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数字正射影像图镶嵌问题分析

——以齐齐哈尔市龙江县二次调查底图生产为例

汪继伟

摘要：本文以黑龙江省齐齐哈尔市龙江县第二次全国土地调查底图生产影像镶嵌过程中遇到的问题为例，总结出影响数字正射影像图镶嵌质量的主要因素，并提出如何提高影像镶嵌质量的方法。为今后遥感影像处理过程中的镶嵌工作提供富有操作性的经验。

关键词：正射影像图；数字镶嵌；镶嵌限差；控制点；镶嵌线

近年来，随着高分辨率数字正射影像在国土、规划、测绘、遥感、军事、水利、环保、农林等领域中发挥的作用日趋重要，正射影像图的数字镶嵌逐步成为影像处理研究的热点技术之一。在第二次全国土地调查中，对所用数字正射影像图的镶嵌质量，决定了接边数据的精度，直接关系到二次调查国家级成果的质量。

一、数字正射影像图镶嵌中的主要问题

（一）有关概念

1.数字正射影像图(DOM,DigitalOrthophotoMap)：是对航空(或航天)像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点。

2.数字镶嵌：是通过计算机将若干相邻分幅的数字图像拼接成一幅图像的技术。需要在待镶嵌图像上选择一定数量的控制点，然后进行几何校正和配准，以保证镶嵌的几何精度，同时进行灰度调整，使待镶嵌图像灰度协调一致。在此基础上再进行数字镶嵌。具体的镶嵌方法有多种，如除去图像重叠部分的重复像元后对图像进行简单拼接；对重叠部分的像元灰度值按线性或正弦内插进行重新采样，得到镶嵌图像的像元灰度值；按两维接缝灰度差最小的原则，在图像重叠部分找到最佳镶嵌接缝加以镶嵌等。

（二）龙江县影像镶嵌情况

1.基础资料情况

(1)spot5遥感影像

表1龙江县SPOT5卫星遥感影像基本情况

序号

景号

时相

云量

侧视角(?)

1

288-253s80%

-4.266435

2

289-2540%

5.461104

3

289-2552%

5.460317

4

290-2563%

6.382424

5

289-2560%

23.6

注：a.不含2005年以前影像。

b.龙江县涉及05年以前的影像景号是：287254-040929倾角为20.066389；289255-040925倾角为-8.328280。

(2)影像纠正控制点

影像纠正控制点数据源采用GPS实测控制点。

(3)DEM数据

采用国家测绘局生产的1：5万DEM数据。

(4)数学基础

平面坐标系采用“1980西安坐标系”。

1：10000DOM采用高斯-克吕格投影，按3°分带；

高程基准采用“1985国家高程基准”。

2.影像处理情况

(1)全色波段影像正射纠正

利用GPS控制点数据、DEM数据对SPOT5全色波段数据进行精纠正，然后利用SPOT5全色波段正射影像图作为参考影像，选取适量的控制点，对SPOT5多光谱数据进行纠正。

(2)多光谱影像数据纠正配准

以纠正好的全色波段影像数据为参考，对相同作业区多光谱影像数据进行纠正配准。

(3)影像数据跨投影带处理

当单景影像数据跨两个投影带，且在两投影带的面积相差较大时，将面积较小的部分所在带换算到面积较大的部分所在带；当单景影像数据在两投影带的面积相近时，按其所属的县级行政区域所在的带计。

(4)影像色调调整

融合前须对影像进行色调调整。调整全色影像地物反差，突出纹理细节。增强多光谱影像色彩，突出不同地类之间的光谱差异。

(5)影像融合

根据SPOT5影像的特点，影像融合采用遥感影像处理平台ERDAS的Multiplicative融合方法，融合波段选用全部四个波段。

(6)影像镶嵌

通过镶嵌线对融合后的DOM影像进行镶嵌处理。

（三）龙江县影像镶嵌的主要问题

通过对龙江县的影像进行纠正、配准、调色、融合一系列的处理，进入镶嵌过程，在镶嵌过程中，我们发现龙江县的影像存在如下问题：

1.影像接边精度问题

(1)精度要求

表2DOM数据镶嵌限差单位：m

地形类别

平地、丘陵地（米）

山地、高山地（米）

限差

5

8

(2)影像289255-040925与影像289255-060907在重叠区域存在个别地物接边超限，如图1所示（超限在6米左右）：

图1影像接边精度超限

2.影像接边光谱特征问题

图2影像接边处同一地块光谱特征不一致

如图2所示，正射影像镶嵌后，裁切线穿过成片的居民点、耕地等地类，造成同一地块光谱特征不一致。

二、数字正射影像图镶嵌问题产生的原因

（一）影响影像接边精度的主要因素

1.侧视角

影像侧视角越大，影