人工数据准备工作量较大，开发正射影像正射纠正数据准备工具可获取所有控制资料对应的要素，读取要素中与控制文件路径相关的字段，利用一定规则获取控制文件路径，由程序完成控制文件及原始影像文件的找寻和复制工作。

2）整景正射影像和分幅正射影像成果的整体有效性检查工具。正射影像成果数据的数据量和数量都很巨大，人工检查工作量大且容易出错，整体有效性检查工具可检成果数据的A类错误，提高检查效率。

3）成果目录组织工具。根据地理国情普查成果目录组织技术规定的要求，开发了整景正射影像和分幅正射影像成果目录组织管理工具，实现成果目录组织自动化。

面向地理国情监测正射影像网络化集群生产的流程如图1所示。

2 实现过程

2.1 软件协同作业

1）整景正射影像纠正。这次研究采用PCI GXL和Geoway CIPS进行DoM正射纠正，这两套系统各有优势。控制资料质量较好、影像源无云雪或少云雪的影像采用PCI GXL进行正射纠正的自动化程度高，且纠正效果较好，生产过程中只需要少量人工数据准备工作，指定待纠正影像和控制资料的路径即可实现正射纠正；Geoway CIPS进行正射纠正时需要人机交互，过程复杂而且费时费力，在影像缺少控制资料或者质量较差有大量云雪的情况下才会采用。PCI GXL纠正后的影像可能存在控制资料套合精度超限的问题，而Geoway CIPS 纠正后的影像能满足精度要求。在实际生产中要充分发挥系统各自的优势，影像控制资料质量较好且无云雪或少云雪的情况下使用PCI GXL，反之则使用Geoway CIPS进行人工选点纠正，避免因精度不达标而进行二次纠正。

图1 面向地理国情监测的正射影像集群生产流程图

2）标准分幅正射影像处理。在标准分幅正射影像生产过程中可以从匀色、镶嵌、裁切等[2-3]关键环节进行协同优化：①匀色。PCI GXL无法加载调整好的匀色模板，只能实现一个区域内几景影像的颜色平衡；Geoway CIPS可以加载匀色模板对影像进行逐块匀色，因此，匀色时采用Geoway CIPS进行处理。②镶嵌。镶嵌线的编辑在PCI GXL中更为方便，PCI GXL不仅可以自动地获取整景影像的有效范围，还可以展现镶嵌线编辑的实时效果。因此，采用PCI GXL进行镶嵌处理。③裁切。由于PCI GXL中的镶嵌线无法被Geoway CIPS使用，因此，处理过程中采用Erdas生成标准图幅范围线并裁切影像，同时利用多台服务器并行处理，提高效率。

3）成果有效性检查和目录组织。人工对成果进行质量控制后，根据正射影像生产技术规定的要求对成果整体有效性进行检查[4]，检查内容包括投影信息、命名、裁切范围等。可使用本文开发的工具进行检查，并输出检查结果。完成上述过程后，根据成果汇交技术规定的要求[5]，使用成果目录组织工具对整景正射影像和分幅正射影像成果影像进行自动汇编，可满足正射影像生产成果汇交的要求。

2.2 辅助工具开发

1）影像纠正数据准备工具。经过影像数据源筛选后，获取正射纠正阶段所有可能用到的数据，根据数据重叠情况选取合适的整景影像进行纠正。此阶段工作量最大的是根据生产范围确定所需的控制资料和影像数据源，并拷贝到集群软件的特点目录下。人工完成的干预量大、效率低，且容易出错。

针对上述情况，开发了影像纠正数据准备工具，在获取所有控制资料对应的要素后，输入控制文件路径，由程序完成控制文件及原始影像文件的找寻和复制工作。

2）影像成果的整体有效性检查工具。可进行整景影像与分幅影像成果的有效性检查。检查内容包括目录组织、命名、投影信息、分辨率、是否被压缩等A类错误。检查界面如图2所示。

图2 整景正射影像有效性检查

控制点小影像检查。检查内容包括控制点小影像的分辨率、像素数规范、命名序号连续性、TIF和INF文件命名一致性、控制点是否落入50 000标准分幅内等。检查界面如图3所示。

3）成果目录组织工具。根据正射影像生产技术规定的要求，对整景和分幅的成果影像自动进行目录汇编，满足正射影像生产成果汇交的要求，不需要人工创建目录、拷贝数据的工作，同时也避免了错拷、漏拷情况的发生。工具界面如图4所示。

图3 控制点小影像有效性检查

图4 成果目录组织

2.3 工具应用效果

1）影像纠正数据准备工具。除满足常规的数据搜索和拷贝功能外，还增加了预约拷贝模式，结合集群生产系统的预约功能，可实现集群生产系统24 h运转，提高影像生产效率。

2）影像成果有效性检查和成果目录组织汇编工具。在生产过程中，对工具自动化处理效率和人工作业效率进行了比较，比较结果显示，使用工具自动处理比人工处理速度提高了80%以上，大大降低了人工劳动强度。比较结果如表1所示。

表1 程序处理与人工处理效率对比

3 结 语

实践证明，正射影像集群生产系统的协同作业模式可有效提高生产效率，辅以相应的检查工具，既可以减少工作量，还可以避免人为错误，提高成果质量，为地理国情监测后续工作的开展提供保障。

[1] 张世群,罗天银,张平.PCI Geomatica 2013（GXL）软件在地理国情监测卫星影像生产中的应用[J].测绘,2014(5)：233-236

[2] 魏永强,齐东兰.面向地理国情普查的快速DoM生产方法[J].地理空间信息,2015,13(3)：15-16

[3] 杨静,周晓敏,韩鹏飞.PCI GXL在国情普查项目中的应用[J].测绘与空间地理信息,2014,37(6)：154-156

[4] 赵庆福,罗瞳,贾杰,等.基于PCI_GXL系统解决弱交会条件下卫星影像纠正方法的研究[J].测绘与空间地理信息,2014,37(9)：217-218

[5] 胡小庆,张金盈,朱丰琪,等.基于Geoway CIPS的海量影像数据快速处理探讨：以淄博市1∶2 000 DoM制作为例[J].山东国土资源,2015,31(2)：53-55

[6] 郭玲,白建荣.基于集群处理系统的地理国情影像底图制作[J].地理空间信息,2014,12(2)：14-15

[7] 曹爱民.GEoWAY CIPS地理国情普查宁夏DoM制作实践[J].测绘与空间地理信息,2014,37(6)：127-129

P231

B

1672-4623（2016）08-0005-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.002

王伟，博士，工程师，主要从事地理信息系统开发应用研究。

2015-09-08。

项目来源：国家测绘地理信息局2014年基础测绘科技资助项目。