基于ERDAS IMAGINE的SPOT衛(wèi)星影像糾正

1、基于ERDASIMAGINE的SPOT衛(wèi)星影像糾正王向飛（廣西地圖院廣西南寧530023）【摘要】通過廣西壯族自治區(qū)邊境和沿海地區(qū)31景SPOT衛(wèi)星影像糾正項(xiàng)目，總結(jié)出一套適合此類項(xiàng)目生產(chǎn)的可行性技術(shù)方法和工藝流程?！娟P(guān)鍵詞】SPOT衛(wèi)星影像ERDASIMAGINE糾正0引言根據(jù)廣西壯族自治區(qū)測繪局基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)項(xiàng)目責(zé)任書（編號：2006S0402），由我院承擔(dān)廣西邊境和沿海地區(qū)31景SPOT衛(wèi)星影像糾正的工作。提供糾正后滿足精度要求的SPOT影像數(shù)據(jù)。今后可進(jìn)一步提供基于SPOT影像的中小比例尺影像地圖，更好地服務(wù)于廣西乃至北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展。SPOT衛(wèi)星影像：由SPOT衛(wèi)星高分

2、辨率多波段掃描儀（HRV）獲取的遙感影像。包括全色和多波段兩種?？臻g分辨率，前者為10米，后者為20米。這種高分辨率和立體觀測性能，使其具有比其它遙感影像如LandsatMSS和TM更為廣泛的應(yīng)用范圍和價值：可供快速制作正射影像地圖、測制1：10萬地形圖、修測或更新1：5萬地形圖以及制作各種專題地圖；用于資源調(diào)查。如耕地、森林、草場、水、礦產(chǎn)和海洋等調(diào)查；環(huán)境監(jiān)測的有效手段。如城市發(fā)展和城市化，災(zāi)害監(jiān)測，環(huán)境變遷和環(huán)境生態(tài)質(zhì)量評價;用于生產(chǎn)管理。如土地利用評估和農(nóng)作物估產(chǎn)，環(huán)境工程評價；國土整治。如區(qū)域規(guī)劃、管理和決策等。ERDASIMAGINE:是美國ERDAS公司開發(fā)的遙感圖像處理系統(tǒng)，它

3、以其先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，友好、靈活的用戶界面和操作方式，面向廣闊應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品模塊，服務(wù)于不同層次用戶的模型開發(fā)工具以及高度的RS/GIS（遙感圖像處理和地理信息系統(tǒng)）集成功能，為遙感及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的用戶提供了內(nèi)容豐富而功能強(qiáng)大的圖像處理工具。其軟件處理技術(shù)覆蓋了土地分類、空間分析/建模、ARC/INFO矢量數(shù)據(jù)更新、航測影像與硬拷貝地圖輸出、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理、VirtualGIS、圖像校正與鑲嵌和立體顯示。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：科研、環(huán)境監(jiān)測、氣象、石油礦產(chǎn)勘探、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事、電訊、制圖、林業(yè)、自然資源管理、公用設(shè)施管理、工程、水利、海洋和城市與區(qū)域規(guī)劃等。1技術(shù)路線與作業(yè)流程通過ERDASIMA

4、GINE的“SPOT糾正模型”進(jìn)行影像糾正是以DRG作為參考，在DRG和SPOT影像上采集同名控制點(diǎn)，同時引入DEM進(jìn)行糾正控制?？刂泣c(diǎn)采集數(shù)目一般要求每景30個左右，并且要求較均勻的分布。生產(chǎn)過程中控制點(diǎn)采集數(shù)目可作適當(dāng)增加，以便做控制點(diǎn)誤差檢驗(yàn)時，剔除一些錯誤點(diǎn)和誤差較大的點(diǎn)。模型控制點(diǎn)的精度達(dá)到要求后，依據(jù)所建立的糾正模型對SPOT影像進(jìn)行糾正運(yùn)算，生成一幅校正的SPOT影像。對于糾正后的SOPT4影像，效果不好的，還需要進(jìn)行增強(qiáng)預(yù)處理，包括去模糊、去云等處理,在保持影像分辨率和層次的基礎(chǔ)上提高影像的清晰度。工藝流程如下：1.1資料分析1.1.1待糾正的SPOT4影像數(shù)據(jù)待糾正的SP0T

5、4影像為全色波段，地面分辨率為10米。1.1.2DRG（1:1萬和1：5萬）1:1萬DRG采用的大地基準(zhǔn)為1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1956黃海高程系或1985國家高程基準(zhǔn)，地圖投影采用高斯-克呂格投影，3度分帶方式。是廣西境內(nèi)影像控制點(diǎn)采集的依據(jù)。1:5萬DRG采用的大地基準(zhǔn)為1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1956黃海高程系或1985國家高程基準(zhǔn)，地圖投影采用高斯-克呂格投影，6度分帶方式。是廣西境外影像控制點(diǎn)采集的依據(jù)。1.1.31:5萬DEMDEM在影像糾正過程中起到提供高程信息，提高糾正精度的作用。此次項(xiàng)目使用的1：5萬DEM采用的大地基

6、準(zhǔn)是1980西安坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1985國家高程基準(zhǔn)，地圖投影采用高斯-克呂格投影，6度分帶方式。1.2數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及數(shù)據(jù)分幅糾正后SP0T4影像的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)定義為：大地基準(zhǔn)為1980西安坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1985國家高程基準(zhǔn),地圖投影為高斯-克呂格投影，投影參數(shù)如下：投影類型：高斯-克呂格橢球名稱：IAG75分帶方式：6中央經(jīng)線:105（或111）橫軸加常數(shù)：500000米尺度比：1.00注：由于ERDASIMAGINE8.6自帶的投影文件并未收錄IAG75橢球的信息，所以必須手動編輯投影文件，將IAG75橢球的信息輸入。1.3作業(yè)方法數(shù)據(jù)準(zhǔn)備DRG數(shù)據(jù)DRG影像（tif）本身不帶投影信息，所以

7、要根據(jù)其自帶的元數(shù)據(jù)生成對應(yīng)的TFW文件，將其定位到大地左標(biāo)，供采集控制點(diǎn)使用。待糾正SPOT衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備檢查SPOT數(shù)據(jù)是否完整，然后用ERDASIMAGINE將SPOT4影像格式轉(zhuǎn)換成*.img影像格式。1.3.1.3參與糾正控制的DEM數(shù)據(jù)準(zhǔn)備確定并收集覆蓋需糾正的SP0T4衛(wèi)星影像范圍的所有1：5萬DEM圖幅，用ERDASIMAGINE的“MosaicImages”功能將所需的DEM拼接，設(shè)置DEM的投影為高斯-克呂格投影，輸出*.img格式。涉及跨帶的DEM圖幅要先通過“ReprojectImages”功能進(jìn)行換帶處理后，方可進(jìn)行拼接。1.3.2影像糾正建立糾正模型在ERDASI

8、MAGINE的GeometricCorrection模塊中包含多種糾正模型，如仿射變換、多項(xiàng)式變換、IKONOS糾正模型、QUICKBIRD糾正模型等。我們選擇了SPOT影像的糾正模型，選擇好參與糾正的DEM文件，設(shè)置好目的投影后，便進(jìn)入了控制點(diǎn)采集界面。同名控制點(diǎn)采集在控制點(diǎn)采集界面可采集同名控制點(diǎn)。控制點(diǎn)采集應(yīng)遵循以下原則：控制點(diǎn)采集前影像判讀要準(zhǔn)確，需仔細(xì)分清楚溝谷和河流；考慮到SPOT影像和DRG在年份上的差異，應(yīng)盡量選擇隨時間推移變化較小的地物作為同名控制點(diǎn)。如兩條小路交叉點(diǎn)、小河上的小橋等；控制點(diǎn)最好選擇“十”字交叉點(diǎn)，而盡量避免選擇“人”字交叉點(diǎn)；控制點(diǎn)的分布要均勻，在地形起伏較

9、大的區(qū)域可適當(dāng)加密控制點(diǎn)，對于DEM現(xiàn)勢性較差的區(qū)域也可加密控制點(diǎn)；避免采集較大河流（特別是季節(jié)性較強(qiáng)的河流）的交匯處作為控制點(diǎn)；控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換用于采集控制點(diǎn)的DRG存在兩種坐標(biāo)系：1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系。為了統(tǒng)一，首先要把1954坐標(biāo)系的控制點(diǎn)通過改正數(shù)轉(zhuǎn)換到1980坐標(biāo)系。然后再把所有的控制點(diǎn)進(jìn)行換帶處理后（3度-6度），才能用于糾正。1.3.2.4影像重采樣采用鍵盤輸入控制點(diǎn)坐標(biāo)的形式，將之前轉(zhuǎn)換好的控制點(diǎn)坐標(biāo)輸入。依據(jù)所建立的糾正模型對SPOT4影像進(jìn)行糾正運(yùn)算，生成一幅校正的SPOT4影像。1.3.3影像增強(qiáng)對于糾正后的SOPT影像，應(yīng)當(dāng)在PHOTOSHOP軟件中進(jìn)

10、行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚恚ㄈ缯{(diào)整色階、羽化等），在保持影像分辨率和層次的基礎(chǔ)上提高影像的清晰度。影像成果應(yīng)線劃清晰，色彩層次清楚，色調(diào)飽滿大方、亮麗明快，突出影像的可讀性與美觀性。1.3.4糾正影像檢查檢查糾正中使用的所有數(shù)據(jù)的正確性及各種數(shù)據(jù)之間的匹配精度。檢查采集的控制點(diǎn)精度。將糾正后的SPOT4影像與1：1萬、1：5萬DRG疊合在一起，查看相互吻合狀態(tài)，著重檢查SPOT4影像中控制點(diǎn)誤差較大的地方，要求誤差小于下表所規(guī)定的數(shù)值。地形類別平面中誤差（米）接邊限差（米）平地2030丘陵地2030山地3045高山地3045d.影像接邊檢查。1.3.5制作數(shù)字正射影像圖元數(shù)據(jù)文件。2總結(jié)2.1本次任務(wù)，

11、在廣西境內(nèi)有完整的1：5萬DEM和1：1萬DRG，但缺少廣西境外的1：5萬DEM和1：1萬DRG。而部分SPOT影像位于廣西邊界地區(qū)，存在單景影像跨省、跨國的現(xiàn)象。由此衍生出的問題如下：部分影像由于跨省、跨國，廣西境外無1：5萬DEM覆蓋，造成這些影像在糾正后，沿1：5萬DEM覆蓋范圍被裁切，區(qū)外或國外的圖像丟失。在跨省、跨國的影像中，廣西境外無1：1萬DRG覆蓋，整景影像控制點(diǎn)分布不均勻（廣西境外只有很少甚至沒有控制點(diǎn)），造成廣西境外部分的影像在糾正后誤差較大?，F(xiàn)采取以下解決辦法：保持影像被裁切的現(xiàn)狀；在保證廣西境內(nèi)影像精度符合要求的前提下，境外部分影像可以在1：5萬DRG上采集控制點(diǎn)。糾正后的影像，處于廣西境外的部分，精度要求可以適當(dāng)放寬。2.2影像在糾正后若按ERDASIMAGINE軟件的默認(rèn)設(shè)置輸出TIF會出現(xiàn)影像發(fā)白的情況，現(xiàn)采取以下方法解決：在從ERDASI