影像控制點的綜合管理

徐筠 張立云 沈晴

摘要：影像控制點是我國近海衛星遙感影像幾何精糾正和地理定位的重要數據源。本文從實際工作出發，首先詳細論述了影像控制點從數據采集到生產加工的全過程，然后基于ArcGIS技術建設了像控點管理平臺，最后以曹妃甸區域作為實踐，實現了對該地區影像控制點的綜合管理。

Abstract： Image control point is the important data source for precise geometry rectification and geographic positioning of offing satellite raster image. Based on practical work， a whole process from data collection to data production of image control point is discussed in detail in this article first， then a manage platform is constructed using ArcGIS. Finally， general management of image control point is implemented in use of Caofeidian district.

關鍵詞：影像控制點；幾何糾正；綜合管理

Key words： image control point；geometry rectification；general management

中圖分類號：P236 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0014-02

0 引言

在遙感影像成像過程中，由于受透視投影、攝影軸傾斜、大氣折光、地球曲率、地形起伏等多方面影響，影像中各像點產生了不同程度的幾何變形，造成影像數據與地圖矢量數據無法進行匹配，這給海洋調查中基于影像信息提取的諸如岸線、植被、濱海濕地、海域使用等的解譯工作開展帶來難度。因此，要精確地使用遙感影像，需要大量的影像控制點數據對其進行幾何精糾正。

本文從實際工作出發，首先利用高精度GPS測量手段對海岸帶沿岸地區進行實地施測，提供準確、實時的沿海影像控制點信息，然后基于實測的像控點對衛星遙感影像進行幾何精糾正和精度評定，保障資料的可靠性；最后通過GIS技術建立像控點數據管理平臺，整合像控點信息和精糾正的遙感影像信息，作業全過程實現了對影像控制點的綜合管理。

1 沿海影像控制點綜合管理方法

要實現對沿海影像控制點的綜合管理，首先必須要弄清其數據來源及加工處理的全過程，然后再在此基礎上進行空間數據庫設計和平臺建設，故像控點的數據采集和遙感影像糾正是進行綜合管理的前提。

1.1 像控點測量

像控點測量是指根據影像上室內布點方案，在實地根據影像的灰度和形狀找到并確定像控點的位置，聯測求解該點的三維坐標[1]。隨著GPS技術的快速發展，像控點測量通常采用GPS快速靜態模式施測，該方式極大提高了作業質量和效率，定位精度也完全滿足要求。其作業流程主要包括：

①基于遙感影像選擇合適的控制點進行外業觀測?？刂泣c的選擇須在遙感影像分辨率限制下能夠明顯分辨出來的點，比如線狀地物的交角或地物拐角上，點位均勻分布，考慮到沿岸特殊的地形條件，可在海堤以及圍填海變化較大區域多布設些控制點。

②現場實時記錄觀測數據并繪制草圖，草圖需記錄控制點的位置信息及周邊地物情況，作為制作點之記的依據。外業觀測時，需保證足夠的觀測時間，接收足夠數量的觀測衛星，確保外業實測精度符合要求。

③在實測像控點周邊選取適當的驗證點進行外業觀測，作為遙感幾何精糾正精度評定的依據，驗證點數量在像控點數量的15%左右[2]。

④基于隨機軟件通過平差計算和高程擬和計算對控制點數據進行內業處理，提供點的三維坐標（包括平面坐標和球面坐標）。

1.2 衛星遙感影像幾何精糾正

為得到更為精確的衛星遙感影像產品，消除像點幾何變形帶來的影響，必須對其進行幾何精糾正，即利用控制點的大地測量參數建立畸變圖像空間與地理制圖的標準空間之間的對應關系，利用這種關系把畸變圖像的全部元素變換到標準空間區[3]。

衛星遙感影像幾何精糾正的主要過程包括：①對成像效果較差的影像進行拉伸處理，保證影像的紋理清晰可辨。②對存在重疊影像的地區，根據數據的質量和成像時間進行數據篩選，篩選的原則是保障數據無云、清晰度高、現勢性好。③基于地面控制點對單幅影像采用多項式校正法進行幾何精校正。④對經幾何精校正后的影像采用最近像元法[4]進行重采樣輸出。⑤通過驗證點對糾正影像進行精度檢測評定，選取與遙感影像的同名點，分別量取坐標，利用兩點之間距離的計算式，求得同名點的距離，可以視為同名點糾正無法的較差。點位中誤差計算方法按下式[5]求得：

m=±

式中：Δ—同名點誤差值，由同名點坐標得到兩點之間的距離；

n—檢測點數據。

1.3 像控點數據管理平臺建設

為方便對實測像控點信息和經幾何精糾正遙感影像的綜合應用，需要利用GIS技術建設像控點數據管理平臺。平臺首先要建立在一個像控點基礎數據庫基礎上，用來存儲已經獲得的像控點信息，為生產糾正產品中需要像控點時提供數據源。結合實測資料情況，像控點基礎數據庫的設計如表1所示。

根據表1數據庫，對像控點管理平臺進行了設計。平臺建設以ArcGIS作為技術依托，首先，將沿海影像控制點錄入到空間數據庫中，其中，控制點的空間數據以一個點狀coverage形式存儲，即每一個地理要素一點，代表一個控制點；屬性數據則以記錄形式存儲在文件表中，并由唯一標識與空間數據進行連接。然后基于該空間數據庫建設像控點管理平臺，實現控制點和遙感影像在地理空間上的自動加載、自動定位、查詢關聯等功能。

2 沿海影像控制點綜合管理實現

本文以曹妃甸地區作為實踐區域，通過外業觀測、影像糾正、數據庫建設三方面實現了對像控點信息的綜合管理。

2.1 外業觀測

基于曹妃甸區域衛星遙感影像進行了控制點布設，對其實施了外業觀測，測量點位涉及南堡經濟開發區、曹妃甸工業園區、首鋼搬遷工地、曹妃甸煤碼頭、曹妃甸礦石碼頭等重點用海工程的典型特征點，共實測控制點28個，驗證點18個。

2.2 遙感影像糾正

基于實測的28個影像控制點采用二次多項式校正對衛星遙感影像進行了幾何精糾正，各點的幾何糾正精度如圖1所示，控制點均勻覆蓋遙感影像，糾正精度為4.933m，小于2個像元（10m）的糾正精度[2]。利用18個驗證點采用同名點驗證方式進行了精度評定，誤差分布如圖2所示，糾正精度為4.943m，精度完全符合要求。

2.3 像控點數據管理平臺

基于COM技術ArcObjects的方式，開發了對實測控制點以及糾正后的遙感影像進行數據管理的平臺，平臺主要包括控制點入庫和控制點查看兩個子模塊，如圖3所示。實現了像控點空間數據和屬性數據的入庫，可對采集到的各像控點信息進行查看、查詢檢索并與對應精糾正遙感圖像保持聯動定位，為像控點的管理提供便捷化、靈活化服務。

3 結語

本文通過對像控點測量、遙感影像精糾正、平臺建設三環節作業流程以及產品質量評定方式的詳細論述和實踐，實現了對像控點以及精糾正遙感影像的綜合管理，研究成果不僅為今后海洋調查和評價提供了可靠的數據源，而且使得數字海洋管理更為方便、高效。

參考文獻：

[1]畢愛增，楊俊鎖，徐琳.采用GPS RTK技術進行像控點測量[J].鐵路航測，2003（3）：37-38.

[2]國家海洋局908專項辦公室.海島海岸帶衛星遙感調查技術規程[M].北京：海洋出版社，2005.

[3]菅建華.遙感影像糾正控制點數據的綜合管理[J].現代測繪，2004，27（4）：37-39.

[4]楊麗娜.陳全功.楊永順.基于GPS影像的幾何精糾正在農牧業動態監測中的應用[J].草業科學，2007，24（1）：73-77.

[5]王永紅.車載GPS數據在遙感影像糾正中的應用[J].測繪技術裝備 季刊.2002，4（4）：15-17.