郭 玲,白建榮

（1.甘肅省地圖院，甘肅 蘭州 730000）

基于集群處理系統(tǒng)的地理國情影像底圖制作

郭 玲1,白建榮1

（1.甘肅省地圖院，甘肅 蘭州 730000）

以WorldView遙感衛(wèi)星影像為例, 介紹了采用集群式遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星遙感正射影像圖生產(chǎn)的技術(shù)方法和流程，此方法可提高工作效率，使作業(yè)流程規(guī)范化。

地理國情普查； WorldView；正射影像；數(shù)字?jǐn)z影測量；Geoway CIPS；PixelGrid

地理國情普查所獲取的遙感衛(wèi)星資料主要有全色和多光譜的QucikBird （QB02）影像、全色WorldView1（WV01）影像、全色和多光譜WorldView2（WV02）以及全色和多光譜的資源三號衛(wèi)星影像，數(shù)據(jù)級別為level2A，數(shù)據(jù)格式為GEOTIFF，QB02、WV01、WV02按景分塊存儲，資源三號影像按景存儲，WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)。各類衛(wèi)星影像分辨率和光譜波段等技術(shù)指標(biāo)如表1所示[1]。

表1 衛(wèi)星影像技術(shù)指標(biāo)表/m

Geoway CIPS是北京吉威時(shí)代軟件公司研制的一款集群式遙感影像處理系統(tǒng)，支持框幅式影像、ADS40/80、無人機(jī)和衛(wèi)星等數(shù)據(jù)的處理。CIPS是建立在以刀片機(jī)、大容量磁盤陣列等硬件基礎(chǔ)上的一整套解決方案，以工作流的模式，快速進(jìn)行正射影像的制作，在甘肅省地圖院的基礎(chǔ)測繪和地理國情普查影像底圖制作中發(fā)揮了重大作用[2]。PixelGrid系統(tǒng)是中國測繪科學(xué)研究院研制的一款多源航空航天遙感數(shù)據(jù)集群分布式高效能處理系統(tǒng)，主要優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)處理的通用化和自動化[3]。該系統(tǒng)已在西部測圖工程、全國第二次土地大調(diào)查等國家重大工程和應(yīng)急測繪等方面實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模應(yīng)用。

1 數(shù)據(jù)分析和技術(shù)流程

依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，首先分析區(qū)域內(nèi)是否有基礎(chǔ)測繪的1∶10 000 DEM和DOM，若有，則利用PixelGrid系統(tǒng)進(jìn)行處理。處理流程為：先根據(jù)已有2D數(shù)據(jù)進(jìn)行全色影像自動平差，再根據(jù)全色影像進(jìn)行多光譜影像自動定向，然后對全色、多光譜影像進(jìn)行正射糾正、融合，最后進(jìn)行自動精度檢測[4]。在已有DEM、DOM的區(qū)域，PixelGrid系統(tǒng)進(jìn)行前期的影像平差自動化程度高，使用較方便，但后期影像處理功能較弱，需借助Geoway CIPS或Erdas進(jìn)行后期影像處理。如果沒有1∶10 000 DEM、DOM數(shù)據(jù)，則利用Geoway CIPS進(jìn)行處理。Geoway CIPS針對地理國情項(xiàng)目的DOM生產(chǎn)處理流程如圖1所示。

圖1 地理國情監(jiān)測項(xiàng)目處理流程圖

由于原始衛(wèi)星數(shù)據(jù)是分塊的，處理前需進(jìn)行拼接[5]，再將原始的RPB文件轉(zhuǎn)換為CIPS能夠接收的RPC文件，在區(qū)域網(wǎng)平差主界面執(zhí)行“工具箱→RPC標(biāo)準(zhǔn)化”，在彈出的窗口中選擇一個(gè)或多個(gè)RPB文件，點(diǎn)擊“Open”按鈕即可將所有選中的RPB文件標(biāo)準(zhǔn)化為RPC文件。

2 生產(chǎn)處理過程

對于沒有基礎(chǔ)測繪1∶10 000 DEM、DOM的區(qū)域，基于1∶50 000 DEM成果，利用Geoway CIPS對WorldView衛(wèi)星影像進(jìn)行處理，具體處理過程如下：

1）加載衛(wèi)星影像，創(chuàng)建金字塔；

2）連接點(diǎn)自動匹配，Geoway CIPS區(qū)域網(wǎng)平差提供點(diǎn)位規(guī)劃功能，在測區(qū)分布圖中根據(jù)設(shè)定的點(diǎn)數(shù)布設(shè)點(diǎn)位，可方便有效地實(shí)現(xiàn)整個(gè)測區(qū)的點(diǎn)位布設(shè)；

3）對匹配完成的連接點(diǎn)進(jìn)行精確編輯；

4）基于精確編輯完的連接點(diǎn)對整個(gè)測區(qū)進(jìn)行自由網(wǎng)平差解算；

5）導(dǎo)入整理好的控制點(diǎn)成果，根據(jù)點(diǎn)之記進(jìn)行精確刺點(diǎn)，確保測區(qū)四角都有控制點(diǎn)，在保證控制點(diǎn)均勻分布和數(shù)量足夠的前提下，把導(dǎo)入的其他控制點(diǎn)成果設(shè)為檢查點(diǎn)；

6）再對整個(gè)測區(qū)進(jìn)行一次區(qū)域網(wǎng)平差解算；

7）根據(jù)平差報(bào)告或點(diǎn)列表顯示的平差結(jié)果，在點(diǎn)列表內(nèi)選中單個(gè)或多個(gè)需調(diào)整的點(diǎn)，進(jìn)行點(diǎn)位精編，多次精確調(diào)整點(diǎn)位并平差解算，直至所有點(diǎn)都滿足生產(chǎn)精度要求；

8）利用初始的全色影像的區(qū)域網(wǎng)平差工程，選中全部的全色影像，右鍵選擇“設(shè)為參考衛(wèi)星影像”，對多光譜影像進(jìn)行像控點(diǎn)匹配；

9）對全色、多光譜影像進(jìn)行糾正，可對全色影像和多光譜影像分別糾正，也可同時(shí)進(jìn)行糾正；

10）對糾正完的全色和多光譜影像進(jìn)行融合，軟件提供了多種融合方式，建議選擇PANSHARP算法；

11）基于融合之后的影像進(jìn)行16位轉(zhuǎn)8位、勻光勻色處理；

12）進(jìn)行拓?fù)湟?guī)劃，確保規(guī)劃的范圍完全沿著提取的有效范圍邊緣，然后在拓?fù)湟?guī)劃中生成標(biāo)準(zhǔn)圖幅的圖幅范圍線；

13）編輯鑲嵌線，按照標(biāo)準(zhǔn)圖幅的圖幅范圍線進(jìn)行鑲嵌成圖；

14）地理國情普查項(xiàng)目中提供的多光譜數(shù)據(jù)是4波段數(shù)據(jù)，而最后提交的DOM要求是3波段數(shù)據(jù)，所以要對原始多光譜數(shù)據(jù)、糾正后多光譜數(shù)據(jù)或鑲嵌裁切后4波段的標(biāo)準(zhǔn)圖幅DOM數(shù)據(jù)進(jìn)行波段重組，得到最終的分幅正射影像底圖。

3 精度控制與分析

3.1 區(qū)域網(wǎng)平差成果質(zhì)量檢測

區(qū)域網(wǎng)平差的質(zhì)量主要取決于連接點(diǎn)和控制點(diǎn)的精度[6]。影像自動匹配生成連接點(diǎn)為批處理過程，作業(yè)員可對結(jié)果進(jìn)行分析，并對點(diǎn)位進(jìn)行精確編輯，提高連接點(diǎn)的精度。控制點(diǎn)成果是按規(guī)范要求布點(diǎn)并實(shí)地采用GPS測量得到，具有一定的正確性和可靠性[7]。

3.2 正射影像精度檢測

對于衛(wèi)星正射影像（見圖2），采取了用已有控制點(diǎn)成果檢測的方法。已有控制點(diǎn)成果是經(jīng)過實(shí)地測量的，部分控制點(diǎn)成果是三角點(diǎn)，實(shí)地還有較為明顯的測量標(biāo)志。在正射影像上記錄各點(diǎn)的觀測值(x，y)，利用已有控制點(diǎn)的大地坐標(biāo)和高程值，并把該值作為檢測的真值，將觀測值與真值進(jìn)行比較，分析其精度[7]。

表2中Dx、Dy、Ds為正射影像圖中的5個(gè)多余控制點(diǎn)的圖上坐標(biāo)與實(shí)測坐標(biāo)的不符值，地理國情普查影像精度見表3。

表2 經(jīng)過外業(yè)實(shí)測的檢測點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)表

表3 地理國情普查影像底圖平面精度表

由表2和表3可知，1∶10 000區(qū)域檢測點(diǎn)的檢測精度符合地理國情普查影像底圖的生產(chǎn)精度要求。利用Geoway CIPS進(jìn)行影像底圖生產(chǎn)速度快、效率高，作業(yè)更加流程化、規(guī)范化。圖3為經(jīng)過正射糾正和融合后的遙感影像圖。

圖2 內(nèi)業(yè)選取的5個(gè)檢查點(diǎn)點(diǎn)位分布圖

圖3 正射糾正后的影像圖

[1] 關(guān)元秀,程曉陽.高分辨率衛(wèi)星影像處理指南[M].北京:科學(xué)出版社,2008

[2] 王俊.集群式遙感影像處理的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].地理空間信息,2013,11(5):106-107

[3] 孫浩.基于PixelGrid系統(tǒng)的無人機(jī)影像空三加密及影像圖制作[J].測繪與空間地理信息,2012,35(8):203-207

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[6] 張祖勛,張劍清.數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué)[M].武漢:武漢測繪科技大學(xué)出版,1996

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Production of the Geography Census Digital Orthoimage Based on Clustered Images Processing System

by GUO Ling

In this paper, taking WorldView remote sensing images for example, we introduced the method and steps of digital orthoimage production with Clustered Images Processing System.

Geography Census Survey,WorldView ,orthoimage, digital photogrammetry,Geoway CIPS,PixelGrid

P237.9

B

1672-4623（2014）02-0014-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.006

2014-01-27。

郭玲，從事攝影測量與遙感工作。