天地图·广西高分辨率影像纠正方法探讨

蒙秋萍

摘 要：介绍天地图·广西高分辨率影像基于ERDAS、Globalmapper、Photoshop等软件的纠正方法。能够在保证精度的前提下利用常用软件进行影像纠正，让生产工作即可保证工作效率也能节约成本，解决了天地图·广西影像的生产问题，为后续的影像切片服务提供数据。

关键词：天地图·广西；影像纠正；常用软件

1 引言

“天地图”是国家测绘地理信息局建设的地理信息综合服务网站。是国家地理信息公共服务平台的公众版。“天地图”的目的在于促进地理信息资源共享和高效利用，提高其公共服务能力，改进测绘地理信息成果的服务方式，更好地满足国家信息化建设的需要，为社会公众的工作和生活提供方便。天地图装载了覆盖全球的地理信息数据，这些数据以矢量、影像、三维三种模式展现。与其他模式相比，影像具有自己独特的特点，如细节丰富、成像快速、直观逼真等。而高分辨率遥感影像为此提供了重要的数据源，但是由于遥感平台位置、运动状态、地形起伏变化、地球曲率等方面的影响使遥感影像的几何特征和几何精度受到影响，对其后续的地图应用带来不便。因此，高分辨率遥感影像需要进行纠正处理。

2 资料准备

本次纠正任务选择利用遥感影像的RPC参数以及DEM进行正射改正的方法。因此资料准备包括了待纠正影像数据准备以及辅助资料准备。待纠正影像主要包括高分1号影像（GF1）、高分2号影像（GF2）、北京2号影像等，本文介绍以GF2与北京2号影像为主。其中GF2的全色影像分辨率为1米，多光谱影像分辨率为4米，两者融合后影像分辨率可达1米。北京二号影像的全色影像分辨率为0.8米，多光谱影像分辨率为3米，两者融合后影像分辨率可达0.8米。辅助资料情况如下，参考影像为0.2米分辨率的统一航摄DOM，大地基准CGCS2000，1985国家高程基准，高斯—克吕格投影，作为采集同名控制点的参考依据。参考DEM为2.5米精度的统一航摄DEM，大地基准CGCS2000，1985国家高程基准，高斯—克吕格投影，3度分带投影方式，局部为全国第一次地理国情普查DEM。由于正射影像是通过微分纠正技术从透视影像上获取的。微分纠正可消除由于地形起伏造成的位移。通过使用DEM，影像上任意一点由地形起伏造成的位移都可被纠正过来。

2.1 纠正前资料处理

由于待纠正影像的坐标为WGS84，因此需要将参考DOM与DEM的坐标转为与待纠正影像的坐标一致。为了方便快捷，使用Globalmapper进行参考DOM和DEM数据的拼接及坐标转换。

3 影像纠正要求

影像纠正的控制资料主要使用统一航摄参考DOM以及DEM，范围涉及不到或DEM精度不达标的再使用其他辅助资料，并且纠正后的影像需与参考影像比对，其套合的精度分别為：中误差山地小于7米，丘陵小于5米，平地小于2米，全景影像限差不得超过2倍中误差；上交成果要求为整景，大地基准为CGCS2000，1985国家高程基准，地图投影为高斯—克吕格投影，3度分带投影方式；并且要求为色调一致的IMG格式

4 影像纠正方法流程

鉴于本次遥感影像数据源具有严格的轨道参数，因此采用ERDAS软件的RPC参数模型以及自动配准模块进行纠正。

4.1 全色影像纠正

1）建立工程。在ERDAS的Panchromatic模块中的Control Points建立纠正工程，由于待纠正影像自带RPC参数，因此一般高分影像采用QuickBird RPC模型进行纠正，而北京2影像则采用IKONOS模型。接着选择相应的参考DOM、参考DEM、RPC文件、输出影像投影以及多项式次数等工程属性信息。

2）同名控制点的采集。同名控制点的选取是进行遥感影像纠正中的重要步骤，工作量大且不易选取，且控制点选取的质量直接影响纠正的精度，进而影响影像的成图质量。因此在选取同名控制点时要遵循以下原则：采集控制点首先从影像的四角开始选取，整景影像选点数至少为（n+1）（n+2）/2个，其中n为多项式的次数。实际工作中一般选择25-30个左右且均匀分布的控制点，可根据需要以及精度要求适当增加个数，以便在误差检验时剔除误差较大的控制点；控制点选取的位置一般为不易发生变化的地方，如两条小路的十字交叉路口、水渠一角、地界交汇处等。

3）影像重采样。同名控制点采集后，需进行重采样输出。重采样过程就是依据未校正图像的像元值计算生成一幅校正图像的过程，ERDAS重采样的方法有邻近点插值法、双线性插值法、立方卷积插值法。作业可根据需要选择不同的方法进行重采样输出。

4）检验纠正结果。在ERDAS中同时打开纠正后的全色影像以及参考影像，在Utility模块中的Transition Type利用卷帘工具检查纠正后的影像是否超出所规定的精度。

4.2 多光谱影像纠正

利用ERDAS中的Auto Sync模块以已完成纠正的全色影像作为参考底图对多光谱影像进行自动配准。打开AutoSync模块，建立自动配准工程，并在相应的窗口中加载待纠正的多光谱影像以及作为参考的全色影像。接着在工程属性窗口中选择配准所使用的方法，由于影像自带RPC参数，因此可在Geometric Mode模块中选择Specific Sensor Mode模型，从中选择相应的RPC参数模型作为自动配准的模型参数。参数设置后即可进行自动配准，由于自动配准由软件自动匹配同名控制点，因此会产生大量的匹配点，一般保留误差在一个影像像素内的匹配点。最后即可进行重采样的输出以及纠正成果的检查。

5 影像融合

完成纠正的全色影像与多光谱影像需要进行影像融合才能生成DOM成果。遥感影像融合的关键就是选择合适的融合方法。ERDAS提供了多种影像融合的方法。包括 删减法融合、高通滤波融合、改进IHS融合、小波变换融合、Ehlers融合、HCS融合、分辨率融合、投影变换融合。

6 影像修补

由于影像正射纠正时桥梁、高架路桥部分的高程值被所在地面高程值替代而非利用其真实高程，因此导致桥梁和高架路桥或塌陷、或拱起、或扭曲，不能真实地表达出地表情况；且在地形起伏大、高程落差大的山区或者背向投影中心的坡面，影像上往往会产生“拉花”现象，使得地物模糊难以区分。以上两种情况都会严重影响DOM的图面效果。针对这些情况需要利用其他正确的替补影像在PS中进行修补。

7 影像增强

纠正后每景影像色彩不一致，因此需要在PS中进行加工处理。根据同一色彩模版利用色阶、色相、饱和度等对影像进行色彩调整以及薄雾去除，使得影像既能够保持分辨率也能够提高影像的清晰度以及层次感。

8 纠正中的问题

由于本次任务中确权DEM没有覆盖整个广西，在中越边境处以及梧州、贺州部分使用的是广西第一次地理国情普查DEM成果，其现势性不足导致影像的质量有待提高；在国界以及省界处，由于DEM以及参考影像没有覆盖到广西区外，导致整景影像纠正时控制点分布不均匀，造成在广西边界处的影像纠正后误差较大；本次任务中包括了临海地区以及海岛，存在填海造地的情况，这就造成了已有的DEM成果数据范围不足，缺少填海造地部分的DEM数据，导致了纠正后的影像不完整。

9 结束语

基于ERDAS软件的影像纠正方法使用广泛，实用性强，适合各种数据源的纠正。在待纠正影像具有RPC参数的情况下，使用ERDAS提供的具有RPC参数的模型，结合DEM进行影像的纠正能够很大程度的提高影像纠正的精度，无论是全色影像纠正的人工选点还是多光谱影像纠正的自动配准，其所纠正的影像精度都符合任务所规定的要求。并结合Globalmapper、PS等多个软件进行纠正前的工作准备以及后续的影像增强，使得生产工作在保证精度的基础上了节约成本，为更好地完成后续工作奠定基础。