葉思林

（上海沃韋信息科技有限公司，上海 200072）

在社會(huì)快速發(fā)展的背景之下，我國對(duì)于各個(gè)地區(qū)的測(cè)繪數(shù)據(jù)的內(nèi)容更加重視。同時(shí)，測(cè)繪生產(chǎn)步伐也在進(jìn)一步加快，圖像分辨率的提高以及影像數(shù)據(jù)源形式的多樣化，使得相關(guān)工作人員在開展日常數(shù)據(jù)處理以及分析的過程當(dāng)中，需要花費(fèi)更多的時(shí)間及精力處理更多類型的信息。其中遙感圖像數(shù)據(jù)量的提高也在一定程度上給數(shù)據(jù)測(cè)量人員帶來更大的工作壓力。直至目前為止，市場(chǎng)上使用的單機(jī)設(shè)備并不能很好的對(duì)大數(shù)據(jù)量的遙感圖像進(jìn)行有效的處理，整體的處理速度比較慢。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)分散在各個(gè)作業(yè)遠(yuǎn)端，生產(chǎn)時(shí)數(shù)據(jù)上傳、下載以及管理的難度相對(duì)較大。這種影像生產(chǎn)的方式對(duì)工作人員的工作效率以及工作的連貫性產(chǎn)生了很大的制約，同時(shí)也無法保證數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率，甚至很難滿足數(shù)據(jù)在時(shí)效性方面的具體需求。在此背景之下，相關(guān)技術(shù)人員就需要針對(duì)大容量遙感圖像的處理內(nèi)容進(jìn)行深入研究，并且運(yùn)用高性能計(jì)算技術(shù)以及高量儲(chǔ)存管理技術(shù)，構(gòu)建科學(xué)合理的體系構(gòu)架，使得遙感圖像集群數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有高性能的特點(diǎn)，并且進(jìn)一步提高海量遙感圖像數(shù)據(jù)的處理能力[1]。

為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展以及更好的順應(yīng)新形勢(shì)下數(shù)碼影像的特點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分地發(fā)揮出來，本次課題主要以多機(jī)線、多角度以及多視角為切入點(diǎn)，針對(duì)區(qū)域影像匹配技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，并且以建立信息化技術(shù)作為特色數(shù)據(jù)處理中心的方式，提高影像集群處理的效果以及數(shù)據(jù)的分析效果[2]。

1 實(shí)驗(yàn)過程

本次課題在研究的過程當(dāng)中利用某地區(qū)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備和基本設(shè)施，研發(fā)引進(jìn)的集群式遙感影像處理軟件和硬件，通過結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行一系列的試驗(yàn)工作，從而更好地實(shí)現(xiàn)多源遙感數(shù)據(jù)的快速自動(dòng)處理和分析工作，整體提高比例尺為1:10000的數(shù)字產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過程當(dāng)中，需要先進(jìn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，然后對(duì)已有的資料開展分析工作，最后重點(diǎn)分析的內(nèi)容需要放在數(shù)據(jù)資料的現(xiàn)實(shí)性和可利用性上。在實(shí)驗(yàn)區(qū)需要準(zhǔn)備符合精確度要求的Pos融合解算成果、原始影像數(shù)據(jù)以及測(cè)試區(qū)域、大地水準(zhǔn)面進(jìn)化成果等多種類型數(shù)據(jù)[3]。

在上述準(zhǔn)備工作完成后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員需要開展區(qū)域網(wǎng)平差工作，需要利用空三加密軟件進(jìn)行每一個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)收集以及分析。首先需要將原始影像與經(jīng)過結(jié)算出來的初始外方位元素進(jìn)行預(yù)處理工作，在得到初始定位信息的1級(jí)影像產(chǎn)品之后，在區(qū)域內(nèi)的連接點(diǎn)和數(shù)據(jù)要滿足可以達(dá)到自動(dòng)匹配的效果。最后，完成區(qū)域網(wǎng)的無約束評(píng)價(jià)工作。完成以上操作之后，要對(duì)觀測(cè)地面控制點(diǎn)以及檢測(cè)點(diǎn)開展一系列的進(jìn)度檢測(cè)?？杖刃枰删鶆蚍植嫉臋z測(cè)點(diǎn)進(jìn)行精確度的判斷，與此同時(shí)，還需要通過輸出殘差統(tǒng)計(jì)值的方式，最后提供精度的統(tǒng)計(jì)表。如果在經(jīng)過數(shù)據(jù)收集以及數(shù)據(jù)分析之后可以滿足成圖要求，那么全部地面點(diǎn)都可以作為檢測(cè)點(diǎn)，如果精確度的要求不能滿足，那么就需要將部分地面控制點(diǎn)納入到區(qū)域網(wǎng)當(dāng)中進(jìn)行約束平差工作，直到精確度符合相關(guān)的要求以及指標(biāo)。

DEM和DOM對(duì)比生產(chǎn)工作來說是使用過程中的重要組成部分，在DEM生產(chǎn)工作是單機(jī)作業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，需要開展影像裁切、影像增強(qiáng)以及投影轉(zhuǎn)換等多個(gè)過程，在進(jìn)行集群作業(yè)時(shí)可以進(jìn)行DEM生產(chǎn)工作，它主要是使用影像自動(dòng)匹配的方法，以及通過利用前視、正視和后視影像的方式進(jìn)行技術(shù)處理工作，最終獲取初始數(shù)據(jù)信息。之后根據(jù)成果的精度以及需求開展后續(xù)的立體編輯工作，最后就可以獲得成果DEM。單機(jī)作業(yè)在進(jìn)行DOM生產(chǎn)時(shí)，也需要進(jìn)行影像裁切、正射糾正以及鑲嵌等工作。需要注意的是，在開展DOM生產(chǎn)工作之前，還需要了解客戶端的實(shí)際運(yùn)行情況，在獲取客戶端信息之后，才可以更好地進(jìn)行影像色彩預(yù)處理工作，設(shè)置影像的投影信息以及坐標(biāo)系統(tǒng)等多個(gè)方面的工作。在完成以上操作之后，還需要對(duì)整個(gè)糾正區(qū)域開展拓?fù)湟?guī)劃，之所以需要進(jìn)行此項(xiàng)工作，最終目的在于減少糾正之后影像的數(shù)據(jù)混亂的情況，為自動(dòng)計(jì)算鑲嵌做更好的準(zhǔn)備，最后才可以將數(shù)據(jù)以及信息提交到集群系統(tǒng)當(dāng)中開展自動(dòng)作業(yè)。

2 基于已有高精度正式影像控制情況

利用已有的空間數(shù)據(jù)庫，例如正射影像數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、高程模型數(shù)據(jù)等，在高分辨率正射影像庫基礎(chǔ)上，以遙感影像自動(dòng)匹配技術(shù)作為基礎(chǔ)，并且在數(shù)字高程模型內(nèi)查取高程信息的基礎(chǔ)上，自動(dòng)生成大量的控制點(diǎn)，這樣可以對(duì)測(cè)繪影像進(jìn)行分析、比較及修正，通過多學(xué)科技術(shù)進(jìn)一步完善影像精度?；诳萍几咚侔l(fā)展的前提下，各類測(cè)繪技術(shù)的多樣性和先進(jìn)性得到體現(xiàn)，出現(xiàn)了越來越多高分辨率的正射影像數(shù)據(jù)，所以正攝影響數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量越來越大，在控制點(diǎn)庫和高分辨率正射影像建成后，以已有的正射影像匹配遙感影像，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析工作，具有較高的可行性。

與航空攝影測(cè)量雙片匹配相比，正射影像的新原始影像以及正視影像之間的匹配，所存在的問題相對(duì)較多，主要包括以下幾個(gè)方面的問題：比例尺寸分辨率不一致、影像方位差別相對(duì)較大、成像時(shí)相差別大、地物變化等。本次課題在研究的過程當(dāng)中，將基于最小二乘影像匹配的結(jié)果作為控制點(diǎn)，從而更好地對(duì)影像進(jìn)行校正，但是在開展高分辨率衛(wèi)星影像的分析工作以及高分辨率衛(wèi)星影像的定向模型分析時(shí)，仍然是使用Rpc模型進(jìn)行分析和規(guī)劃。區(qū)域網(wǎng)的相鄰影像可以使用區(qū)域網(wǎng)平方差的方式對(duì)影像的參數(shù)進(jìn)行求解，最終獲取的數(shù)據(jù)以及信息準(zhǔn)確度相對(duì)較高?？刂泣c(diǎn)的地面坐標(biāo)是以正射影像上匹配點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的正射影像坐標(biāo)參數(shù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行一系列計(jì)算的過程，所以控制點(diǎn)需要與這兩項(xiàng)指標(biāo)之間存在密切的聯(lián)系。在計(jì)算期間使用的計(jì)算模型是數(shù)字高程模型，該模型的高程值的計(jì)算難度相對(duì)較高。本次課題在研究的過程當(dāng)中以某區(qū)域的影像數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行分析以及對(duì)比工作，并且將已有的正射影像和數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，分別選用網(wǎng)格間1m和5m的1:1萬DEM數(shù)據(jù)。

3 基于已有空三加密成果控制情況

目前正式影像生產(chǎn)工作，一般都是使用非立體衛(wèi)星影像來開展一系列的數(shù)據(jù)測(cè)量以及信息收集，它與立體衛(wèi)星影像以及傳統(tǒng)的航空影像相比，具有較高的使用價(jià)值以及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，因?yàn)橄噜彽挠跋裰丿B度相對(duì)較小，連接點(diǎn)之間的光線交匯角很小，甚至可以處于平行的狀態(tài)。由于這些共同因素的影響，很有可能導(dǎo)致影像區(qū)域網(wǎng)的連接強(qiáng)度是無法得到整體提升，甚至使得連接強(qiáng)度處于一個(gè)較弱的狀態(tài)，此時(shí)就無法實(shí)現(xiàn)高層約束的目的。為了達(dá)到高層約束的效果，現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要使用技術(shù)手段對(duì)DEM進(jìn)行約束，但是因?yàn)槭芟抻贒EM精度，所以整體的平差精度也比較低。本次課題在研究的過程當(dāng)中，使用多源衛(wèi)星影像與區(qū)域網(wǎng)平差進(jìn)行充分混合，并且將立體以及非立體的衛(wèi)星開展聯(lián)合處理之后就可以實(shí)現(xiàn)非立體衛(wèi)星影像的各類處理工作，還可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息處理效果要求。

本次課題在研究的過程當(dāng)中，以第3次國土調(diào)查正射影像生產(chǎn)作為案例，進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)分析與實(shí)驗(yàn)，例如立體基準(zhǔn)網(wǎng)的遙感影像的生產(chǎn)、區(qū)域網(wǎng)平差以及正射生產(chǎn)試驗(yàn)等。在進(jìn)行第3次國土調(diào)查時(shí)，國家相關(guān)管理部門要求必須在全國范圍內(nèi)進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)信息收集工作，并且使用用于1.0m分辨率的航天遙感影像進(jìn)行實(shí)際地測(cè)量。因此在開展現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集工作時(shí)，需要運(yùn)用航天遙感影像生產(chǎn)正射影像的方式進(jìn)行一系列環(huán)節(jié)的操作。

4 結(jié)語

在衛(wèi)星軌道參數(shù)數(shù)據(jù)精確度不斷提高的背景之下，如何利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，高效地進(jìn)行高分辨率正射影像庫的建立和更新是目前為止相關(guān)工作人員較為關(guān)注的問題，特別是高分辨率正射影像數(shù)據(jù)庫以及數(shù)字高程模型，數(shù)據(jù)庫建成之后利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，具有較高的使用價(jià)值。通過上文的分析，我們可以了解到在集群計(jì)算機(jī)、大型服務(wù)器以及高速儲(chǔ)存?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，開展一系列的測(cè)繪工作，其數(shù)據(jù)的處理難度相對(duì)較高，但是如果在這個(gè)工作當(dāng)中選擇多源遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)，那么就能夠很好的節(jié)省人力、物力以及財(cái)力，甚至可以保證系統(tǒng)處理的效率得到整體提升。基于信息化測(cè)繪生產(chǎn)體系的建立，可以為信息化測(cè)繪生產(chǎn)基地的建設(shè)提供更多的數(shù)據(jù)以及參考依據(jù)，進(jìn)而使得測(cè)繪體系的應(yīng)急保障效率、災(zāi)害評(píng)估效率、環(huán)境變化檢測(cè)效率以及城市規(guī)劃效率等都得到提升。