基于ERDASIMAGINE的SPOT卫星影像纠正

基于ERDASIMAGINE的SPOT卫星影像纠正王向飞（广西地图院广西南宁530023）【摘要】通过广西壮族自治区边境和沿海地区31景SPOT卫星影像纠正项目，总结出一套适合此类项目生产的可行性技术方法和工艺流程。【关键词】SPOT卫星影像ERDASIMAGINE纠正0引言根据《广西壮族自治区测绘局基础测绘生产项目责任书》（编号：2006S0402），由我院承担广西边境和沿海地区31景SPOT卫星影像纠正的工作。提供纠正后满足精度要求的SPOT影像数据。今后可进一步提供基于SPOT影像的中小比例尺影像地图，更好地服务于广西乃至北部湾经济区的经济建设和社会发展。SPOT卫星影像：由SPOT卫星高分辨率多波段扫描仪（HRV）获取的遥感影像。包括全色和多波段两种。空间分辨率，前者为10米，后者为20米。这种高分辨率和立体观测性能，使其具有比其它遥感影像如LandsatMSS和TM更为广泛的应用范围和价值：①可供快速制作正射影像地图、测制1∶10万地形图、修测或更新1∶5万地形图以及制作各种专题地图；②用于资源调查。如耕地、森林、草场、水、矿产和海洋等调查；③环境监测的有效手段。如城市发展和城市化，灾害监测，环境变迁和环境生态质量评价；④用于生产管理。如土地利用评估和农作物估产，环境工程评价；⑤国土整治。如区域规划、管理和决策等。ERDASIMAGINE：是美国ERDAS公司开发的遥感图像处理系统，它以其先进的图像处理技术，友好、灵活的用户界面和操作方式，面向广阔应用领域的产品模块，服务于不同层次用户的模型开发工具以及高度的RS/GIS（遥感图像处理和地理信息系统）集成功能，为遥感及相关应用领域的用户提供了内容丰富而功能强大的图像处理工具。其软件处理技术覆盖了土地分类、空间分析/建模、ARC/INFO矢量数据更新、航测影像与硬拷贝地图输出、雷达数据处理、VirtualGIS、图像校正与镶嵌和立体显示。其应用领域包括：科研、环境监测、气象、石油矿产勘探、农业、医学、军事、电讯、制图、林业、自然资源管理、公用设施管理、工程、水利、海洋和城市与区域规划等。1技术路线与作业流程通过ERDASIMAGINE的“SPOT纠正模型”进行影像纠正是以DRG作为参考，在DRG和SPOT影像上采集同名控制点，同时引入DEM进行纠正控制。控制点采集数目一般要求每景30个左右，并且要求较均匀的分布。生产过程中控制点采集数目可作适当增加，以便做控制点误差检验时，剔除一些错误点和误差较大的点。模型控制点的精度达到要求后，依据所建立的纠正模型对SPOT影像进行纠正运算，生成一幅校正的SPOT影像。对于纠正后的SOPT4影像，效果不好的，还需要进行增强预处理，包括去模糊、去云等处理，在保持影像分辨率和层次的基础上提高影像的清晰度。工艺流程如下：1.1资料分析1.1.1待纠正的SPOT4影像数据待纠正的SPOT4影像为全色波段，地面分辨率为10米。1.1.2DRG（1∶1万和1∶5万）1∶1万DRG采用的大地基准为1954年北京坐标系或1980西安坐标系，高程基准为1956黄海高程系或1985国家高程基准，地图投影采用高斯-克吕格投影，3度分带方式。是广西境内影像控制点采集的依据。1∶5万DRG采用的大地基准为1954年北京坐标系或1980西安坐标系，高程基准为1956黄海高程系或1985国家高程基准，地图投影采用高斯-克吕格投影，6度分带方式。是广西境外影像控制点采集的依据。1.1.31∶5万DEMDEM在影像纠正过程中起到提供高程信息，提高纠正精度的作用。此次项目使用的1∶5万DEM采用的大地基准是1980西安坐标系，高程基准为1985国家高程基准，地图投影采用高斯-克吕格投影，6度分带方式。1.2数学基础及数据分幅纠正后SPOT4影像的数学基础定义为：大地基准为1980西安坐标系，高程基准为1985国家高程基准，地图投影为高斯-克吕格投影，投影参数如下：投影类型：高斯-克吕格椭球名称：IAG75分带方式：6°中央经线:105°（或111°）横轴加常数：500000米尺度比：1.00注：由于ERDASIMAGINE8.6自带的投影文件并未收录IAG75椭球的信息，所以必须手动编辑投影文件，将IAG75椭球的信息输入。1.3作业方法1.3.1数据准备1.3.1.1DRG数据DRG影像（tif）本身不带投影信息，所以要根据其自带的元数据生成对应的TFW文件，将其定位到大地左标，供采集控制点使用。1.3.1.2待纠正SPOT卫星影像数据准备检查SPOT数据是否完整，然后用ERDASIMAGINE将SPOT4影像格式转换成*.img影像格式。1.3.1.3参与纠正控制的DEM数据准备确定并收集覆盖需纠正的SPOT4卫星影像范围的所有1∶5万DEM图幅，用ERDASIMAGINE的“MosaicImages”功能将所需的DEM拼接，设置DEM的投影为高斯-克吕格投影，输出*.img格式。涉及跨带的DEM图幅要先通过“ReprojectImages”功能进行换带处理后，方可进行拼接。1.3.2影像纠正1.3.2.1建立纠正模型在ERDASIMAGINE的GeometricCorrection模块中包含多种纠正模型，如仿射变换、多项式变换、IKONOS纠正模型、QUICKBIRD纠正模型等。我们选择了SPOT影像的纠正模型，选择好参与纠正的DEM文件，设置好目的投影后，便进入了控制点采集界面。1.3.2.2同名控制点采集在控制点采集界面可采集同名控制点。控制点采集应遵循以下原则：●控制点采集前影像判读要准确，需仔细分清楚沟谷和河流；●考虑到SPOT影像和DRG在年份上的差异，应尽量选择随时间推移变化较小的地物作为同名控制点。如两条小路交叉点、小河上的小桥等；●控制点最好选择“十”字交叉点，而尽量避免选择“人”字交叉点；●控制点的分布要均匀，在地形起伏较大的区域可适当加密控制点，对于DEM现势性较差的区域也可加密控制点；●避免采集较大河流（特别是季节性较强的河流）的交汇处作为控制点；1.3.2.3控制点坐标转换用于采集控制点的DRG存在两种坐标系：1954年北京坐标系和1980西安坐标系。为了统一，首先要把1954坐标系的控制点通过改正数转换到1980坐标系。然后再把所有的控制点进行换带处理后（3度-6度），才能用于纠正。1.3.2.4影像重采样采用键盘输入控制点坐标的形式，将之前转换好的控制点坐标输入。依据所建立的纠正模型对SPOT4影像进行纠正运算，生成一幅校正的SPOT4影像。1.3.3影像增强对于纠正后的SOPT影像，应当在PHOTOSHOP软件中进行适当的加工处理（如调整色阶、羽化等），在保持影像分辨率和层次的基础上提高影像的清晰度。影像成果应线划清晰，色彩层次清楚，色调饱满大方、亮丽明快，突出影像的可读性与美观性。1.3.4纠正影像检查a.检查纠正中使用的所有数据的正确性及各种数据之间的匹配精度。b.检查采集的控制点精度。c.将纠正后的SPOT4影像与1∶1万、1∶5万DRG叠合在一起，查看相互吻合状态，着重检查SPOT4影像中控制点误差较大的地方，要求误差小于下表所规定的数值。地形类别平面中误差（米）接边限差（米）平地2030丘陵地2030山地3045高山地3045d.影像接边检查。1.3.5制作数字正射影像图元数据文件。2总结2.1本次任务，在广西境内有完整的1∶5万DEM和1∶1万DRG，但缺少广西境外的1∶5万DEM和1∶1万DRG。而部分SPOT影像位于广西边界地区，存在单景影像跨省、跨国的现象。由此衍生出的问题如下：a.部分影像由于跨省、跨国，广西境外无1∶5万DEM覆盖，造成这些影像在纠正后，沿1∶5万DEM覆盖范围被裁切，区外或国外的图像丢失。b.在跨省、跨国的影像中，广西境外无1∶1万DRG覆盖，整景影像控制点分布不均匀（广西境外只有很少甚至没有控制点），造成广西境外部分的影像在纠正后误差较大。现采取以下解决办法：a.保持影像被裁切的现状；b.在保证广西境内影像精度符合要求的前提下，境外部分影像可以在1∶5万DRG上采集控制点。纠正后的影像，处于广西境外的部分，精度要求可以适当放宽。2.2影像在纠正后若按ERDASIMAGINE软件的默认设置输出TIF会出现影像发白的情况，现采取以下方法解决：在从ERDASIMAGINE输出TIF的时候选择将选项“影像拉伸”的勾去掉，然后再在PHOTOSHOP中对TIF做色阶或曲线调整。在不损失影像图面信息的前提下，尽量提高影像的清晰度。2.3开发一些小程序可大大提高生产效率。本次项目中我院自开发了小软件，可根据DRG的元数据自动生成TFW文件；若是54坐标系可自动转换成80坐标系；若涉及到换带的DRG，可以自动将其重投影。