卫星遥感数据的正射影像图的制作
卫星遥感数据的正射影像图的制作【1】
【摘 要】 随着卫星遥感技术的断发展，影像图的成图精度越来越来高。
卫星遥感技术融合了现代信息技术以及智能化遥感信息处理技术，其为城市规划、了解区域环境等方面提供了技术支撑。
正射影像图是利用DEM对卫星遥感影像进行微分纠正、辐射改正以及镶嵌等，并依据规定对影像数据进行裁切，从而制作成正射影像图。
【关键词】 卫星遥感 影像图 制作
随着科学技术的快速发展，人类社会已步入数字化信息时代。
数字信息在促进我国国民经济以及社会发展中发挥着重要作用。
传统的数字正射影像生产过程主要包括：DEM的生成及数字正射影像的生成、内业的空中三角测量加密、外业控制点的测量、航空摄影等，在数字影像处理过程中，其耗时长、成本高，精确度低等特点[1]。
因此，传统的地形图已无法满足快速发展的现代社会需求。
数字正摄像图具有信息丰富、直观性强、精确度高的特性，其正被广泛应用于土地动态监测、道路设计、农田水利建设、防洪抗灾等领域，随着科技的飞速发展，高精确度的正摄影像图对我国具有非常重要的意义。
1 数字正射影像图的发展现状
近年来，计算机技术及数字正摄影像图生产技术迅猛发展，数字正射影像图在城市规划、建设及管理中发挥着重要作用。
数字正射影像图正被城市规划专家广泛认同，其在实践中的应用也得到进一步发展。
目前，城市在获取基础信息以及更新图像数据库时，大多采用数字正射影像图。
自20世纪60年代以来，遥感一词受到社会的广泛关注。
遥感是指通过对遥远地方的目标物进行探测，并对获取的信息进行分析研究，进而确定目标物的特有属性，以及目标物之间的关系[2]。
而卫星遥感影像是指运用现代卫星遥感技术获取地球表面的客观实在物，并对物体进行数据分析，然后制作成影像图，最后服务于实际应用。
目前，世界各国政府及有识之士已达成“数字地球”的共识，他们都在为取得信息时代的战略制高点儿付出巨大的努力。
在此背景下，我国也将“数字中国”提上议事日程，而“数字城市”是“数字中国”的重要组成部分，其在我国经济发展中发挥着重要作用。
遥感信息是“数字城市”的重要内容，正影像图的精确度关系着我国数字城市的发展进程。
随着遥感信息技术的快速发展，人们对遥感信息的内在规律也日益了解，遥感信息已被广泛应用与城市的多个领域中。
数字正射影像图在规划城市建设、提高城市环境及社会经济效益方面起着非常重要的作用。
城市景观模型是城市现状的表现形式，其对于城市规划中具有重要的作用。
传统的城市景观模型无法展现城市的真实情况，应用数字正射影像图建立数字城市三维景观模型，既提高了精度，又可多角度浏览城市景观，为城市建设和国民经济发展提供决策依据。
当前，利用遥感信息构建数字景观模型的技术已日渐成熟，应用卫星遥感数据采集城市的平面信息并利用已有数字高程模型数据，可以制作成高精度的数字正射影像图。
2 数字正射影像图的制作存在的主要技术难点
2.1 摄像图像拼接缝隙较明显
当前，立体像对之间存在很大的灰度反差，如果重叠区域的镶嵌线处理不当，那么，人们会发现一幅图中存在几条很明显的反差缝隙，从而造成视觉上的不接边。
因此，为了保证影像的质量，提高影像图的额镶嵌效果，作业员应在投影差较小的区域镶嵌反差线，并尽可能选择靠近街道、河流、公路等区域，并禁止利用向前线分割整体的建筑物。
在镶嵌影像时，作业员应采用羽化的方式，并避免出现硬街边。
完成影像镶嵌后，作业员应开始对影像进行分幅，对于出现的杂点应进行再次处理。
2.2 建筑物变形严重
在对数字正射影像图进行纠正时，大多采用平均高程建构地面图形，并突出平均高程平面的建筑物。
由于高程建筑存在较大的投影差，因此，数字正射影像图容易发生变形。
在采集突出建筑物的数据时，作业员应分别采集突出建筑物以及非突出建筑物，并保证这两者的特征线不相交。
在删除非突出建筑物特征线的数据时，作业员应对突出建筑物的特征线进行数据计算，并计算生成DEM，唯有这样纠正影像，才能保证建筑物不变形;在删除突出建筑物特征线的数据时，作业员应保留其特征线的数据，并计算生成DEM。
2.3 正射影像图内色彩不均匀
利用卫星遥感进行图像拍摄的过程中，其中间亮而四周暗，有些上边亮而下边暗，因此，在拍摄过程中，作业员如果对摄像图片处理不得当，那么后期制作出的DOM色彩将失真，并出色彩不均匀的情况，其严重影像数据判断。
当前，作业员在处理原理影像时，大多采用中科院的DUX航测影像处理软件。
运用DUX航测影像处理软件对原始影像的色彩进行匀光匀色。
匀光处理参数主要有两类：一是确定有效范围以及景物处理系数;二是调整影像的亮度、色彩、敏感度参数。
其具体步骤是：首先，对原始影像进行匀光处理;然后，成批打开相关影像数据，并分批进行匀光处理，在做匀色处理时，作业员应调整每条航带首尾影像，并采用“λ自适应”进行调整;最后，根据调整红啊的首尾影像对中间影像进行自动匹配，并分批处理匀色生成的影像。
3 数字正摄影像图的制作原理
数字正射影像图(Digital Orthophoto Map，缩写DOM)是利用DEM对经过扫描处理的数字化航空像片或遥感影像(单色或彩色)，经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，并按规定图幅范围裁剪生成的形象数据，带有公里格网、图廓(内、外)整饰和注记的平面图[3]。
数字正射影像图与我们平时看到的地图不同，它是我们地面信息在影像图上的真实反映，它不仅不存在变形，还比普通地图丰富，其可读性更强。
数字正射影像图可作为背景信息，我们可从中提取所需的自然资源以及社会信息，其为防治自然灾害以及规划公共设施等方面提供了很多可要的依据。
数字正摄影像图的制作原理是：依据正摄影像的特点，应用专业的地理信息遥感软件对原有的影像图进行辐射矫正以及几何矫正后，它可以消除各种因畸形及位移误差，从而获得较为准确的地理细腻下以及各种卫星遥感数字正射影像图。
当前，国内外使用的数字摄影测量仪主要是：Jx-4A全数字摄影测量系统，其是我国四维北京公司开发的测量系统;ImageS-tation工作站，它是美国Intergraph公司开发的测量系统;VituoZo系统，它是武汉适普公司开发的系统。
这些测量系统都能制作出各种比例的正射影像图，而且，他们的制作原理是一样的，他们都是对数字进行微分纠正[4]。
数字正摄影像图的制作原理是：首先，依据影像纹理配成立体像对，在此基础上，生成数字高程的模型;然后，对配成的像元进行数字微分纠正，并生成正射影像图[5]。
这种制图方式，可以保证图像质量，并延长器成图周期，其对作业员的综合素质要求很高。
因此，在运用数字正射影像图进行制图时，作业员应深入了解全数字摄影测量系统，并提高自身计算机图形图像处理知识，从而不断提高自身工作能力。
4 遥感正射影像图的制作
4.1 收集原始卫星影像图
近年来，遥感技术不断发展，遥感卫星影像层出不穷。
在利用遥感方法制作图时，原始卫星影像数据主要选用Ikonos、World View及QuickBird等。
这些影像数据具有文件数据量大、地面分辨率高、便于管理的优势，因此，被广泛应用于高精度正射影像图制作。
4.2 影像图的纠正、配准及融合
第一，利用GPS控制点对影像进行纠正。
利用卫星遥感数据制作正摄影像图时，作业员采集到第一批卫星影像资料后，就开始对影像进行影像控制，并利用GPS做影像控制。
影像图纠正的实质是对中心投影的影像数源进行正射纠正，并形成正射影像图[6]。
作业员可利用现有的1：500、1：2000以及1：5000对地形图资料进行影像纠正，在一定程度上可节约成本，缩短了工期，从而提高了工作效率，并确保了影像精确度。
第二，在完成影像纠正后，作业员应对多光谱影像进行配准。
影像配准的目的是识别两幅或多幅影像之间的同名像点。
其中，影像配准的方法有：灰度配准;特征配准。
第三，在完成影像配准后，作业员应对不同分辨率的遥感图像进行融合处理，并确保融合后的遥感图像既具备良好的空间分辨率，有具有多光谱的特征，从而实现增强图像的目的。
在融合图像分辨率的过程中，作业员应配准前两幅图像并在处理处理过程中，选择合适的融合方法。
只有精确地配准不同空间分辨率的图像时，作业员才能得到满意的融合效果。
第四，在支座遥感正射影像图时，作业员应选用具备遥感影像配准标准的融合系统Cyberland，来对影像图进行纠正、配准及融合。
当前，QcickBird全色影像以及QcickBird多光谱影像是应用较为广泛的影像制图软件。
4.3 无缝镶嵌影像图
影像图镶嵌是指对若干幅相邻的遥感数字图像进行几何镶嵌、去重叠、色彩调整等数字化处理，然后将其拼合成一幅完整的新影像图。
在应用遥感图像时，几幅影像图的交接处可能会存在较大的缝隙，需多幅图像才能覆盖缝隙，因此，他们需要研究该区域的图像配准，并将这些图像镶嵌气力啊，从而更好得进行处理、分析及研究。
影像镶嵌过程如下：
第一，确定影像重叠区域。
相邻图像的重叠区域是遥感图像镶嵌工作的实施地，也是其他工作的基准。
例如，影像色调的调整、影像的几何镶嵌、去影像重叠区都是以影像图的重叠区作为基准的。
因此，影像图之间的重叠区域的确定是否准确直接关系到影像图镶嵌的效果。
第二，调整影像色调。
影像图的色调调整是遥感影像图镶嵌工作的重要内。
由于影像图存在不同的时相以及不同的成像条件，再加上需镶嵌的影像图具有不同水平的辐射以及较大的亮度差异，必须对影像的色调进行调整。
如果不对影像图进行色调色调，那么即使影像图的几何位置配准很优秀，镶嵌在一起的影像图也无法应用于实际工作中。
色调调整时影像制图中的重要环节。
虽然有些遥感影像图的成像时相与成像条件相接近，但是，卫星遥感器的随机误差会导致图像的色调不一致，这将影像图像的实际应用效果，因此必须对卫星遥感影像图进行色调调整。
第三，图像镶嵌。
在完成重叠区域确定以及色调调整后，作业员可对相邻影像图进行镶嵌。
图像镶嵌是指找出相邻影像图需镶嵌图像的重叠区的接缝线。
因此，重叠区域接缝线的质量直接关系到影像图的镶嵌效果。
在对影像图进行镶嵌的过程中，作业员即使对影像图进行色调调整后，影像图接缝处的色调也会不一致，因此，作业员需对影像重叠区域的色调进行平滑，提高镶嵌的亮度，这样才能保证影像镶嵌后的无缝隙存在。
第四，在对影像图进行镶嵌的过程中，作业员应采用专业的影像处理系统。
ImageXuite是专业的影像处理系统，其影像匀光及镶嵌功能较为强大。
作业员通过对影像图进行匀光、匀色以及色调调整等，从而生成无缝镶嵌的影像。
ImageXuite是影像图镶嵌的重要软件，其在大多数情况下匀光效果显著，并实现较好的无缝影像镶嵌。
但是ImageXuite软件具有一些缺陷，例如，对影像的调色功能不强，在匀光的所有影像都偏暗时，ImageXuite的处理效果不佳，这是，作业员需配以Photoshop软件，通过运用Photoshop软件对影像进行调整，直到较好效果，然后将调整好的影像作为主影像，最后再对其他影像进行匀光处理，经过这些程序后，作业员即可获得一幅效果较好的影像图。
5 结语
随着科学技术的迅猛发展，卫星遥感技术取得了长远的进步，其影像图的成图精度越来越来高。
目前，人类社会已步入数字化信息时代，数字信息在促进我国国民经济以及社会发展中发挥着重要作用。
卫星遥感技术融合了现代信息技术以及智能化遥感信息处理技术，其为城市规划、了解区域环境等方面提供了技术支撑。
正摄影像图是利用DEM对扫描出的卫星遥感影像进行微分纠正、辐射改正以及镶嵌等，并依据规定裁减出形象数据，从而形成影像图。
数字正摄像图具有信息丰富、直观性强、精确度高的特性，其正被广泛应用于土地动态监测、道路设计、农田水利建设、防洪抗灾等领域，随着科技的飞速发展，高精确度的正摄影图对我国具有非常重要的意义。
参考文献：
[1]孔娟，薛倩，钱跃磊，陈慧娟.浅析数字正射影像图制作质量的改进[J].许昌学院学报，2012，(5)：120.
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[5]刘利红，吴海宽.基于立体像对的DEM提取和正摄影像正射影像图制作研究[J].内蒙古科技与经济，2011，(7)：101.
卫星遥感数据的正射影像图的制作【2】
【摘要】卫星遥感是一种采用人们通过航空技术发射在地球外层空间的人造卫星对地球地面、地面以上的空间以及外层太空天体进行综合性观测的技术。
而卫星遥感所得数据在正射影像图的制作上应用价值广泛，本文通过阐述卫星遥感数据以及卫星影响图的来源以及所具有的特征，并分析了卫星遥感数据用于制作正射影图过程中出现的纠错、配准以及最后统一融合的方法及原理，简要介绍了正射影像图的构型、调色以及去重叠等数据信息处理的方式和过程。
【关键词】卫星遥感技术;数据;信息;正射影像图;制作
引言
21世纪信息科技时代的到来，卫星遥感技术也在不断的.更新、完善之中。
目前的卫星遥感技术在用于制作正射影像图方面效果显著，并且成图的精准度越来越高，远远超过比例尺地形图的精准度。
卫星遥感技术在城市建设、城市规划以及了解环境状况和资源状况方面具有强大的支撑作用。
采用卫星遥感技术制作的城市影像图具有目标辨认难度小、内容清晰、比例尺大以及转释较容易的优势，这项技术已经广泛应用于社会生产和发展的各个层面。
该项技术还有助于治理生态环境、搜集专业信息、监测工程项目以及防止各种自然灾害等工作的开展。
1.国内外普遍流行的卫星影像图收集方式
随着新科技革命的不断深入，卫星遥感技术日新月异，目前国际上较为早期出现的卫星遥感技术是来自美国的Earth watch 卫星数据资源库的QuickBird卫星影像，这款卫星影像的地面全色分辨率达到0.61m，成像款幅度达到16.5×16.5/km2，随后美国相继推出了Space imaging Ikonos和Land sat TM卫星遥感影像，这宽两款卫星遥感较Earth watch的QuickBird的影像效果以及成像款幅度都有所提升。
俄罗斯生产了一款Spin-2卫星影像，这款卫星影像在地面分辨率方面虽然不及美国的Land sat TM卫星遥感，但是其成像款幅度可以达到200×300/km2却与美国的三种卫星影响有明显的优势。
2.卫星影像图的纠错、配准以及统一融合
2.1 数字纠错
光学纠错仪是一款用于将航拍模拟摄影片转化为平面图的工具，主要适用于传统的框架模幅式的航拍摄像画面的数字影像[1]。
现阶段出现了许多新鲜的卫星数字遥感技术，这些技术的影响数据采用传统的光学纠错仪就不能很好地转化。
因此，数字微分纠错技术由此诞生。
这是一项通过地面的有效参数以及数字地面的基本雏形，在设置适当的构想公式，并依据适当的数学模型控制范围和控制点将航拍摄像画面的数字影像转化为正射影像图的。
这种技术不仅简单、方便，而且适用范围较广，已经成为国内外普遍使用的数字纠错技术。
2.2 影像纠错
在影像纠错过程中首先要明确两点：
其一，GPS控制点是影像纠错的关节点。
其二，采用相应的比例尺纠错是完善影像纠错的后续工作。
在利用遥感卫星数据制作正射影像图时，首先利用GPS的各个方位的控制点将影像的大致形体构造稳定，然后手动微调影像控制画面。
最后在根据不同的比例尺的标准(一般以1：5000、1：2000、1：500为参考标准)，对已经做好影像画面的地形图资料最后的影像纠错[2]。
在明确这两个关键点后，制作出来的正射影像图必然更加逼真、精准。
2.3 多光谱影像的配准
在应经完成纠错的影像资料上在加以多光谱影像的配准，换句话说就是两幅或者两幅以上的影像进行对比、匹配，找出差异点，并在最终定稿的影像资料上进行补充。
多光谱影像的配准一般根据特征和灰色度来进行。
2.4 影像的统一与融合
影像的统一与融合是指，将不同分辨率的卫星遥感数据影像资料进行统一并融合处理，经过统一融合处理过的影像资料其空间分辨率较高、目标识别较容易、有具有多光谱的效果，让人初次看上去就有生动形象的画面感[3]。
在进行这部分操作的关键在于影像数据的纠错以及多光谱影像的配准，只有这两个步骤做到完备，那么影像的统一融合效果就会更佳。
3.卫星影像图的构型
卫星影像正射图的制作是一项极其复杂、涉及面广泛的工作，主要包括前期的卫星遥感影像数据资料的采集，数字与图像资料的纠错、多光谱影像的配准、影响的统一和融合以及影像制作后期对重叠区、色调以及图像的调整和嵌入等[4]。
图像的调整和嵌入需要将大量分辨率不同、形状不同、研究区和交界处不同的图像资料整合起来，再进行纠错、配准和最后图片的镶嵌。
因此，制作一幅效果良好、比例均衡的数字影像镶嵌图要经历以下三个步骤。
首先，找准重叠区。
卫星影像正射图的制作过程中面对大量的图片，可能会出现研究区域重叠、交接处重叠或者图形重复等情况，这些情况是非常常见的。
但是如何将这些重叠区寻找出来并在图形资料中标记，有利于后期的图像镶嵌呢?这里就必须要注意到以下两个方面：其一，找准相邻图像的重叠区域;其二，确定重叠区域后要以不同的记号标注。
其次，调整色调。
调整色调是正射影像图制作中一个重要环节，不同分辨率、不同成像条件或者图片之间存在许多差异的图像，由于要实现卫星影像正射图的完整效果，因此镶嵌的图像的差异性较大、辐射水平不同的话，会严重因想到图像形成的最后质量，图像的光感度、亮度的差异也就会千姿百态，不能够成为一幅比例均衡的卫星影像正射图。
因此，这个环节中要注重图像色彩、色调的调节。
因此，在调节色彩和色调时要寻找颜色相近、色调差异小的图像，而色彩差异较大的图像，要采用专门的技术对其进行调整，以实现整体效果。
最后，图像嵌入。
在确认重叠区和调整色调两个步骤完成之后，就是最后的图像嵌入工作了。
这个环节必须要注意的就是寻找色彩相近、位置相邻的图像进行镶嵌，嵌入时须在两幅待嵌入的图像中确认一条连接缝合线。
这条连接缝合线的质量与最后图像嵌入的效果好坏息息相关，因此连接缝合线的选择必须万无一失。
两幅嵌入的图像在嵌入过程中在连接缝处也许会出色调不一致的情况，这时必须利用亮度潜入的方法对两幅的图像的色调进行最后的调整，调整至视觉感官和谐为止，这样一来，连接缝合处的破绽才不至于一眼就能探出。
4.结束语
卫星影像正射图的制作是一项极其复杂、涉及面广泛的工作，主要包括前期的卫星遥感影像数据资料的采集，数字与图像资料的纠错、多光谱影像的配准、影响的统一和融合以及影像制作后期对重叠区、色调以及图像的调整和嵌入等。
利用卫星遥感数据来制作正射影像图时，在实施数字与图像资料的纠错、多光谱影像的配准、影响的统一和融合这三项操作时一般使用真闷的遥感影像操作软件Cyberland，在进行影像制作后期对重叠区、色调以及图像的调整和嵌入这三项操作时，一般采用专业的影像处理系统ImageXuite。
参考文献
[1]林跃春，王睿.浅谈数字正摄影像的制作技巧与心得[J].测绘与空间地理信息，2011(34)：110.
[2]刘鹏，黄国清，车风.浅谈高质量数字正射影像图的制作[J].城市勘测，2012(5)：80.
[3]答星.基于OrthoVista 的数字正射影像快速成图的方法研究[J].测绘通报，2011(8)：54-56.
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