基于ERDAS高分二號正射影像生產研究

紀亮

（遼寧省基礎測繪院，遼寧錦州 121003）

近年來，迅速崛起的大比例尺數字化成圖方法以及地理信息系統技術為1:1萬國家基本比例尺地形圖的更新提供了一定的技術基礎和寶貴的經驗教訓。地理信息系統軟件因其具有強大的數據庫管理功能，能夠適用于各種不同比例尺的地形圖建庫工作。現在各地方政府，特別是大中城市加大了基礎測繪的投入力度，生產出了大批的基礎測繪成果。基礎測繪產品的動態更新與維護保證了基礎地理信息系統具有多時態、多規格數據和時效性。

一、ERDAS軟件介紹

ERDAS IMAGINE是一款企業級別的專業遙感數據處理軟件，同時其也能夠與地理信息系統功能相融合。它能夠高效的處理多源海量的遙感數據，應用領域非常廣泛，還可以根據用戶的要求采用開發工具定制功能，具有高度集成的3S功能，為用戶提供了內容豐富并且功能多樣的處理系統。在進行正射影像生產方面，ERDAS具有靈活高效的特點，支持國內外多種衛星類型，批處理的操作能夠有效提高正射影像生產效率。因此本項目采用ERDAS軟件對正射影像進行生產，在保證質量的前提下也能兼顧效率。

二、正射影像數據生產

1.技術路線

項目采用遙感衛星獲取的影像，通過原始影像預處理、數據的導入、影像空三加密、影像糾正、影像融合等步驟制作DOM正射影像（圖1）。

圖1 正射影像生產流程圖

2.數據預處理

2020年1:10000地形圖基礎要素更新DOM生產采用高分2號、北京2號、World-View等國產或是國外的全色影像分辨率大于1米衛星，分析影像確保影像沒有大范圍云霧、地物曝光等情況，能夠清晰觀察地物；將影像按照不同投影帶及項目范圍分為幾個工作區，本文導入數據為3度高斯投影120度帶、高程基準為1985國家高程基準的測區，分別將衛星影像數據導入及參考DEM導入ERDAS中。

以高分2號衛星影像正射影像生產為例，在原始影像糾正前，首先進行預處理，也就是生成金字塔影像，方便后續加載。設置輸入數據，勾選計算金字塔，設置按照默認設置即可，當處理多景影像時，選擇批處理。點擊Add Files添加其他要生成金字塔的影像，如果電腦不支持多線程操作可以直接點擊Run Now，進行生成金字塔操作，如電腦支持多線程，則點擊Submit進行多線程設置。根據電腦的硬件配置設置參數，當設置為4時即代表可同時處理4幅影像，能夠增加工作效率。

3.空三加密

以立體模式為例演示添加控制點和空三加密過程，首先顯示影像，影像顯示以后導入控制點文件，設置導入控制點的方式，加載控制點文件后會提示設置投影，按照控制點實際投影坐標系進行設置即可。選中所有的控制點，點擊自動預測像點坐標圖標，則會自動預測控制點在影像上的坐標位置。接下來根據控制點的點之記調整點位的正確位置，選中第一個控制點，鼠標移到窗口中顯示十字絲，依次在影像正確的位置上進行刺點，對所有的控制點進行同樣的微調操作。

如導入的控制點數量不足，則需要采用參考影像進行控制點的提取。選擇Stereo Point Measurement立體測點模式，點擊進入點量測界面。在控制點刺點界面左上部Master下拉列表中選擇待糾正的影像，修改下面的影像百分比選項，通過調整影像百分比使參考影像可以顯示在影像列表中，點擊加載影像將待糾正影像和參考影像分別顯示在窗口中，已進行下一步的刺點工作做準備。

設置好參考正射影像數據，設置參考DEM數據對控制點高程進行賦值，加載指定的DEM數據能夠自動對控制點高程賦值。添加控制點時分別在待糾正影像和參考影像窗口上進行刺點，盡量選擇標志明顯的角點或交叉點，將刺好的點類型改為Control控制點。按照項目要求選取足夠的控制點之后，點擊保存空三加密項目，在Map視圖中查看所有控制點的分布情況。進行空三加密操作同時設置空三加密的平差參數，修改Point選項中像點的中誤差為0.33個像素值，控制點的中誤差大小為X、Y為1m，Z為

0.5m。

參數全部按照項目要求設置好之后點擊Run執行空三，在彈出的空三加密報告對話框點擊Review查看像點與控制點的誤差，首先查看Ground Points的Total RMSE值，如殘差過大不符要求，返回控制點加密界面對位置進行調整，重新運行空三加密。控制點殘差報告符合要求之后接下來查看Image Points的殘差，同樣要對像點殘差進行調整，在像點與控制點的結果都滿足項目要求時，最后在空三加密報告對話框中接受空三加密結果，完成空三加密操作。

4.影像糾正及融合

全色影像和多光譜影像糾正完成后，將兩種影像進行融合獲得最終成果。融合的方法分很多種，通常會在列表Subractive Resolution Merge, HPF Resolution Merge, Projective Resolution Merge這三種融合方式中選擇一種，最后產生的畫面效果有很大差別，需要根據不同的影像自行選擇最合適的方式，每種方法的操作流程大同小異，按照項目要求選擇的HPF融合。

（1）點擊Raster選項卡，在影像融合標簽組中選擇HPF影像融合方法。

（2）在數據選擇中加載全色與多光譜數據，在輸出中設置融合影像的路徑和文件名，將權重因素設置為最小0.35，勾選忽略零值。

（3）檢查參數設置無誤，最后對融合的影像進行輸出。

5.影像精度檢測和DOM質量檢查

對ERDAS導出的正射影像首先進行精度檢測，確保精度符合1:10000比例尺正射影像的精度要求，根據高分二號影像的面積采取足夠的檢測點檢查影像精度。本次項目GF2號衛星采集為41個點，最終結果粗差個數為0，最大誤差值為2.71米，最小誤差值為0.31米，中誤差值為1.01米，精度結果均好于項目要求的數值，滿足項目接下來采集的精度要求。

對于DOM影像的圖面質量進行檢查，保證DOM導出的正射成果總體質量良好，影像紋理清晰，顏色均勻，并且無較明顯拼接痕跡，為要素采集提供清晰的正射影像成果。

三、問題及解決辦法

1.全色影像與多光譜影像匹配速度較慢

在全色影像糾正完成以后，要進行全色影像與多光譜影像的匹配工作，由于高分二號影像面積較大，匹配的速度往往也比較緩慢，影像正射影像制作進度。

解決辦法：在影像連接點匹配之前，可以預先手動添加適當的控制點，能夠大大提高匹配速度；還可以對全色影像與多光譜影像的匹配參數進行修改，在滿足影像精度的前提下，適當減少匹配點的數量，也能有效提高效率。

2.融合影像速度慢

高分二號影像數據量較大，在進行全色影像與多光譜影像融合時速度較慢，占據了影像處理的大部分時間，影響項目的整體進度。

解決辦法：選擇配置較高的電腦，采用ERDAS批處理功能，同時處理多景影像的融合操作，有效的提高了生產效率。

四、結束語

在2020年1:10000地形圖基礎要素更新DOM生產項目中，采用ERDAS能夠快速生產正射影像，同時通過對實際生產中發現的問題進行解決，為以后進行影像生產積累了豐富的經驗。