专题一、数字正射影像图的制作流程

制作正射影像图的目的是将其作为土地调查的工作底图，方便内业解译和外业实地调绘。一、利用数字正射影像图开展土地调查的技术路线1．将影像涉及区域的1：5万数字栅格地形图按公里网坐标进行逐格网校正后，裁剪掉其内图廓以外的部分，按空间坐标进行拼接（如果涉及跨两个投影带，则需要进行投影换带计算），形成辖区内的地形参考数据，为影像校正做好准备；2．利用省厅提供的20米等高距的地形数据，按照1：5万DEM数据制作的技术要求，制作辖区内的数字高程模型（DEM）数据（如果涉及跨两个投影带，则需要进行投影换带计算）。3．用1：5万DEM数据和1：5万数字栅格地形图、1：2.5万土地利用现状图以及部分等级控制点对SOPT52.5m分辨率卫星遥感影像数据进行正射校正，制作辖区内1：1万正射影像图（该正射影像图的数学平面精度为1：5万，图面反映的土地利用要素为1：1万）。4．利用已有的等级测量控制点和具有定位意义的线状地物对正射影像的精度进行验证，确保成果合格后将1：1万正射影像图和原有的土地利用现状图叠加，找出与正射影像图不吻合的地类图斑，并以正射影像为参考修改地类图斑边界，使其和正射影像的边界线保持一致。5．在MapGIS中，以正射影像图为背景，叠加调整边界后的土地利用现状图，制作1：1万外业工作底图；同时将原有的土地利用现状图的图斑属性进行室内分析，判读正确的属性则保留，对于通过室内判读不能确定其属性的图斑，则进行外业调查确认。6、最后是检查验收和数据入库工作。二、SPOT5遥感正射影像图的制作过程所谓数字正射影像图(DigitalOrthphotoMap)简称DOM，是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片或遥感影像，经过逐像元进行处理，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。数字正射影像图和通常我们所接触的地图一样，不存在变形，它是地面上的信息在影像图上真实客观的反映，但是所包含的信息远比普通地形图丰富，而且其可读性更强。主要流程：1、控制点的选取2、全色数据的正射校正3、多光谱影像数据的配准4、影像分辨率融合5、影像的增强与调色6、多景影像的镶嵌7、附加信息的整饰2.1控制点的选取GCP是对航空像片和卫星遥感影像进行各种几何校正和地理定位的重要数据源，它的数量、质量和分布等指标直接影响了影像校正的精确性和可靠性。1、GCP的来源和质量采集GCP有很多方法，主要根据数据源的来源加以区分，包括：通过数字栅格地图(DRG)、数字正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)或者外业测量等。目前国内用到的大部分已有地图是纸质老地形图，通过地图扫描技术将其扫描为栅格数据，并经过多项式校正就成为数字栅格地图，这是获取GCP的最便捷、最主要方法。DRG一般存在现势性差,精确度较差，地图不够清晰直观的缺点，因此通过DRG采集GCP，最好要选择比例尺较大的数据源才能保证GCP的精度。数字正射影像是经过校正的、含有地理信息的影像数据，是近几年发展起来的测绘地图产品，现势性较好，而且DOM具有丰富的影像纹理信息、影像判读非常直观，GCP采集的速度和精度都比较高。主要的缺点是：由于像素大小的影响，有些较小的地物难以识别，定位不准确，只能精确到像素级大小。数字线划地图是矢量化的地图，一般通过DRG的矢量化+修测、数字摄影测量的方法得到。它具有无限级缩放的特点，GCP数值的读取精度相当高。GCP还有一个重要的来源就是：通过空中三角测量技术获取。当进行大范围影像的正射校正时候，可以通过外业测量少量高精度的GCP，并运用空中三角测量技术进行GCP的加密，然后将加密点作为单片影像的GCP资料。这种方法通常能保证成图精度，成图速度也很快，但是它要求原始影像资料之间具有较大的重叠，较好的相互关系，处理软件的算法优劣也直接影响加密成果的精度。2、GCP的类型在很多软件中(比如：ERDAS和大部分数字摄影测量系统)，根据控制点的作用还对GCP进行了分类，主要包括：平高点、平面点、高程点、检查点、连接点。通常情况下我们选择的GCP大多都是平高点，即GCP的平面值和高程值都参与模型计算，但是也有一些情况需要选择其他类型的GCP。例如：当控制点的平面精度满足精度要求，但是其高程值未知，或者精度不够，这部分点就可以作为平面点参与模块计算。同样的道理，高程点只确定其高程值，不参与平面计算。如果使用多项式校正，模型计算并没有考虑到地形起伏，高程点是不需要的，所有的地面控制点仅需知道平面坐标即可。检查点是用于检测模型校正精度指标的参考数据，并不参与影像的几何建模计算。它是通过影像校正后的点位坐标与用户输入的理论坐标进行数据分析，而检定影像校正的精度。连接点通常是在空中三角测量的时候才使用。在相邻相片上采集一些连接点可以确定像片之间的相对关系，从而将一个测区内大量影像的相对关系纳入到一个统一的系统中，然后根据已有平高点和影像模型参数进行联合平差。因此连接点一般不需要大地坐标值，只需要确定他们在相邻影像上的位置(或者像方坐标)，经过平差计算以后，连接点的三维坐标即被计算出来，那时候它发挥的作用也相当于平高点了。3、GCP的分布GCP分布情况对于遥感影像校正精度的影响也很大。通常我们要求GCP的分布均匀，并且影像的四角附近均要有一个GCP，这样才能充分控制成图区域的精度。对于山地地形较复杂的情况，也要根据实际情况多布置一定的GCP。GCP一定要布置在影像纹理清晰易于定位的地方,切不可胡乱猜测，宁缺毋滥。应该选择能准确判点的位置上，如线状地物的交角或地物拐角上，交角必须良好(30°－150°)。道路交叉处、桥梁，花坛都是适于布点的地方的。在老图选GCP，不要选择易于变化的地物点，比如林地的边界，田埂，江河中沙洲的拐角。由于房屋存在投影差,如果选择房屋上的角点，应该考虑其高程值。在很多成熟的软件中，如果从已有地图上选点，应尽量使用GCP自动查找和高程点自动读取功能，有助于加快选点速度和质量。2.2全色波段数据正射纠正由于遥感影像传感器空中位置与姿态的变化以及地面高程的影响，使得遥感影像产生了变形，数字纠正的目的就是要改正这种变形的影响，并获得具有地理编码的正射数字影像，这一改正过程被称为数字纠正。遥感影像的数字纠正可以分为二维纠正与三维纠正，而二维纠正是根据遥感影像上明显地物点的象素坐标与相应的地面点坐标的对应关系，通过多项式拟合实现的，因此也称多项式纠正，这种方法简单易行，但它是一种近似的解法。三维纠正又称为数字微分纠正，它是根据传感器成像模型并考虑地面起伏对每一个象素的影响的严密纠正方法，我们所采用的物理模型纠正（正射校正）就属于三维纠正。这种方法是根据卫星上成像的物理过程，建立一个由辅助参数(包括卫星的偏航、俯仰、翻滚、地球的曲率、运动等参数)组成的空间变换模型，按照这个模型对卫星图象进行纠正，这种方法有较大的适应性，但计算复杂。对于地形起伏大或影像侧视角大的地区,利用成像的卫星轨道参数、传感器参数及DEM，对影像进行严密的物理模型纠正。纠正时首先恢复影像的成像模型，然后利用数字高程模型根据成像模型来纠正投影差，利用现有的地图三维坐标或外业控制点三维坐标对影像进行控制纠正，最后得到正射纠正影像。2.3多光谱影像数据配准利用已经纠正的全色影像对多光谱影像进行配准，影像配准实质上是在两幅或多幅影像之间识别同名像点。影像配准的方法主要有按灰度配准与按特征配准。配准分为绝对配准和相对配准两种方式。绝对配准是指将所有的影像都纠正到统一的坐标系下，即所有影像都以DRG为基准进行的配准。相对配准是指其它影像均以一幅已经精纠正的高分辨率影像为基准而进行的配准。2.4影像分辨率融合遥感数字融合是对较高空间分辨率的全色影像与较低空间分辨率的多光谱影像采用一定算法生成一组新的合成图像的过程。这样做不仅使融合影像提高空间分辨率、增加了影像的空间纹理信息，而且能保持影像光谱原始信息，不发生或尽可能少地发生信息失真，便于提取解译因子。因此，对不同时空分辨率影像进行融合的技术是遥感应用研究的主流方向。2.5影像增强与调色用遥感处理软件对融合后的正射影像进行锐化处理，使各种地类影像纹理边界增强。进一步调色，使影像尽可能接近于自然色彩，土地分类判读清晰易读。2.6多景影像的镶嵌大区域正射影像图成图区域涉及多景遥感影像，为满足影像的无缝拼接、生成标准分幅数字正射影像的需要，必须对已经过正射纠正并分辨率融合的单景卫星影像进行数字镶嵌，对相邻影像进行接边。在图像拼接时，需要确定一幅参考图像作为输出拼接的基准，决定拼接图像的对比度匹配、输出图像的地图投影、像元大小和数据类型。在拼接的过程中要时时注意图像的接边及匀光问题。2.7附加信息的整饰附加信息整饰包括标准分幅与图幅整饰。对SPOT5正射影像进行1：1万标准分幅，DOM范围为标准图幅的内图廓范围，图名为分幅标准编号。图幅整饰包括分别制作图廓整饰(图名、图幅号、接合图表、公里格网、北图廓外中央的行政区划注记、比例尺、秘密级别、生产单位、内外图廓、公里格网等)、注记、县(市)及乡(镇)级行政境界等整饰文件。三、正射纠正过程中涉及的几个坐标系正射纠正处理过程，其实也就是我们常说的摄影测量几何处理的过程。摄影测量中常用的坐标系有两类，一类是用于描述像点位置的，称为像方空间坐标系；另一类是用于描述地面点的位置，称为物方空间坐标系。四、正射纠正几何变形的主要误差来源遥感影像的几何变形误差可分为静态误差和动态误差两大类。静态误差是指在成像过程中，传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差；动态误差则主要是由于在成像过程中地球的旋转所造成的图像变形误差。静态误差又可分为内部误差和外部误差两类变形误差。内部误差主要是由传感器自身的性能、技术指标偏离标称数值所造成的。它随传感器的结构不同而异，误差较小。外部变形误差指的是传感器本身处在正常工作的条件下，由传感器以外的各因素所造成的误差。例如传感器的外方位(位置、姿态)变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素所引起的变形误差等。