【word】 基于DPGRID快速影像纠正技术的应用研究

【word】 基于DPGRID快速影像纠正技术的应用研究 基于DPGRID快速影像纠正技术的应用研 究 第34卷第2期 2011年4月 测绘与空间地理信息 GEoMATlCs&SPATIALINFORMATloNTECHNoLoGy V01.34.No.2 Apr.,2011 基于DPGRID快速影像纠正技术的应用研究 洪波,殷福忠,李德江 (黑龙江测绘科学研究所.黑龙江哈尔滨150086) 摘要:随着各个领域对高精度遥感影像需求的不断增加,如何快速纠正影像数据以满足工程应用成为关注的 热点.本文结合基础地理数据库更新项目,利用DPGRID航空正射影像快速更新图像处理软件对高精度影像数 据进行快速纠正技术的应用研究,实现对现有高精度影像有效利用的目的. 关键词:高分辨率遥感影像;几何变形;快速影像纠正;DPGRID 中图分类号:TP75文献标识码:B文章编号:1672—5867(2011)02—0154—03 ApplicationoftheQuickImageRectificationTechnologyBasedonDPGRID HONGBo,YINFu-zhong,LIDe-jiang (HeilongjiangProvincialResearchInstituteofSurveyingandMapping,Harbin150086,China) Abstract:Withthecontinuouslyincreasingoftherequirementforhighprecisionremotesensingimagebyvariousfields,howtoquick rectifyingimagedataforproject印 plicationhasbeenbecomingthefocusedhotspot.Combinedwiththeprojectoffundamentalgeo—in- formationdatabaseupdating,usingtheaerialorthoimagequickupdatingprocessingsoftwareofDPGRID,thispaperimplementedthe applicationresearchonquickrectificationforhi 【shprecisionimagedata,andachievedtheeffectivelyutilizationoftheexistedhighpre- cisionimage. Keywords:highresolutionremotesensingimage;geometricdistortion;quickimagerectification;DPGRID 0引言 高分辨率遥感影像具有数据获取迅速,成本低,不受 地域限制等优点,广泛应用于城市建设,国土检测,地质 勘测等各个行业.现有的高精度影像数据库是一个非常 宝贵的数据资料,如何利用其在1:10000省级基础测绘 中发挥作用是一个重要课题,同时利用好最新的高分辨 率影像数据,对实现正射影像数据的快速更新有重要意 义.本文主要研究国家基础测绘项目《1:10000 (1:5000)基础地理信息数据库更新技术与试 验》的基于高精度影像的影像快速纠正试验部分,研究以 高精度的影像数据为基础,以多源影像数据为目标,以 DPGRID航空正射影像快速更新图像处理软件为工具的 影像快速纠正技术试验,实现对现有的高精度影像有效 利用的目的.针对1:10000更新的需要,在大范围利用 影像数据快速纠正的高精度影像数据进行实验. 1技术分析 1.1几何变形分析 人们通过对遥感影像的分析使用实现对空间地物在 时间和空间上变化的了解,分析和掌握,并以此为基础做 出相应的判断或分析应用,因此确保地物在空间位置,几 何形状,尺寸大小等特征上的准确性就显得尤为重要. 为了实现这一目标,人们建立了各种参考系,以便可以测 量地表物体信息.由于各种原因综合作用,在现实中各 种遥感系统在成像过程中,遥感影像出现平移,缩放,旋 转,偏扭,弯曲等各种变形,这些形变必然造成地物空间 位置,几何形状,尺寸大小等特征与参考系表达要求不一 致,这就产生了影像的几何变形问题.引起遥感影像畸 变原因主要是遥感器内部畸变,遥感平台位置和运动状 态变化的影响,地形起伏的影响,地球表面曲率的影响, 大气折射的影响,地球自转的影响等. 1.2影像几何纠正分析 影像的几何纠正是在遥感影像和投影参考系统中分 别选择一定数量的对应点,利用这些对应点作为控制点 建立遥感影像与影像投影参考系统之间的严格的数学方 程式,对影像进行几何纠正.一般情况下,控制点参考系 的坐标是对应的地形图上提取的,这一方面保证控制点 的位置的精确;另一方面也能充分考虑到地形本身的特 征.一般情况下,选择影像上的多个控制点,采用不同的 收稿日期:2010一ll一25 作者简介:洪波(1982一),女,辽宁凤城人,工程师,学士,主要从事地理信息系统的应用开发工作. 第2期洪波等:基于DPGRID快速影像纠正技术的应用研究155 数学模型对影像几何纠正,纠正的质量以这些控制点纠 正前后差作为衡量指标.本文利用DPGRID航空正射影像 快速更新图像处理软件为工具,进行影像快速纠正技术的 应用研究,实现对现有的高精度影像有效利用的目的. 2DPGI应用 传统航空摄影测量的数据处理都是基于单台数字摄 影测量工作站(Di~tMPhotogrammetryw0rk—station,简称 DPW)的串行处理,一个中等城市的航空影像数据,从空 中三角测量到正射影像图的生成,需要一年甚至更长的 时间.单机的处理速度已成为航空摄影测量效率提高的 瓶颈.航空数码影像的获取频率越来越快,同时数据量 也越来越大,传统的基于串行计算的数据处理方式已很 难满足高效率的生产需求和海量数据的快速更新,因此 必须采用并行计算来提高数据处理的效率.DPGRID快 速影像纠正系统基于计算机网络和集群计算机并行计算 技术,在航空数字摄影测量中充分运用并行算法的可行 性和系统的高效性,实现了影像快速纠正,在生产效率和 系统稳定性方面较传统单机处理模式有了很大提高. 3影像纠正前期准备 3.1资料准备 „基于DPGRID航空正射影像快速更新所需要的资料为 覆盖本项目区域的高精度影像数据,数字高程模型(DEM), 待纠的影像数据,项目矢量数据,影像的飞行参数等数据资 料.对与项目区的原始数据,如矢量数据和DEM,坐标系和 投影系数都不相同,如果直接进行纠正计算,所得结果的误 差会很大,为了提高纠正精度,需要对矢量数据和DOM,DEM 去掉代号并且统一到同一坐标系中.经过DPGRID航空正 射影像快速更新软件处理后,再转为其他坐标系下,以满足 其他各种用图的需要.相机文件包括影像的框标坐标值和 像素大小,焦距等参数,为了方便软件系统的调用,还需要把 相机文件,lc.Cmr文件整理成}.txt格式. 3.2影像快速纠正流程图 如图I所示. 图1影像快速纠正流程图 Fig.1TheflowchartofquickimBgerectification 4影像快速纠正 4.1影像内定向 在DPGRID软件中,打开工程模块,将项目区的原始 高精度影像数据导人至DPGRID软件中.在新建工程文 件时,输人工程名称必须与文件夹名称一致,避免后期平 差计算时出现无法识别的路径文件.在工程参数中,依 据相机文件,选择填入飞行航高值和地面均高值,然后导 入做好的相机参数文件,在该文件中可以看到航飞参数 中的焦距,像素大小和相片的框标坐标值.在框标点位 标识中,对比验证导入的相机文件是否正确,框标坐标输 入表上第一行为框标一号点,第二行为框标二号点,以此 类推,点击保存即可导入项j目区的影像数据,进行影像的 内定向处理. 4.2数据预处理 对于数码影像,不需要进行内定向处理.本项目使 用的是胶质相片,在导入影像数据后将内定向设定为y, 手动设定一个内定向模板后,软件便依据该模板处理所 有的影像数据.软件在进行内定向处理后,自动裁切影 像多余边缘部分,将处理后的影像数据存入到工程文件 下的IMAGE文件夹内.处理后的影像数据,即可以根据 航带片号,依次导入各个航带的影像,通过设置相机翻 转,使影像排列后,来使各条航带的飞行方向一致.然后 根据工程文件路径,进行1:3数据自动转换. 完成以上数据的初步处理后,即可添加航带内的连 接点.通过1:3影像自动转点,选用并行匹配方式,选用 航带内匹配,重叠度选项中使用60%的数值,对节点机进 行连接,进行数据匹配的运算.软件在运行1:3影像自动 挑点和自动匹配控制点后,剔除了影像内匹配的同名点 中误差较大的部分点,实现了航带内的点位连接. 通过查看航带间点的连接情况,可以发现部分相片 并没有自动添加上连接点,需要手动添加连接点.根据 航带片号,查找对应的上下航带影像,依次添加连接点, 直到所有相片都连接在一起.然后添加原始DOM和 DEM数据. 4.3平差计算 首先在航带内设置平差参数,以单位权中误差为一 个像素大小进行平差计算.完成航带内的平差后,可以 在航带中选择几张影像查看控制点分布情况,并进行调 整和增加控制点以保证航带内控制点分布均匀. 依次完成”复制影像EO初值”和”自动提取控制点” “原始影像测区交互编辑”后,再次在出现的对话框中点 击选择全部影像,对所有航带进行平差.这次平差按照1 个像素和1/3个像素两个不同参数进行两次平差运算. 4.4正射影像生成及分幅 由于各个航带的飞行方向不同,太阳光线照射地物 的亮度和色度不同,导致部分影像光亮度不均匀,Theorthoimageaftertheprocessing ofgeododging DPGRID快速纠正软件可以根据需要对生成的正射 影像图进行图幅分割.在地里坐标属性设置中,设 置包括坐标系类型,分带经差,投影带号以及分幅方式比 例尺等参数,通过这些参数设置的不同可以将匀色处理 后的整幅正射影像按不同比例尺标准图幅分割成单幅影 像图数据,便于不同要求的数据成果需求. 5精度验证及效率分析 5.1精度分析 精度分析主要是对两套不同时相的DOM数据进行 精度检测,分别为原始DOM数据与测图DLG的检测,新 的DOM数据与测图DLG的检测及原始DOM数据与新的 DOM数据的检测.在实验区范围内的DOM数据中选取 67个检测点.选择的检测点相对均匀,在较易判读的地 物上,且地物变化不易过大因此多选择在人工地貌上, 如主要道路等.经过对比,所有检测点的平均中误差在 1m左右.利用DPGRID软件来作基于高精度影像的影像 快速纠正完全可以满足1:10000比例尺的DOM数据的 相关规范要求. 5.2工作效率分析 基于高精度影像的影像快速纠正软件——DPGRID 软件,由于其硬件设施,在进行DOM数据更新时,利用已 有的数据资料作为基础参考影像数据,可以大大简化作 业流程,提高效率.在该项目中DPGRID可以将工作的生 产效率提高到传统工作方式的5一l0倍,新匹配技术误配 率降低到现有的25%,解决了航空数码影像工作时间与 精度之间成反比关系问题,为快速影像纠正提供基础 保障. 6结束语 利用DPGRID软件来作基于高精度影像的影像快速 纠不但满足生产1:10000比例尺的DOM数据的相关规 范要求,同时在效率上也较以往的影像纠正方法上更快 速高效. 参考文献: [1]彭望碌.遥感与图像解译[M].北京:电子工业出版 社,2003. [2]汪承义,赵忠明.遥感影像流程化处理系统的设计与实 现[J].测绘科学,2006,31(6):105—106. [3]杨晋强,武坚,程宝琴,等.摄影测量与遥感的融合影像 质量评价方法探讨[J].测绘科学,2008,33(5):57 — 59. [4]刘云峰,李若.不同DEM数据对卫星遥感影像纠正精度 的影响[J].测绘通报,2002(7):26—28. [责任编辑:王丽欣】 (上接第153页) 地图的一侧,统计和查询功能也是通过创建新的窗口的 形式显示信息.这样可避免信息在地图上叠加,增加地 图的可操作性. 5)查询功能和导航设计.通过使用百度地图API自 带的本地搜索服务及SQLServer数据库的属性和空间条 件查询功能.在页面上设置了多种查询功能:?点取查 询,单击每个信息点,系统即显示出对应的信息.?一般 条件查询,根据用户提供的条件对数据库进行检索,检索 结果显示出来,如果需要地图定位则将定位查询结果显 示出来.查询条件可设为房地产项目名称,主要标记点 (政府机关,医院,学校,宾馆等),区域(行政区社区,街 道)等条件查询.?高级查询,提供不同条件数据统计和 路线导航功能,如统计某个时段,某个小区,某个区域,不 同类型的房产开发面积,销售价格,房源情况等信息;路 线导航可以查询出两点间的行车线路. 3结束语 本文基于百度地图API,结合SQLServer2005数据 库,使用Javacript语言建设空间信息发布平台,能够直观 有效地进行空间信息的管理,浏览,编辑等基本WebGIS 功能,平台建设不需要太多资金,维护方便,平台可操作 性好,具有先进性,实用性,完全满足中小城市房产地理 信息系统建设的需要. 参考文献: [1]马林兵,张新长,伍少坤.WEBGIS原理与方法教程 [M].北京:科学出版社,2006. [2]栾绍鹏,朱长青.Ajax在WEBGIS中的应用研究[J].测 绘科学,2007,32(5):158—160. [3]李爱民.基于webGIs的房地产楼盘管理信息系统的研 究与实践[D].郑州:中国人民解放军信息工程大学硕 士,2002, [4]黄作维,刘英.基于ASP技术的网络地理信息系统研究 [J].山东理工大学,2007,21(2):101—104. [编辑:胡雪]