浅谈高分辨率遥感影像空中三角测量中LPS的应用论文_刘志超1,段玉晶2,王睿2

摘要:空中三角测量是立体摄影测量中,根据少量的野外控制点,在室内进行控制点加密,求得加密点的高程和平面坐标的测量方法。阐述利用LPS对高分辨率卫星遥感影像进行空中三角测量的一般过程及相关注意事项。

关键词:高分辨率;遥感影像;空中三角测量

近几年航天遥感已经进入了可以快速有效的利用高分辨率卫星遥感影像,并提供多种对地观测数据的阶段。应用高分辨率卫星遥感影像进行高精度立体测图也是国内外学者的研究热点之一,与此同时高分辨率卫星遥感影像的应用也越来越多。其中美国的IKONOS卫星是最典型的高分辨率遥感卫星,随着遥感卫星的研究发展其分辨率也随之不断的提高,例如GEOEYE-1卫星的全色地面分辨率为0.51m,我国自主研发的资源3号卫星全色地面分辨率为2.1米。

高分辨率卫星影像在成像的过程中,受到地球自转、地球曲率、卫星高度、速度与姿态变化等因素影响,会造成图像的平移、缩放、旋转等变形,致使影像中各像点产生不同程度的几何变形而失真,无法直接与真实地图套合以进行后续的应用。对遥感图像进行分析之前,必须要进行相应的影像预处理,而其中最重要的一个环节就是进行几何纠正。

空中三角测量是立体摄影测量中,根据少量的野外控制点,在室内进行控制点加密,求得加密点的高程和平面位置的测量方法。其主要目的是为缺少野外控制点的地区测图提供绝对定向的控制点。因此对遥感影像预处理时,就要对遥感影像进行平差解算处理。一般采用的加密模型分为严密成像模型和通用传感器模型。在利用严密成像模型处理影像需要向用户提供卫星传感器的轨道参数和成像有关的参数及与成像有关的其它参数,通常传感器参数具有保密性,为了对高分辨率遥感影像进行空中三角测量,可采用与成像无关的有理函数模型进行空中三角测量。

一、ERDASLPS简介

ERDASIMAGINE是美国ERDAS公司开发的专业遥感处理软件,它是以模块化方式提供给用户的,可使用户根据要求、资金情况合理地选择不同功能模块及其不同组合,对系统进行裁剪,充分利用软硬件资源,并最大限度地满足用户的专业应用要求。

ERDASLPS(LEICAPhOtOGRAMMEtRYsuIte)是由ERDAS公司开发的一套数字测量软件包,它提供了数据输入,自动定向,空三加密,影像匹配,DEM自动提取和编辑、DOM生产、三维城市建模等一系列功能。

二、空中三角测量的实验流程

2.1数据准备

进行空中三角测量需要以下数据:1)研究区域的遥感影像;2)地面控制点和检查点。在应用LPS模块进行空中三角测量时,必须要有一定数量的地面控制点,且控制点的选择需要是分布均匀有效的地面控制点。可以野外实地测量,也可以利用研究区域已有的大比例尺地图;3)几何参数模型。本文采用的是有理函数模型,需准备相应遥感影像的有理函数系数。

2.2实验过程

实验采用一组高分辨率遥感影像,按照有理函数模型应用ERDASIMAGINE2013LPS进行下面的实验(图1)。

2.3实验说明及注意事项

以下是对空中三角测量实验说明及其一些注意事项。

2.3.1创建新的BLK文件

文件包含了研究区域内所有图像、摄影机参数、地面控制点坐标以及相关的信息。创建BLK文件,如图2所示的空白对话框,在对话框中输入文件名(注意:LPS默认的字母,对数字和汉字不读)。确定之后进行相机设置,选用的是高分辨率的遥感影像,几何模型选择有理函数模型如图3所示,接下来确定地图的投影,地图的单位,和影像相关信息。

2.3.2加载遥感影像

将需要进行几何纠正的图像加入到BLK文件中,LPS中允许一次加入两张或多张影像,加载的影像类型也包括很多种如:TIFF,JPG,HDF,GIF,PNG等等,并可其他遥感软件影像如:ENVI等做其他处理。

2.3.3定义几何模型

几何模型中包括相机信息(影像数学模型的相关信息等),是对影像的内定向处理,绝对定向处理。在当前影像处于活跃状态下打开SENSOR标签中加载有理函数系数的相关文件。在此需要注意,相应的有理函数系数对应相应的遥感影像。

2.3.4测量控制点及检查点

对控制点的测量包括加载已有的控制点,确定控制点和检查点。在影像重叠区域将已加载的两幅或多幅影像的控制点及检查点进行输入或导入。在这里注意选择控制点需要分布均匀,控制点的选择与加密精度有关;导入像点坐标和地面点坐标。

2.3.5自动生成连接点

根据已有的地面控制点和检查点自动生成了分布相对均匀且在两幅或多幅影像的重叠区域的连接点。

2.3.6空中三角测量

根据以上已完成的内容就可以对加载影像进行空中三角测量,计算出点的三维坐标。常用的空中三角测量方法包括航带法区域网空中三角测量,独立模型法空中三角测量及光束法区域网空中三角测量三种方法,其中光束法区域网空中三角测量是最严密的方法。

2.3.7成果输出

在进行完空中三角测量后,打开Report,其中包括空中三角测量完整的计算成果报告(控制点和检查点的残差以及影像的残差等),在报告中检查各项精度指标。

结语

空中三角测量是摄影测量影像与遥感影像平差解算的必经过程之一,且其研究内容内容很丰富,在提高精度改善误差方面也具有重要的作用。利用ERDASIMAGELPS进行空中三角测量具有速度快,效率高,方法简单等特点。

参考文献

[1]章九才.全数字摄影测量工作站结合GEOWAY制作DOM技术探讨[J].城市建设理论研究,2012.

[2]邹小香,李伟,李熠.解析空中三角测量及其发展[J].江西测绘,2012.

[3]官云兰,周世健,鲁铁定.基于ERDASIMAGINE的数字正射影像图的制作[J].测绘通报,2005.

论文作者:刘志超1,段玉晶2,王睿2

论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期

论文发表时间:2018/5/17

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