GeoEye－1衛(wèi)星簡介及其遙感影像處理技術(shù)實(shí)踐

張柯南，闞明哲

(長春市測繪院，吉林長春 130021)

GeoEye－1衛(wèi)星簡介及其遙感影像處理技術(shù)實(shí)踐

張柯南?，闞明哲

(長春市測繪院，吉林長春 130021)

GeoEye－1是2008年9月發(fā)射的一顆迄今技術(shù)最先進(jìn)、分辨率最高的商業(yè)對地成像衛(wèi)星。本文介紹了針對GeoEye－1衛(wèi)星遙感影像，采用基于PCI Geomatica 10.2軟件的Pansharpen影像融合方法與RPC(Compute From Gcps)正射糾正方法，獲得高精度的真彩色GeoEye－1正射影像。

GeoEye－1；高分辨率衛(wèi)星；遙感影像處理

1 引 言

GeoEye－1衛(wèi)星是由美國GeoEye公司于2008年9月發(fā)射的一顆迄今技術(shù)最先進(jìn)、分辨率最高的商業(yè)對地成像衛(wèi)星。該衛(wèi)星能提供全色 0.41 m分辨率和多譜段1.65 m分辨率的超高分辨率影像。GeoEye－1是IKONOS的后續(xù)衛(wèi)星，較IKONOS分辨率更高，衛(wèi)星姿態(tài)更靈活、獲取能力更強(qiáng)、內(nèi)外精度更高。該衛(wèi)星經(jīng)過發(fā)射以來半年多的運(yùn)行調(diào)試，于2009年2月正式商業(yè)運(yùn)作[1]。是繼IKONOS、Quickbird以來，商業(yè)高分辨率衛(wèi)星影像新的選擇，可以更好地滿足城市規(guī)劃管理、城市測繪等領(lǐng)域的需求。

2 GeoEye－1參數(shù)及遙感影像數(shù)據(jù)特點(diǎn)

GeoEye－1是太陽同步軌道衛(wèi)星，軌道高度684 km，運(yùn)行周期98 min。該星攜帶高分辨率的CCD相機(jī)，獲取的影像空間分辨率在全色波段高達(dá)0.41 m，多光譜波段1.65 m。該衛(wèi)星可獲取單片影像與立體相對。GeoEye－1衛(wèi)星影像具有更高的內(nèi)在精度，在僅利用衛(wèi)星系統(tǒng)參數(shù)而無需地面控制點(diǎn)情況下，立體或單片衛(wèi)星影像的控制精度更高達(dá) 3 m[1]。此外，相比QuickBird與IKONOS，GeoEye－1影像數(shù)據(jù)量大幅增加。GeoEye－1衛(wèi)星主要參數(shù)見表1[2]。

3 GeoEye－1衛(wèi)星影像處理

本項(xiàng)目利用了長春地區(qū)GeoEye－1全色與多光譜影像各一景，影像獲取日期是2009年5月28日，遙感影像軌道號po＿344634＿0000002。全色影像分辨率0.5 m，多光譜影像分辨率2 m。原影像數(shù)據(jù)只進(jìn)行了必要的輻射糾正與幾何糾正，并配備了RPC參數(shù)模型文件。項(xiàng)目目標(biāo)是:利用GeoEye－1全色與多光譜影像原數(shù)據(jù)，進(jìn)行遙感影像融合、正射糾正、影像增強(qiáng)，生產(chǎn)真彩色0.5 m GeoEye－1衛(wèi)星正射影像。

GeoEye－1衛(wèi)星主要參數(shù) 表1

3.1 GeoEye－1衛(wèi)星影像處理技術(shù)路線

基于GeoEye－1衛(wèi)星及其影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采用“先融合后糾正”的基本思路作業(yè)。即先進(jìn)行全色與多光譜遙感影像融合，然后對融合影像作正射糾正。項(xiàng)目作業(yè)采用TM投影方式的城市獨(dú)立坐標(biāo)系“長春坐標(biāo)系統(tǒng)”。正射糾正所需數(shù)字高程模型采用航空攝影測量所獲取的高精度DEM；地面控制點(diǎn)采用Leica 503型GPS RTK儀器野外施測獲取。項(xiàng)目生產(chǎn)技術(shù)流程圖如圖1。

3.2 GeoEye－1衛(wèi)星影像融合

GeoEye－1衛(wèi)星影像在多光譜、全色影像的波段數(shù)目與波長范圍與IKONOS和Quickbird大體相近，影像融合推薦采用PCI Geomatica軟件的Pansharpen融合模塊。該方法是目前高分辨率衛(wèi)星遙感影像融合的最佳方法，其操作簡潔、生產(chǎn)效率高、融合效果好。針對GeoEye－1影像融合，在輸入多光譜影像波段上依次序選擇GeoEye－1多光譜影像的3/2/1(紅/綠/藍(lán))波段；在參考影像波段上選擇多光譜影像1/2/3/4波段；在全色影像波段上選擇一個波段的全色影像。運(yùn)行模型即可得到真彩色3波段融合影像處理結(jié)果。這里需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，Pansharpen融合模塊要求輸入影像是PCI已知的坐標(biāo)系統(tǒng)，如果輸入影像是PCI不識別的坐標(biāo)系統(tǒng)，需要在Focus定義影像坐標(biāo)系統(tǒng)。

圖1 項(xiàng)目生產(chǎn)技術(shù)流程圖

3.3 GeoEye－1衛(wèi)星影像正射糾正

GeoEye－1衛(wèi)星作為最新的高分辨率遙感衛(wèi)星，只有PCI Geomatica 10.2軟件明確提出支持其衛(wèi)星的嚴(yán)格物理模型與RPC參數(shù)模型。此外，用戶仍然可以采用Eardas軟件的LPS與PCI Geomatica軟件的RPC(Compute From GCPs)方法。本項(xiàng)目基于有充足的高精度地面控制點(diǎn)，正射糾正采用PCI Geomatica 10.2軟件的RPC方法[3]。項(xiàng)目采用“城市獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)”，糾正GCPs采用RTK野外施測獲取，精度高達(dá)0.25 m；DEM采用航空攝影測量獲取的等高距為5 m高精度的DEM。在一張影像上均勻選取11個控制點(diǎn)，采用6個系數(shù)函數(shù)模型，控制點(diǎn)殘差0.14個像元。執(zhí)行RPC糾正模型即可得到GeoEye－1正射影像。控制點(diǎn)分布如圖2。

圖2 控制點(diǎn)分布圖

3.4 GeoEye－1正射影像精度評價

針對以上步驟獲得的GeoEye－1正射影像，采用高精度的已知點(diǎn)進(jìn)行精度檢驗(yàn)。本項(xiàng)目采用10個均勻分布的控制點(diǎn)以外的已知點(diǎn)(RTK野外實(shí)測點(diǎn))，采用點(diǎn)位誤差統(tǒng)計分析法進(jìn)行正射影像平面精度評價。結(jié)果表明:平均誤差0.46 m，中誤差0.23 m。完全滿足1∶2 000圖的平面精度，符合糾正精度要求。

4 結(jié) 論

(1)采用Pansharpen影像融合方法，能獲得高質(zhì)量的GeoEye－1真彩色影像。

(2)基于RPC參數(shù)模型的正射糾正方法，結(jié)合高精度控制點(diǎn)與DEM，獲得了高精度的GeoEye－1正射影像。

(3)GeoEye－1正射影像能達(dá)到 1∶2 000圖的水平精度。

[1]http://launch.geoeye.com/LaunchSite/about/faq.aspx

[2]http://www.bjeo.com.cn/pubnews/213730/20090218/214808.jsp

[3]Gene Diala，RPC REPLACEMENT CAMERA MODELS，The International Archives of the Photogrammetry，Remote Sensing and Spatial Information Sciences，Vol.34

Introduce of GeoEye－1 Satellite and its Remote Sensing Image Processing Practice

Zhang KeNan，Kan MingZhe
(ChangChun institute of Surveying and Mapping，ChangChun 130021，China)

GeoEye－1 are lanched at 08－09－2009，it has the highest resolution of any commercial imaging system.and can collect images with a ground resolution of 0.41－meters.This paper introduce the method of the GeoEye－1 remote sensing image processing，it proves the methods can perform a high accurate and natural color GeoEye－1 otho－Photo Image.

GeoEye－1；High resolution Satellite；Remote sensing image processing

1672－8262(2010)03－80－02

P237

B

2009—10—12

張柯南(1970—)，男，高級工程師，主要從事工程測量和GIS工程等工作。