吉淑花

（1.甘肃省地图院，甘肃 兰州 730000）

2018 年3 月，国家基础地理信息中心负责组织实施的全国第三次土地调查正射影像生产项目中，我部门承担了甘肃省天水市张家川回族自治县、清水县、麦积区和陇南市全境的三调影像制作任务。前期开始的技术规范、技术设计和相关生产软件的学习，进行试生产，提早发现生产过程中可能遇到的一些问题，并找到有效的解决方法。任务区所覆盖的主要地形为山地，卫星影像阴影遮挡较为严重，且受1∶10 000 DEM 现势性的影响，部分地形变化较大的地方存在变形等问题。数据生产依据《甘肃省第三次全国土地调查正射影像生产专业技术设计书》。

1 数据准备

根据卫星影像结合表，准备覆盖全部任务范围的GF2 号原始影像和1∶10 000 DEM、DOM 数据（如图1 所示），分析区域内1∶10 000 数据是否全部覆盖[1]，若小范围的边角地带无1∶10 000 数据，就用1∶50 000 DEM 和地理国情普查影像底图替代[2]；非1∶10 000 地形图覆盖区域原则上按1∶25 000 地形图成图精度进行正射影像生产[3]。将任务区范围内数据拷贝整理、转换格式，为区域网平差和正射纠正作准备。

图1 任务区涵盖数据范围

1）在Arcmap 软件下所在的图层右击打开属性表，在表选项菜单下以*.txt 格式导出对应图层JH（景号）、图号所在列的记录。

3）原始数据处理，将 GF2 号卫星影像解压缩到当前文件夹，DEM 将所有的数据复制在同一文件夹下，在ArcMap 软件下利用工具箱下的栅格→栅格数据集→镶嵌至新栅格，把DEM 数据合并成一个*.img 或者*.bil 格式的数据。参数设置如图2 所示。

图2 DEM 拼接参数设置

2 基于PixelGrid软件区域网平差

在PixelGrid 软件下进行影像数据预处理，同名点匹配，若相邻景同名点位置中误差超限，应人工量测同名点，直至满足精度要求，输出平差结果，用于CIPS 数据处理系统下的正射纠正。

2.1 在卫星影像处理模块下[4]

选择【影像预处理】→卫星影像数据分析→国产ZY02C，GF1/2，遥感14，实践9 号系列卫星影像数据分析（与卫星影像相匹配的子菜单），进行卫星影像数据预处理。指定GF2 号影像所在的文件夹路径点击菜单“生成RPC 和GSD 文件”完成预处理。弹出“区域网平差”对话框，选择“否”。

2.2 建立平差工程

选择【正射影像生成拼换】→基于已有地理信息的影像快速纠正→新建工程文件。选择工程目录→添加指定目录下影像：选择GF2 号影像所在文件夹→数据坐标系统选择：2000 大地坐标系-3 度（实际按DEM、DOM 数据所在的投影带）→DEM、DOM 数据类型选择：标准图幅的DEM+DOM 数据→根据影像范围自动添加正射影像（选择1∶10 000 DOM 数据所在的文件夹）→根据影像范围自动添加数字高程模型（选择1∶10 000 DTM 数据所在的文件夹）→变化程度选择：大（地物变化较大）→卫星影像类型选择：国产ZY02C，GF-1/2 卫星影像→多光谱影像路径选择→输入全色/多光谱影像分辨率（0.8/3.2）。

2.3 影像匹配

打开平差工程，【数据处理及结果检查】菜单下，按照子菜单顺序依次处理。金字塔影像及特征提取→检查影像初始定向（同名点位置）→自动匹配控制点→检查影像自动匹配结果→多光谱影像自动定向→输出工程中影像的RPC 文件。输出的*计算后.rpc 文件扩展名批量更名为*_rpc.txt。

3 CIPS集群式数据处理系统下正射影像流程化制作

利用原始GF2 号影像、DEM（*.img），加载PixelGrid 软件下输出的平差结果，设置各流程处理参数，工作流模块批量处理，省去单步流程执行中间等待时间，降低多环节人为干预的出错几率。

3.1 数据准备

原始卫星影像、更新后RPC 文件*_rpc.txt 和地形数据DEM，将拼换成一个*.img 或者*.bil 格式的DEM 数据设置投影，关于大地高转椭球高，平差时控制点成果是大地高，大地高模型和大地高DEM 是套合的。平差模型已经是正常高，DEM 也要用正常高，故不用转换。

3.2 新建工程

加载影像→设置原始投影、目标投影、分辨率、视角→创建模型。原始影像设置原始投影选择WGS84，目标投影和DEM 的原始投影一致。原始影像范围必须要和DEM 有交集，否则工程执行时提示“地形数据与原始影像不相交”。

3.3 构建融合模型

选择“影像”自动配对完成后创建模型。如果不能自动匹配，可能是全色和多光谱投影不一致。

3.4 工作流管理

业务处理前参数设置，正射纠正二：双三次；影像融合：pansharpen；有效范围提取：角模式，其他默认ImageRangeRefineFlow；波段计算：3 波段，组合（3 2 1）ChannelCombine；16 位转8 位：单通道，其他默认ImageBitTransformFlow；匀光匀色α：自动匀色，其他默认DodgingWallisFlow，基于全国色彩库，对影像采用相应地区的色彩信息进行空间匀色，无需提供

匀色模板。扩展参数：全部选择创建金字塔，便于检查result 文件夹下的分步成果，其他均默认。

3.5 工程执行

任务执行完成查看结果和精度检验，若精度超限应查找原因并重新从出错环节开始流程化处理。

4 镶嵌成图

单景正射影像制作完成，再进行影像镶嵌[5]。自动镶嵌线规划生成支持两种方法：①镶嵌规划即人工规划；②自动规划。镶嵌支持4 种方法：①镶嵌成图；②自动镶嵌；③自动镶嵌二；④硬镶嵌。设置成图分辨率和比例尺，其他参数默认。

4.1 镶嵌成图MosaicFlow

基于给定的镶嵌网，可以是自动规划的镶嵌网或者是镶嵌规划产生后编辑镶嵌线，需提前生成镶嵌网，且不修改拓扑网。人工编辑的结果无法实时显示，但是可以看到编辑镶嵌后的图像。基于人工编辑的镶嵌网成图时，需耗费大量时间。

4.2 自动镶嵌AutoMosaic1Flow

基于给定的镶嵌网，在处理时该镶嵌网会自动更改。在自动寻址的基础上进行镶嵌线编辑，减少人工编辑量。

4.3 自动镶嵌二

自动生成栅格拓扑，不需要提前准备镶嵌网，且不修改拓扑网，适用于对图面质量要求较低的情况。

4.4 硬镶嵌（不需要镶嵌网）

根据影像重叠关系直换拼换。成果拼痕明显，但处理效率较高。

推荐方法：影像质量较好无云，选自动镶嵌二；影像质量一般无云，选自动规划→自动镶嵌；影像质量较差有云，选自动规划→自动镶嵌→人工镶嵌线编辑→镶嵌成图。

镶嵌网如下图：图3a 为软件自动生成镶嵌线，图3b 为人工编辑后镶嵌线。沿线状地物编辑镶嵌线，使相邻景之间无明显拼痕过渡更自然，减少修改影像的工作量。

图3 镶嵌线软件自动生成和人工编辑后对比图

5 影像检查与修改

正射影像质量主要从平面精度和图面质量两个方面进行控制，快速有效地解决常见问题，为后期土地调查和图斑分类提供高质量的影像底图。

5.1 精度检查

利用控制点检验影像平面精度，在ArcMap 软件下将控制点的*.shp 文件和正射影像叠加在一起如图4a、4b，找到点号对应的小影像进行对比，量测平面X、Y方向的差值，检查一定数量的点计算中误差。

图4 地形变化点和地形微变点影像精度检测

5.2 图面检查

1）最小外换矩形无效数据区域RGB 值不为（0,0,0）。按技术设计书要求，切线至最小外换矩形之间没有影像数据的区域像素RGB 值设为（0,0,0）。县域范围外扩100 m 裁切输出时NoData 值未填写或填写255 都是不符合规范要求的。利用DEMEdit 软件下DOM 转换的功能，在左下角“无效值”选项输入0，可修改此问题。

2）相邻景之间拼痕、色彩差异、线状地物错位如图5a 所示。借助其他图形处理软件Adobe Photoshop CS6[6]，设置好羽化值，选择其中一景沿线状地物一侧分隔后局部替代如图5b 所示。

3）变形。主要有桥梁道路变形及地形变化较大区域与已有地形数据不套合造成不同程度的扭曲变形如图6a 所示，在Adobe Photoshop CS6 软件下用滤镜工具下的液化功能，进行局部修改如图6b 所示。

4）影像拉花。如图7a 分析影像拉花的主要原因是卫星侧视角和DEM 精度的影响[7]，解决这类问题通常利用不同时段分发的影像进行局部替代，影像获取季节、侧视角不同，陡峭位置正射影像成果有明显差别，替代影像须保证时相性，如图7b 所示。

5）阴影遮挡。影像侧视角和获取影像的季节等因素造成的山体黑影问题如图8a 所示，标记相应的位置作为影像质量不合格区域上报。待下发质量合格的原始影像，生产单景正射影像，检验精度，局部新镶嵌替代如图8b 所示。

图6 线状地物变形修改前后对比图

图7 影像拉花修改前后对比图

6）相邻县域换边超限。按规范要求相邻县域（含不同省间）换边限差不超过5 m。换边超限的主要原因是使用的原始数据时相不同、生产软件及人员等因素形成的单景正射影像精度不一致。修改换边问题，首先选择时相最新的影像，其次检验单景影像的平面精度，选择时相和精度均满足要求的单景影像按县域外扩100 m裁切，并镶嵌到参与换边的县域正射影像成果中。

图8 阴影遮挡修改前后对比图

6 结 语

探讨了第三次全国土地调查正射影像制作主要流程和质量检查中发现的主要问题及解决方法，三调正射影像成果按县域分幅数据量较大，处理和修改起来费时费力，笔者将完成此项目的技术流程做了系统阐述，在现阶段的生产中行之有效,一定程度上提高了解决问题的效率。更优化的流程和方法在今后的生产过程中需进一步摸索总结，积累大数据量生产正射影像图的经验，不断提高生产效率和数据质量。