原创《基于多源高分辨率卫星影像地理国情普查数字正射影像生产》：这篇卫星影像论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：根据内蒙古自治区第一次全国地理国情普查多源遥感影像和已有基础地理信息数据,对正射影像生产方法进行了讨论,提出了针对不同情况处理高分辨率卫星影像的关键技术与流程,实际生产表明该技术应用于地理国情数字正射影像生产是高效可靠的,为高分辨率卫星影像大规模、高效生产DOM提供了可行、实用的参考.
关键词：高分辨率卫星影像；正射影像；国情普查；PixelGrid
1. 引言
随着航天遥感技术和信息技术的飞速发展,高分辨率卫星影像以其获取方便、周期短、覆盖范围广、时效性高等特点应用越来越广泛,以World View-1/2、QiuckBird为代表的高分辨率卫星影像作为第一次全国地理国情普查的主要数据源,为国情普查地表覆盖和重要地理国情要素采集提供底图,其精度、质量与效率直接影响后期的生产.
由于卫星遥感成像时受到自身结构因素（传感器成像方式、传感器外方位元素变化的影响）和各种环境因素（如地球曲率、地形起伏、地球旋转等）的影响,遥感影像必定存在一定的几何畸变[1],需采用正确方法消除各种因素的几何畸变影响,对于不同的卫星影像类型、纠正模型、控制点的选取,其获得的正射影像精度也各不相同,本文根据不同数据源与已有基础地理信息数据情况,提出高效、快速、高质量的生产数字正射影像的关键技术和流程.
2. 数据分析
2.1 卫星影像情况
国家下发涉及本次测区的卫星数据共1513景,生产区域内同时存在多源影像数据,通过分析生产区域的卫星影像覆盖情况、质量、空间分辨率、光谱分辨率、现势性,其中1081景满足地理国情普查所需的数据,其中卫星数据源QUICKBIRD有151景,WorldView-1有196景,WorldView-2有719景,GeoEye-1有8景,IKONOS有7景.由內蒙古自治区测绘地理信息局提供51景ZY-3卫星数据,时相为2012年8月到2013年5月,使用2景.
2.2 其他资料
控制资料为1∶1万基础测绘航测外业像控点以及部分测区外业补充测量的像控点,作为正射影像生产的主要控制资料来源,该成果具有一定的正确性和可靠性.部分测区覆盖基础测绘1∶1万DLG、DEM、DOM数据,1∶5万DEM覆盖全部任务作业区.
3. 作业流程及关键技术
3.1 作业流程
正射影像生产所采用的处理软件为PixelGrid高分辨率卫星影像数据处理系统,根据数据源与已有资料情况,设计如下作业流程.
3.2 关键技术
3.2.1 外参数解算
由于卫星遥感影像成像机理复杂,再加上供应商（尤其是高精度的卫星影像供应商）为了商业利益,往往对传感器成像参数保密,RPC模型是SpaceImaging公司提供的一种广义的新型遥感卫星传感器成像模型,是一种能获得与严格成像模型近似一致精度的、形式简单的概括模型[2].本项目通过RPC解算实现卫星影像的纠正.当进行影像纠正时,纠正精度与DEM、视场角、侧视角相关,并且三个因素与纠正精度成正比关系,即每个因素值的增大都会导致纠正精度降低.在这三个因素中,一般情况下,视场角的影响程度较小,可以忽略不计[3].根据本次生产区域已有的1∶1万DLG、DOM、DEM、1∶5万DEM、控制资料情况,卫星影像外参数解算有以下几种情况：
（1）有1∶1万DLG、DOM、DEM数据的情况：
若卫星影像侧视角≥25度,使用单景纠正,每景影像至少需四个地面控制点来对影像进行定向.若卫星影像侧视角≤25度,使用已有1∶1万DOM、DEM数据作为地理参考,通过卫星影像与已有地理信息的自动配准,获取大量定向点并计算中误差,解算得到RPC模型参数,实现卫星影像的快速定向.生产过程中保证匹配中误差在限差范围内,DEM接边处过渡自然,正射影像精度完全符合规范要求.
抽取平地区域其中一景WorldView-2纠正影像与1∶1万DOM叠加,采用手工选点的方式选取12个检查点进行检查,控制点残差统计表如下所表1所示,符合平地平面中误差5m的限差.
（2）无1∶1万DOM、DEM数据的情况：
对于大区域影像的正射纠正而言,若基于单景正射纠正的模式进行逐景影像的处理存在以下问题：控制点的需求量是惊人的,单景影像正射纠正之后区域相邻影像的接边精度普遍较差,容易出现影像错位[4].
由于测区卫星影像连续覆盖面积较大,并且相邻影像间的交会角较小呈弱交会状态,卫星影像区域正射纠正采用影像附带的RPC参数和区域网平差求解得到的影像定向参数,可对每景影像进行正射纠正,从而生成全区域的正射影像.本项目使用1∶1万像控点和1∶5万DEM作为区域网平差的数据,首先通过影像匹配生成连接点,对连接点与控制点进行编辑与增加,避免因数量与分布不够引起相邻影像接边精度与绝对精度.定向方法选择RPC参数+二维仿射变换,该方法是计算卫星影像的定向参数和连接点物方平面坐标的一种区域网平差,物方点的高程值从DEM通过内插获得.区域网平差的质量主要取决于连接点和控制点的精度[5],生产过程中控制点尽量分布在区域网周边,且均匀分布,相邻影像有足够多的连接点,加密区重叠区域分布控制点,以保证不同测区的接边精度.
选取一个包括QUICKBIRD、WorldView-1、WorldView-2共46景影像弱交会测区,卫星影像及像控点分布图2所示,由于像控点年代已久,适当选择其中部分控制点参与区域网平差.
对正射纠正的三景相邻卫星影像进行接边精度检查,如图3所示.
卫星影像论文参考资料：
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