地理國情普查中衛(wèi)星遙感影像的校正方法

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摘 要：地理國情普查項(xiàng)目中內(nèi)業(yè)編輯與整理工作是地理國情普查一項(xiàng)十分重要的工作，而衛(wèi)星遙感影像的校正是確保影像解譯順利完成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，影像的解譯質(zhì)量直接影響到數(shù)據(jù)入庫、統(tǒng)計(jì)分析的質(zhì)量。本文介紹地理國情普查的目的及內(nèi)容、“資源三號(hào)”衛(wèi)星并在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了衛(wèi)星遙感影像的校正方法，希望能對以后的相關(guān)生產(chǎn)有所幫助。

關(guān)鍵詞：地理國情普查 衛(wèi)星遙感影像 遙感影像處理 影像解譯

中圖分類號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（c）-0248-02

Geographical Conditions Census in satellite Remote Sensing Image Correction Methods

Guo Baixi Zhang Wenchun Bai Guifeng

（School of Geometrics and Prospecting Engineering，Jilin Jianzhu University，Changchun，130118，China）

Abstract：Geographical conditions survey project of editing and organizing work in the industry is a very important geographical conditions census work，and satellite remote sensing image correction is to ensure smooth finish the key link of imagery interpretation， the image interpretation quality directly affect the storage of data，the quality of the statistical analysis. The purpose and content of this paper introduces the geographical conditions census，“resource no.3”satellite，and on this basis，in detail elaborated the satellite remote sensing image correction methods，hoping to be helpful to the future related production.

Key Words：Geographical Conditions Census；Satellite Remote sensing image；Remote Sensing Image Processing；Imagery Interpretation

地理國情是基本國情的重要組成部分，主要是指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及其相互關(guān)系。地理國情普查是全面獲取地理國情信息的重要手段，是一項(xiàng)重大的國情國力調(diào)查，是掌握人類活動(dòng)基本情況、地表自然與生態(tài)的基礎(chǔ)性工作[1]。地理國情普查中數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)就包括衛(wèi)星遙感影像的解譯，而衛(wèi)星遙感影像解譯的質(zhì)量又取決于影像校正的質(zhì)量。所以正確、快速、高效的完成衛(wèi)星遙感影像校正是保證后續(xù)工作順利進(jìn)行的重要前提。

1 地理國情普查目的及內(nèi)容

1.1 地理國情普查的目的

開展全國地理國情普查，客觀、權(quán)威、準(zhǔn)確的地理國情信息能夠系統(tǒng)掌握，是制定與實(shí)施國家發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃、優(yōu)化國土空間開發(fā)格局以及各類資源配置的重要依據(jù)，是做好防災(zāi)減災(zāi)工作和應(yīng)急保障服務(wù)的重要保障，是建設(shè)資源節(jié)約型、推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境友好型社會(huì)的重要支撐，也是相關(guān)行業(yè)開展調(diào)查統(tǒng)計(jì)工作的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為全面掌握我國地理國情現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要。

1.2 地理國情普查的對象和內(nèi)容

（1）普查對象：我國陸地國土范圍內(nèi)的地表自然、人文地理要素。

（2）普查內(nèi)容：一是自然地理要素的基本情況，包括植被覆蓋、地形地貌、裸露地、水域、荒漠等的類別、面積、范圍、位置等，掌握其空間分布狀況；二是人文地理要素的基本情況，包括與人類活動(dòng)密切相關(guān)的居民地與設(shè)施、交通網(wǎng)絡(luò)、地理單元等的位置、類別、范圍等，掌握其空間分布現(xiàn)狀[2]。

1.3 地理國情信息分類對象

所說的地理國情信息分類對象，主要有地表形態(tài)、地表覆蓋、重要地理國情監(jiān)測要素三個(gè)方面，也就是從不同角度對基本地理國情、分專題的地理國情、綜合地理國情進(jìn)行比較全面的描述。從以上三方面可將地理國情信息分為12個(gè)一級(jí)類，54個(gè)二級(jí)類，112個(gè)三級(jí)類。

2 資源三號(hào)數(shù)據(jù)產(chǎn)品簡介

中國第一顆自主的民用高分辨率立體測繪衛(wèi)星就是資源三號(hào)（ZY-3）衛(wèi)星，經(jīng)由立體觀測，能夠測制1∶5萬比例尺地形圖，資源三號(hào)將填補(bǔ)中國立體測圖這一領(lǐng)域的空白。資源三號(hào)衛(wèi)星的主要任務(wù)是長期、穩(wěn)定、連續(xù)、快速地獲取覆蓋全國的高分辨率立體影像與多光譜影像，為國土資源調(diào)查與監(jiān)測、農(nóng)林水利、防災(zāi)減災(zāi)、城市規(guī)劃與建設(shè)、生態(tài)環(huán)境、國家重大工程、交通等領(lǐng)域的應(yīng)用提供服務(wù)。我國首顆民用高分辨率光學(xué)傳輸型立體測圖衛(wèi)星即是資源三號(hào)衛(wèi)星，衛(wèi)星集測繪、資源調(diào)查功能于一體?？梢酝ㄟ^資源三號(hào)上搭載的前、后、正視相機(jī)獲取同一地區(qū)三個(gè)不同觀測角度立體像對，并能夠提供豐富的三維幾何信息，填補(bǔ)了我國立體測圖這一領(lǐng)域的空白，具有里程碑意義[2]。衛(wèi)星可對地球南北緯84度以內(nèi)地區(qū)實(shí)現(xiàn)無縫影像覆蓋，其中，回歸周期為59天，重訪周期為5天。衛(wèi)星的設(shè)計(jì)工作壽命為4年。資源三號(hào)有效載荷技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

3 地理國情普查中衛(wèi)星遙感影像的校正過程

遙感數(shù)字圖像的幾何校正有兩種：一是粗校正，通常由遙感數(shù)據(jù)生產(chǎn)者，如遙感影像提供商或衛(wèi)星遙感地面站負(fù)責(zé)進(jìn)行；二是精校正，該校正需要通過借助地面控制點(diǎn)，采用多項(xiàng)式等校正模型進(jìn)行[3-4]。幾何糾正，主要是為了糾正平面上的問題，如果要進(jìn)行正射糾正，就還需要當(dāng)?shù)氐腄EM數(shù)據(jù)了。校正軟件多種多樣，該文以ERDAS軟件為例，下面簡單介紹ERDAS軟件。

ERDAS IMAGINE是遙感圖像處理系統(tǒng)，是由美國ERDAS公司開發(fā)的。它以其先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，友好、靈活的用戶界面和操作方式，面向廣闊應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品模塊，服務(wù)于不同層次用戶的模型開發(fā)工具以及高度的RS/GIS（遙感圖像處理和地理信息系統(tǒng)）集成功能，為遙感及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的用戶提供了內(nèi)容豐富而功能強(qiáng)大的圖像處理工具，代表了遙感圖像處理系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。一直以來，ERDAS公司優(yōu)秀的IMAGINE GIS軟件方案是業(yè)界的先驅(qū)，其軟件處理技術(shù)覆蓋了圖像數(shù)據(jù)的輸入/輸出，圖像增強(qiáng)、糾正、數(shù)據(jù)融合及各種變換、空間分析/建模以及專家分類、信息提取、ArcInfo矢量數(shù)據(jù)更新、數(shù)字?jǐn)z影測量與三維信息提取，硬拷貝地圖輸出（在三維景觀的繪圖輸出更是達(dá)到了所見即所得的清晰大數(shù)量的紙質(zhì)圖）、三維立體顯示分析、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：石油礦產(chǎn)勘探、科研、氣象、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、電訊、制圖、軍事（數(shù)字地理戰(zhàn)場，解譯等）、林業(yè)、工程、公用設(shè)施管理、自然資源管理、水利、海洋，城市與區(qū)域規(guī)劃、測繪勘察等。ERDAS公司通過與著名的GIS廠商ESRI公司的戰(zhàn)略合作，其在與GIS完整集成的IMAGINE系列軟件之外，同時(shí)開發(fā)基于ArcView GIS V8.x的圖像分析模塊——Image Analysis和Stereo Analyst兩個(gè)擴(kuò)展模塊，提供了GIS/RS一體化的解決方案。下面講述利用ERDAS的正射糾正功能，影像正射校正一般流程如下（采用ERDAS9.2版本為例）

（1）打開ERDAS，打開兩個(gè)Viewer窗口，分別載入航片ps_napp.img和DEM，如果數(shù)據(jù)已有標(biāo)定信息，則需要先刪除標(biāo)定信息，才能再進(jìn)行正射處理。

（2）啟動(dòng)幾何校正模塊：在裝載航片的窗口中依次選擇Raster->Geometric Correction。

（3）設(shè)置內(nèi)定向參數(shù)：再選擇Fiducials標(biāo)簽，選擇Fiducials type為第一個(gè)，即4個(gè)角點(diǎn)。依次進(jìn)行4次操作，將4個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)都輸入進(jìn)去。

（4）設(shè)置投影參數(shù)，選擇Projection標(biāo)簽，將航片的投影信息設(shè)置與DEM一致。選擇GCP File，打開附帶的ps_camera.gcc文件，如圖1所示。

（5）重采樣輸出，如圖2所示。

對比校正前后遙感影像，可以發(fā)現(xiàn)：（1）在校正前影像是沒有坐標(biāo)信息的，只是一個(gè)平面的數(shù)據(jù)；而校正后的影像是具有真正意義的坐標(biāo)信息的，是有空間參考的真實(shí)坐標(biāo)。（2）校正前的影像沒有實(shí)際意義，就是說只能是張圖片，只能進(jìn)行預(yù)覽，地物之間只有參考作用；而校正后的影像是結(jié)合了DEM數(shù)據(jù)的有效信息進(jìn)行地物的正射糾正，可以進(jìn)行量測距離、參考定位等作用。

4 結(jié)語

城鎮(zhèn)化進(jìn)程、水資源、地表覆蓋、區(qū)域沉降形變、礦產(chǎn)開發(fā)等方面的發(fā)展現(xiàn)狀及變化信息可以通過地理國情普查來獲取，以便為開展國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)、重大戰(zhàn)略和重要工程實(shí)施、城鄉(xiāng)規(guī)劃、科學(xué)研究及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局等工作提供實(shí)施依據(jù)。在對衛(wèi)星遙感影像的校正過程中只有具有強(qiáng)烈的責(zé)任心和熟練的糾正操作經(jīng)驗(yàn)，才能在滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的前提下更好的為地理國情普查項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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