WorldView—2核線影像立體測圖探討

李若溪

摘要：隨著地理信息技術的不斷發展和進步，衛星遙感影像立體測圖工作受到了相關領域工作人員和專家學者的普遍重視，WordView—2憑借多光譜、全色影像數據來源，通過小波—主成分分析、主成分分析、HCS以及高通濾波等不同的融合方法開展實驗，并對融合效果進行了定量評價以及定性評價，WordView—2在立體測圖中的運用能夠保證影像空間細節表現力的不斷提升，還能夠讓多光譜影像所具有的光譜信息能夠得以保持，通過WordView—2得來的融合影像數據或者資料有著較高的質量。本文主要對立體遙感影像核線理論進行分析和探討，并在此基礎上對WordView—2影像立體測圖數據預處理相關要點進行闡述。

關鍵詞：WordView—2；核線影像；立體測圖

衛星遙感影像大都屬于線陣推掃式的一種成像模型，其分辨率的不斷提升對于遙感影像數字測圖的研究有著相對重要的意義。[1]和傳統匡幅式測量存在差異的地方是線陣CCD所有掃描都要具備較為獨立的外方位元素，這就讓高分辨率遙感影像核線模型不再呈現出直線狀態，而是顯示為雙曲線。

一、立體遙感影像理論分析

（一）數字攝影測量影像核線

攝影測量影像是通過雙心透視投影理論而得以成像，例如下圖所示，使用O表示左攝影中心，O表示右攝影中心，按照透視幾何原理來分析，只要能夠在攝影過程中保證同名光線能夠達到對對相交的要求，左右像片所具有的重疊區域能夠形成一定的立體效果。在解析攝影測量立體測圖儀器工作過程中，通過光源來替代傳統的攝影中心，并于底片面上進行像片安裝，通過透視中心、目標點、像點等三點共線的基礎，利用調節機械傳導桿就能夠保證攝像過程中的像片外方位元素得以恢復，從而實現立體觀察。

立體成像通過對人眼視差所誘發的立體感特征的運用，能夠對根據實際比例縮小的地面模型加以觀察。[2]當使用到數字攝影進行測量時，要能夠在計算機屏幕上面達到立體觀察的實際效果，還要能夠處理航空影像，并對人眼所生成的立體效果加以模擬，從而讓左右眼能夠看見的影像資料集中在相應的眼部區域。在進行紅綠眼鏡或者液晶閃閉功能眼鏡配戴之后就能夠得以實現。還需要解決的問題就是計算機屏幕類似于單位平面，所有影像在進行常規攝影時難以和攝影基線實現平行，線面之間會存在微小的一個夾角，兩個像平面也會出現一個微小的夾角，這些像片和夾角的外方位元素存在相對密切的關系。而左右像片要能夠顯示在計算機平面之上，并從根本上消除人眼存在的是視差，對影像內外方位元素進行計算，通過重新對影像進行重新采集而形成水平核線影像，保證立體測圖工作的順利完成。

圖一 攝影測量核線幾何

（二）線陣推掃式衛星影像核線幾何

很多航空攝影測量影像都是通過面陣得來，在實際成像時也只有單一的攝影中心，線陣CCD推掃式影像從根本上分析為多中心投影，這些不同的投影中心并非是直線進行。而多中心立體則會讓過去的雙心立體受到挑戰，由于人眼在實際觀察時類似于雙心透視投影，每一條掃描線在不同的曝光點都具有不同的攝影姿態或者透視中心，所以，掃描線的外方位元素存在一定的差別。在對線陣掃描影像核線進行重新定義時，類似于圖二所示，光線于O點出發，經過左像投影中心，并在左像P點成像，若把光線的所有點都在右像進行投影時，這些點所具有的投影軌跡將會于右像形成彎曲的一條線，并將其定義為P像點核線。

圖二 線陣傳感器核線幾何模型

二、WordView—2影像立體測圖要點分析

（一）數據輻射校正

遙感器在獲得地物相關信息過程中會受到氣溶膠、大氣、云粒子等不同物資的散射或者吸收影響，從而導致傳感器在接收相關信息時會出現非目標地物的信息，光譜反射兩和地面真實物資反射率存在一定的差別，導致輻射失真，對影像應用效果以及質量產生顯著的影響。[3]在定量遙感興起的作用下，尤其是通過多傳感器、多時相遙感數據實施土地利用覆蓋變換研究等需求，讓減少或者消除這些影像逐漸成為不可忽視的工作。大氣輻射校正的目的就是盡可能消除天空漫反射、大氣透射因素可能對影像質量造成的影響，并把傳感器的實際測量值轉變成地物真實有效的反射率，這一過程還包括大氣校正和輻射定標等工作環節。

其中FLAASH糾正模塊式通過輻射傳輸模型代碼、MODTRAN4等得以實現，其波段處理范圍包括近紅外波段和可見光，主要是針對不同影像數據實施大氣校正，盡可能消除大氣可能會對反射光譜造成的影響，保證地表反射率更加真實。本文通過對FLAASH大氣校正模型的使用，來對遙感影像大氣輻射校正實現方法加以研究，得出輻射校正前后不同的影像圖。

圖三 輻射校正前后影像對比圖

在輻射定位過程中，就是對遙感器所有探測器輸出數值和探測器對應的地面輻射亮度定量關系加以建立，在近紅外波段、可見光波段，把傳感器所相應的實際DN數值轉變成能夠對地表反射率進行反映的圖像，對于WordView—2影像以及Quick—Bird影像進行分析之后，不難發現二者具有相似的波段設置或者成像特征，所以，二者較為相似。[4]

（二）做好多光譜影像幾何校正工作

在WordView—2實際運用過程中，多光譜和全色影像在融合之前需要能夠讓二者的吻合度達到標準要求，從而滿足生產的需求。但是，實際獲得影像大都無法滿足要求，此時就要能夠通過全色影像作為基準影像，通過多光譜影像幾何精校正。造成不吻合的現象的原因可能是遙感圖像在影像旋轉、平移、縮放等因素的影響。[5]通過對上述相關因素的分析，不難發現要想能夠實現遙感影響的正確性，就要能夠保證影像像元和地物實現一致，并對影像資料實施幾何校正。使用幾何靜校正的方法不需要對傳感器參數或者高程信息加以考慮，只需要使用地面控制點所具有的GCP對不同因素誘發的遙感圖像幾何畸變加以校正，通過把不同的影像空間元素轉變到基準空間，達到精校正的目的。

結語：

本文通過對以WordView—2技術作為支撐的高分辨遙感影像單片定位技術理論支持和實際運用要點進行分析和探討之后，發現該項技術術語便于推廣、簡單易行的立體測圖技術之一，在實際運用過程中減少了立體攝影測量中的核線匹配以及三角測量等較為繁瑣的工序，從而提升了測圖的數據更新速度以及工作效率，節省了在對立體像進行購買的成本，并在確定偵查目標、基礎測繪更新等項目中發揮著不可替代的功能和作用。

參考文獻：

[1]倪卓婭，甘甫平，周萍，霍紅元. 面向對象的那曲WorldView-2影像的分類[J]. 遙感信息，2011，06：114-118.

[2]陳利，林輝，孫華. 基于WorldView-2影像城市綠地信息提取研究[J]. 西北林學院學報，2014，01：155-160.

[3]朱紅，劉維佳，張愛兵. 光學遙感立體測繪技術綜述及發展趨勢[J]. 現代雷達，2014，06：6-12.

[4]唐煥麗，劉凱，艾彬，柳林. WorldView-2遙感影像融合方法對比研究[J]. 北京測繪，2013，05：1-7.

[5]宋楊，李長輝，林鴻，丘廣新，周婉嫻. 利用ADS40立體影像建立一體化數字線劃圖生產體系[J]. 測繪科學，2012，03：168-170.