探討多源控制遙感影像快速處理技術及應用

葉思林

摘 要 目前，我國很多地區在進行測量工作時，都已經逐漸引用國內外先進的現代測繪技術，這些新型的測繪技術應用價值相對較高，不僅可以整體提高數據測量的效率，還可以保證數據以及信息的準確性，保證了信息化測繪生產體系的穩定性，甚至能夠完成信息化測繪生產基地的構建工作。本次課題研究的多源遙感數據快速自動處理技術以信息化測繪生產技術為主要研究方向，可以說它是信息化測繪生產技術研究的重要組成部分，是以信息化測繪生產基地作為依托的一種遙感影像集群數據處理系統。在本次課題的研究過程中，主要對如何快速自動處理多源遙感數據的相關問題進行綜合性分析，并且對集群系統構建前后的效率進行對比以及討論。

關鍵詞 集群處理系統 多源遙感數據 信息化 快速自動處理

中圖分類號：TP7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0001-02

在社會快速發展的背景之下，我國對于各個地區的測繪數據的內容更加重視。同時，測繪生產步伐也在進一步加快，圖像分辨率的提高以及影像數據源形式的多樣化，使得相關工作人員在開展日常數據處理以及分析的過程當中，需要花費更多的時間及精力處理更多類型的信息。其中遙感圖像數據量的提高也在一定程度上給數據測量人員帶來更大的工作壓力。直至目前為止，市場上使用的單機設備并不能很好的對大數據量的遙感圖像進行有效的處理，整體的處理速度比較慢。同時，由于數據分散在各個作業遠端，生產時數據上傳、下載以及管理的難度相對較大。這種影像生產的方式對工作人員的工作效率以及工作的連貫性產生了很大的制約，同時也無法保證數據生產的效率，甚至很難滿足數據在時效性方面的具體需求。在此背景之下，相關技術人員就需要針對大容量遙感圖像的處理內容進行深入研究，并且運用高性能計算技術以及高量儲存管理技術，構建科學合理的體系構架，使得遙感圖像集群數據處理系統具有高性能的特點，并且進一步提高海量遙感圖像數據的處理能力[1]。

為了適應時代的發展以及更好的順應新形勢下數碼影像的特點，將網絡技術和信息化技術的優勢充分地發揮出來，本次課題主要以多機線、多角度以及多視角為切入點，針對區域影像匹配技術的相關內容進行研究，并且以建立信息化技術作為特色數據處理中心的方式，提高影像集群處理的效果以及數據的分析效果[2]。

1 實驗過程

本次課題在研究的過程當中利用某地區現有的網絡基礎設備和基本設施，研發引進的集群式遙感影像處理軟件和硬件，通過結合實際生產進行一系列的試驗工作，從而更好地實現多源遙感數據的快速自動處理和分析工作，整體提高比例尺為1：10000的數字產品的生產能力。在進行實驗操作的過程當中，需要先進行數據的準備，然后對已有的資料開展分析工作，最后重點分析的內容需要放在數據資料的現實性和可利用性上。在實驗區需要準備符合精確度要求的pos融合解算成果、原始影像數據以及測試區域、大地水準面進化成果等多種類型數據[3]。

在上述準備工作完成后，現場測量人員需要開展區域網平差工作，需要利用空三加密軟件進行每一個環節的數據收集以及分析。首先需要將原始影像與經過結算出來的初始外方位元素進行預處理工作，在得到初始定位信息的1級影像產品之后，在區域內的連接點和數據要滿足可以達到自動匹配的效果。最后，完成區域網的無約束評價工作。完成以上操作之后，要對觀測地面控制點以及檢測點開展一系列的進度檢測。空三精度需要由均勻分布的檢測點進行精確度的判斷，與此同時，還需要通過輸出殘差統計值的方式，最后提供精度的統計表。如果在經過數據收集以及數據分析之后可以滿足成圖要求，那么全部地面點都可以作為檢測點，如果精確度的要求不能滿足，那么就需要將部分地面控制點納入到區域網當中進行約束平差工作，直到精確度符合相關的要求以及指標。

DEM和DOM對比生產工作來說是使用過程中的重要組成部分，在DEM生產工作是單機作業進行生產時，需要開展影像裁切、影像增強以及投影轉換等多個過程，在進行集群作業時可以進行DEM生產工作，它主要是使用影像自動匹配的方法，以及通過利用前視、正視和后視影像的方式進行技術處理工作，最終獲取初始數據信息。之后根據成果的精度以及需求開展后續的立體編輯工作，最后就可以獲得成果DEM。單機作業在進行DOM生產時，也需要進行影像裁切、正射糾正以及鑲嵌等工作。需要注意的是，在開展DOM生產工作之前，還需要了解客戶端的實際運行情況，在獲取客戶端信息之后，才可以更好地進行影像色彩預處理工作，設置影像的投影信息以及坐標系統等多個方面的工作。在完成以上操作之后，還需要對整個糾正區域開展拓撲規劃，之所以需要進行此項工作，最終目的在于減少糾正之后影像的數據混亂的情況，為自動計算鑲嵌做更好的準備，最后才可以將數據以及信息提交到集群系統當中開展自動作業。

2 基于已有高精度正式影像控制情況

利用已有的空間數據庫，例如正射影像數據、控制點數據、高程模型數據等，在高分辨率正射影像庫基礎上，以遙感影像自動匹配技術作為基礎，并且在數字高程模型內查取高程信息的基礎上，自動生成大量的控制點，這樣可以對測繪影像進行分析、比較及修正，通過多學科技術進一步完善影像精度。基于科技高速發展的前提下，各類測繪技術的多樣性和先進性得到體現，出現了越來越多高分辨率的正射影像數據，所以正攝影響數據庫的數據量越來越大，在控制點庫和高分辨率正射影像建成后，以已有的正射影像匹配遙感影像，然后進行數據的分析工作，具有較高的可行性。

與航空攝影測量雙片匹配相比，正射影像的新原始影像以及正視影像之間的匹配，所存在的問題相對較多，主要包括以下幾個方面的問題：比例尺寸分辨率不一致、影像方位差別相對較大、成像時相差別大、地物變化等。本次課題在研究的過程當中，將基于最小二乘影像匹配的結果作為控制點，從而更好地對影像進行校正，但是在開展高分辨率衛星影像的分析工作以及高分辨率衛星影像的定向模型分析時，仍然是使用rpc模型進行分析和規劃。區域網的相鄰影像可以使用區域網平方差的方式對影像的參數進行求解，最終獲取的數據以及信息準確度相對較高。控制點的地面坐標是以正射影像上匹配點以及對應的正射影像坐標參數作為基礎進行一系列計算的過程，所以控制點需要與這兩項指標之間存在密切的聯系。在計算期間使用的計算模型是數字高程模型，該模型的高程值的計算難度相對較高。本次課題在研究的過程當中以某區域的影像數據作為基礎進行分析以及對比工作，并且將已有的正射影像和數據作為基礎，分別選用網格間1m和5m的1：1萬DEM數據。

3 基于已有空三加密成果控制情況

目前正式影像生產工作，一般都是使用非立體衛星影像來開展一系列的數據測量以及信息收集，它與立體衛星影像以及傳統的航空影像相比，具有較高的使用價值以及數據準確性，因為相鄰的影像重疊度相對較小，連接點之間的光線交匯角很小，甚至可以處于平行的狀態。由于這些共同因素的影響，很有可能導致影像區域網的連接強度是無法得到整體提升，甚至使得連接強度處于一個較弱的狀態，此時就無法實現高層約束的目的。為了達到高層約束的效果，現場工作人員需要使用技術手段對DEM進行約束，但是因為受限于DEM精度，所以整體的平差精度也比較低。本次課題在研究的過程當中，使用多源衛星影像與區域網平差進行充分混合，并且將立體以及非立體的衛星開展聯合處理之后就可以實現非立體衛星影像的各類處理工作，還可實現相應的數據和信息處理效果要求。

本次課題在研究的過程當中，以第3次國土調查正射影像生產作為案例，進行一系列的數據分析與實驗，例如立體基準網的遙感影像的生產、區域網平差以及正射生產試驗等。在進行第3次國土調查時，國家相關管理部門要求必須在全國范圍內進行全面的數據信息收集工作，并且使用用于1.0m分辨率的航天遙感影像進行實際地測量。因此在開展現場數據收集工作時，需要運用航天遙感影像生產正射影像的方式進行一系列環節的操作。

4 結語

在衛星軌道參數數據精確度不斷提高的背景之下，如何利用這些數據進行分析，高效地進行高分辨率正射影像庫的建立和更新是目前為止相關工作人員較為關注的問題，特別是高分辨率正射影像數據庫以及數字高程模型，數據庫建成之后利用這些數據進行數據的分析，具有較高的使用價值。通過上文的分析，我們可以了解到在集群計算機、大型服務器以及高速儲存傳輸網絡的環境下，開展一系列的測繪工作，其數據的處理難度相對較高，但是如果在這個工作當中選擇多源遙感數據處理技術，那么就能夠很好的節省人力、物力以及財力，甚至可以保證系統處理的效率得到整體提升。基于信息化測繪生產體系的建立，可以為信息化測繪生產基地的建設提供更多的數據以及參考依據，進而使得測繪體系的應急保障效率、災害評估效率、環境變化檢測效率以及城市規劃效率等都得到提升。

參考文獻：

[1] 張宏偉，王忠祥，楊應.多源控制遙感影像快速處理技術及應用[J].測繪通報，2019（09）：118-120.

[2] 吳寶，朱芮漪，黃秋影.多源遙感衛星數字正射影像生產典型問題技術處理方法的探討[J].新探索，2019（06）：24-28.

[3] 李軍.多源遙感數據測繪應用關鍵技術研究[J].建材與裝飾，2020（01）：226-227.