基于ERDAS的數(shù)字正射影像的制作

基于ERDASIMAGINE的數(shù)字正射影像的制作PAGEPAGE6基于ERDAS的數(shù)字正射影像的制作摘要：近幾年遙感圖像獲取技術(shù)的不斷進步，為地理空間研究和應用提供了更廣闊、更豐富的數(shù)據(jù)資料，ERDASIMAGINE軟件為圖像處理工作者提供最好的工具，幫助我們將空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有效信息?；贓RDASIMAGINE的遙感數(shù)字正射影像圖用途廣泛，備受親睞，特別是運用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)制作正射影像圖。本文結(jié)合三種獲取地面控制點的設計，來完成正攝影像的制作，并簡要評價，提出看法，以便能更清楚的認識正射影像圖的制作及其必要性。關鍵詞：ERDAS;衛(wèi)星遙感;正射影像;質(zhì)量控制1．遙感技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1設計的主要方向隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，運用ERDASIMGINE軟件進行正射影像圖的制作，采是一種新型的數(shù)字測繪產(chǎn)品,與傳統(tǒng)數(shù)字地圖相比較,它信息豐富、直觀、整體精度高、使用方便,最大的優(yōu)點是更新速度快。符合遙感數(shù)據(jù)可利用信息的快速、可靠、信息化等各種要求。1.2發(fā)展現(xiàn)狀遙感影象（衛(wèi)星，航空，地面近景）作為對地觀測獲取地球表面覆蓋與結(jié)構(gòu)信息的載體，在地學分析應用領域是不可或缺的信息源。而如何將地理影象轉(zhuǎn)化為有價值的信息對你成功實施GIS和制圖工程又是至關重要的。目前，在我們周圍越來越多的人們能夠利用全范圍的地理影象產(chǎn)品來提取和使用有價值的信息。另一方面，隨著地球環(huán)境惡化，資源匱乏，土地資源更是緊缺，因此在對測量信息的實時，有效，準確，多層次全面方向的要求更為緊迫?；贓RDASIMGINE的遙感影像的正射影像不僅影像信息豐富完整、生產(chǎn)方法快，而且具有很高的現(xiàn)勢性，可有效地用于數(shù)據(jù)更新。由于它包含地表的各種原始信息,而且通過糾正處理,比例尺和相關位置是準確的,可用于城市規(guī)劃、環(huán)境保護、資源調(diào)查、災害防治以及軍事等多種領域。據(jù)統(tǒng)計資料顯示,我國城市數(shù)字正射影像圖相對于線劃圖無論是數(shù)量還是種類均少得多,覆蓋范圍也很有限［４］。世界上一些國家已用正射影像圖在許多場合來代替和補充地形圖，尤其是用于地形圖快速修測、資源清查、區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境保護、災害預測與防治,以及工程建設等領域。1.3發(fā)展趨勢遙感技術(shù)集中了空間、電子、光學、計算機通信和地學等學科的最新成就，是當代高新技術(shù)的一個重要組成部分。國際上遙感技術(shù)的發(fā)展，將在未來15年將人類帶入一個多層。立體。多角度，全方位和全天候?qū)Φ赜^測的新時代。各種高、中、低軌道相結(jié)合，大、中、小衛(wèi)星相互協(xié)同，高、中、低分辯率互補的全球?qū)Φ赜^測系統(tǒng)，將能快速、及時地提供多種空間分辯率、時間分辯率和光譜分辯率的對地觀測海量數(shù)據(jù)[1]。自全數(shù)字攝影測量工作站問世以來,數(shù)字攝影測量的發(fā)展日新月異,但總離不開數(shù)字正射影像圖(DOM)的制作,正射影像圖是我們基礎測繪工作的底圖,其成果成圖的質(zhì)量直接影響到數(shù)字線劃圖(DLG)的精度,本文從數(shù)字正射影像的生產(chǎn)、數(shù)據(jù)的質(zhì)量,對數(shù)字正射影像圖的質(zhì)量檢查方法進行探討。

目前,數(shù)字正射影像圖在世界范圍受到了廣泛的重視,特別是隨著1米分辨率衛(wèi)星影像投入使用,以及影像識別和單像特征提取技術(shù)的進展,將會得到越來越廣泛的應用。數(shù)字正射影像圖(DOM)是根據(jù)數(shù)字高程模型對中心投影的航攝影像進行糾正處理、消除了投影差的垂直投影的影像地圖,它利用數(shù)字微分糾正技術(shù),改正原始影像的幾何變形,而要得到一幅標準圖幅,需多個像對的正射影像進行拼接鑲嵌,所以DOM的質(zhì)量由鑲嵌決定。由于多個影像灰度和攝影角度不同,使接邊復雜程度遠大于線劃圖接邊。不僅包含地物幾何坐標的拼接,同時影像色彩(灰度)的過渡會影響正射影像視覺的整體效果。2基于ＥＲＤＡＳ的數(shù)字正射影像制作利用遙感數(shù)據(jù)制作正射影像的方法有生產(chǎn)速度快、效率高、費用低等特點，更容易規(guī)模化生產(chǎn)。而這個過程充分利用了ERDAS強大的影像處理、自動生成連接點、空中三角測量及正射糾正功能，精度控制也要從這幾方面著手［６］。2.１基于不同數(shù)據(jù)源的遙感正射影像圖的制作隨著衛(wèi)星要干事業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的衛(wèi)星遙感為正射影像圖的制作提供了強有力的數(shù)據(jù)支持。如基于POS系統(tǒng)的正射影像圖的制作，基于高分辨率QuickBird影像的正射影像圖的制作，基于ETM+衛(wèi)星遙感影像制作正射影像圖，基于SPOT-5衛(wèi)星遙感影像制作正射影像圖，VirtuoZoNT全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，利用IKｏNｏs衛(wèi)星影像制作。它們提供了不同空間分辨率、不同光譜分辨率和不同時相的多源遙感數(shù)據(jù)，形成了空間對地觀測的影像金字塔，當處理、分析和綜合利用這些多尺度的遙感數(shù)據(jù)、多源遙感信息的表示、融合及混合像元的分解時，必須保證各不同數(shù)據(jù)源之間幾何的一致性，進行影像間的幾何配準。同時高分辨率遙感影像的出現(xiàn)對幾何處理提出更高要求。在選擇合適的數(shù)據(jù)源之后，用ERDASIMGINE軟件對數(shù)據(jù)源進行處理獲得預期的正射影像。２．２基于不同GCP獲取方法的正射影像的幾何糾正影像校正過程分為系統(tǒng)誤差校正和幾何精校正兩個步驟，系統(tǒng)誤差校正過程一般由影像接收站完成，幾何精校正由用戶完成。不同的GCP的獲取方法精度差別很大［８］。２．２．１通過具體的實驗得到不同控制點數(shù)量和三種不同的獲取GCP的方法制作DOM的方法過程和結(jié)果精度。實驗表明在DOM的制作過程中，我們可以根據(jù)實際情況來選擇不同的方法。經(jīng)過實驗得到，控制點數(shù)量與分布和幾何精糾正精度存在一定的關系，在具體應用中應依據(jù)技術(shù)要求在保證精度的前提下選擇合適的控制點數(shù)量。我們可以靈活的選擇更為簡便和節(jié)約的方法來進行DOM的制作，從而在具體應用中節(jié)約大量的人力和物力［７］。利用外業(yè)采集控制點方式進行影像正射糾正。第一，在利用外業(yè)控制點方式作業(yè)中，我們可以選擇控制點輸入方式為鍵盤輸入和文本讀入。為提高作業(yè)速度，選擇文本輸入方式，建立新文本，把控制點編號、X坐標和Y坐標輸入，不輸入Z坐標。然后讀入文本，建立控制點與影像鏈接。在鏈接成功后，各點點位會標注在準確點位的附近（一般均需要調(diào)整），依據(jù)點之記移動點位標示符至準確的位置上。然后將控制點“Type”設置為“Full”，根據(jù)點位分布設置控制點屬性進行設置，將檢查點的“Usaqe”屬性設置為“Check”［１０］。第二，利用已有同比例尺老影像獲取控制點進行正射糾正。選取不同時相兩景影像共有特征點作為控制點進行正射糾正。選點結(jié)束屬性設置與通過外業(yè)點方法的設置相同。第三，利用測區(qū)1:10000DLG等數(shù)字產(chǎn)品獲取控制點進行正射糾正。在影像上選擇相對較清晰的地物點或道路交叉口等明顯點，然后讀取該點坐標，通過鍵盤輸入。選點結(jié)束屬性設置與通過外業(yè)點方法的設置相同［１３］。２.２.２精度評定與分析為提高實驗的可比性和科學性，可以在不同方法同類比較實驗中選擇同樣的控制點和檢查點，作為精度評定依據(jù)。另外還可以通過分析點位中誤差（RMS）得到利用外業(yè)控制點進行糾正的RMS最小，其次是利用已有同比例尺影像，利用DLG進行的精度最差。利用內(nèi)業(yè)已有影像制作DOM的總體工作量最小，位置相對更容易把握，但先期影像精度對糾正結(jié)果影響較大，容易造成誤差傳遞；利用外業(yè)控制點的工作量最大，費用最多；利用現(xiàn)有的DLG找點的工作量相對較大，而且容易找錯點，同時DLG精度對DOM的精度影響比較大，產(chǎn)生誤差傳遞［１０］。因此在進行糾正之前要檢查已有數(shù)據(jù)的精度、完整性和可讀性。檢查已有數(shù)據(jù)的坐標系統(tǒng)以及相關參數(shù)與要求是否相符。在利用DLG的同時還要注意包含在同一景影像的DLG不在同一個高斯帶內(nèi)。在進行基于DLG進行選點時，為了避免出現(xiàn)選點的失誤和提高作業(yè)精度，在做精確糾正之前可以粗劣糾正，從而為下一步的DLG上選點做準備。在選點過程中，應盡量選在明顯地物點和可靠點位；對于難以明確點位處，最好不選點，以減少誤差產(chǎn)生的可能；例如點選在易于分辨而且目標較小的特征點，利于目測判讀，譬如道路交叉點、橋梁、河流分叉點等。盡量不要選在雙線路上，同時也要關注小路的不準確性。因此對于誤差超限的點要仔細檢查出現(xiàn)的原因，以減少不可靠點位、或時間等原因可能產(chǎn)生的影響。糾正后的影像比較模糊，需要利用相關矢量處理軟件進行圖像色階和對比度等增強處理，從而達到增強影像清晰度和可判讀性。3總結(jié)衛(wèi)星遙感影像以其實時性強，覆蓋面廣，已成為獲取和更新不同種類、不同尺度數(shù)據(jù)庫所需信息的重要途徑［１２］。特別是國內(nèi)外空間信息利用的快速發(fā)展，正射影像圖的廣泛應用，運用衛(wèi)星遙感影像進行正射影像圖制作將愈來愈有其現(xiàn)實意義。因此，利用遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)制作正射影像是一項有前景的工作，也是遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)自身典型應用研究工作的一項內(nèi)容。隨著此項應用程度的提高和應用范圍的擴大，其工作將有待于進一步的深入研究。參考文獻［1］周清華，李德仁.遙感影像鑲嵌接縫線自動生成方法綜述，武漢大學學報2005年第12期［2］宋偉東，陳靜波，王偉璽.高分辨率遙感影像單片定位及正射糾正方法，遼寧工程技術(shù)大學學報2005年第4期［3］楊日紅，王治華，賈韶輝.數(shù)字遙感技術(shù)在宣漢縣天臺鄉(xiāng)滑坡研究中的應用，吉林大學學報2009年第7期［4］王瀟，謝俊峰.一種新的正射影像生成算法，武漢大學學報2006年第1期［5］楊靖宇，張永生，李國正.遙感影像正射糾正的GPU-CPU協(xié)同處理研究，武漢大學學報2010年第3期［6］盧小平，鄧安健，馬劍.基于ERDAS9.1／ERMAPPER軟件快速制作航空遙感DOM的方法，河南理工大學學報2006年第4期［7］王競雪.基于ERDAS遙感影像圖幅整飾方法研究，地球科學與環(huán)境學報2005年第2期［8］閆建偉，顧和和，蔡海永.基于ERDAS的遙感影像自動匹配精度提高的研究，地球科學與環(huán)境學報2006年第2期［9］方德平，曹雪梅.1：10000航攝數(shù)字正射影像圖生產(chǎn)中的質(zhì)量控制技術(shù)與創(chuàng)新管理，第29卷第3期2008年5月［10］王丹，韓月嬌.高分辨率遙感影像圖的制作與研究，北京交通大學學報2006年第2期［11］田野，郭嗣琮.基于BP網(wǎng)遙感影像分類研究與應用，中南大學學報2003年第5期［12］王巖，楊愛玲，劉秀娟.基于ERDAS軟件遙感正射影像圖的制作，測繪與空間地理信息，第30卷第5期2007年10月［13］欒慶祖，劉慧平，肖志強.遙感影像的正射校正方法比較，中國科技論文在線，第22卷第6期2007年12月［14]PamelaWhitneyChrisJ.Johannsen．UsingRemoteSensinginStateandLocalGovernment：InformationforMa