摘要：随着遥感技术的发展，影像分辨率的提高，遥感影像的应用日益广泛。然而，由于地球曲率等因素影响，遥感影像通常存在变化。为了获取可靠的地理信息和满足测图需要，必须对变形的遥感影像进行纠正。其目的就是要改正原始图像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像，以保证判读和制图的精度要求。针对遥感影像数字纠正问题，结合生产实践，探讨分析了利用现代化的字产品4D（DEM，DOM，DLG，DRG）数据来采集控制点，用于遥感影像的纠正，以提高效率和纠正精度。
关键词：遥感影像；影像纠正；4D
4D产品是20世纪90年代随着“数字地球”的提出、3S技术和全数字摄影测量系统的发展而发展起来的数字产品，该产品精度高，质量好，在基础地理信息建库中发挥了巨大作用。遥感影像是指用计算机处理的遥感图像必须是数字图像。以摄影方式获取的模拟图像必须用图像扫描仪等进行模/遥感影像数（A/D）转换；以扫描方式获取的数字数据必须转存到一般数字计算机都可以读出的CCT等通用载体上。计算机图像处理要在图像处理系统中进行。图像处理系统是由硬件（计算机、显示器、数字化仪、磁带机等等）和软件（具有数据输入，输出，校正，变换，分类等功能）构成[1]。
一、遥感影像处理内容
遥感影像处理主要包括校正、变换和分类。凡是只纪录各种地物电磁波大小的胶片（或相片），都称为遥感影像（Remote Sensing Image），在遥感中主要是指航空像片和卫星相片。数字影像纠正常以经粗加工的遥感影像为对象，输入和输出的均为以像元为单位的数字式影像[2]。数字纠正的基本原理是按一定的数学模型控制点对原始影像同纠正后的影像之间的几何关系进行解算，即通过计算机对离散结构数字影像中的每个像元进行解析纠正处理。该过程也叫影像微分纠正。纠正方法依采用的数学模型分为参数法（共线方程法）和非参数法（如多项式法）两类。也可利用光学机械与计算机相结合的数控正射投影装置，如解析正射投影仪，对模拟式遥感影像进行微分纠正并获得模拟式纠正影像。数字影像纠正精度，取决于影像成像时的姿态和地形状况。一般来说，卫星遥感影像比航空遥感影像纠正精度高，地形起伏小的比起伏大的纠正精度高。
数字影像纠正是指用电子计算机对遥感影像进行的数字几何处理。遥感影像的几何畸变，除画幅式摄影影像通常采用经典光学机械仪器进行纠正外，一般动态扫描成像（如多波段扫描、红外扫描、侧视雷达、固体自扫描）的影像，因影响影像几何保真度的因素较多，多采用数字纠正方法，以保证判读和制图的精度要求[3]。
二、遥感影像纠正的难点
影像数字纠正的基本原理就是根据一定数量的数学模型控制点对原始影像同纠正后的影像之间的几何关系进行解算，即通过计算机对离散结构数字影像中的每个像元进行解析纠正处理。影像的数字纠正常以经过粗加工的遥感影像为对象，输入和输出的均为以像元为单位的数字式影像，而数字纠正又因采用的数学模型的不同分为多项式纠正法和共线方程纠正法等[4]。
无论采用多项式纠正法还是采用共线方程纠正法，为了解算数学模型中的系数，选取一定数量的控制点（已知地面坐标）是一项必不可少的工作，也是一项非常困难的工作，控制点的数量、分布和精度直接影响着遥感影像的纠正结果。
传统方法选取控制点用于影像纠正的方法是利用相应的地形图，在其上人工选取明显地物点或特征点作为控制点，量取平面坐标，当需要高程信息时，则通过等高线内差估算得出高程值，或者由其他方法提供。例如：对已有的地形图上的高程信息进行数字化采样，通过专门的程序在计算机中建立数字地面模型（DTM），把输出图像范围与DTM的几何位置进行配准，以便在输出图像每像素的平面位置被认定的同时，可以从 DTM中提取相应的高程数据；同时在遥感影像上目视判读同名点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实际操作中，此项工作难度很大，要求所选取的控制点必须是在地形图和影像上都清晰可辨的，由于遥感影像比例尺很小，很难在图上找到同名位置点，加上纸制地形图变形和人为的辨认误差，这样读取的控制点不仅精度很低，而且效率也很低。对于自然地形、地貌中特征点较多的地区、平原和城市，对应于遥感影像能够选取相对较多的控制点，并且可以在纠正影像的范围内均匀分布，纠正效果较好；但是，对于特征点较少的地区，尤其是西北地区，地表植被、地物都很少，要想在地形图和影像上找到清晰的同名点是相当困难的，常常会因为选点精度不高或控制点过少而达不到纠正效果，限制了遥感影像的使用范围，不能充分发挥遥感影像现势丰富的信息作用[5]。
为此，利用现代化数字产品4D数据来采集控制点，用于遥感影像的纠正处理，探索一条省时、省力、又能满足精度要求的纠正方法，充分发挥遥感影像现势丰富的优势，以指导生产实践，是非常必要且有意义的。
三、4D数据在遥感影像纠正中的应用
4D数据是采用航空摄影测量方法利用全数字摄影测量系统生产的产品，具有精度高，质量好，负载信息量大。根据多年生产经验，将4D产品应用于遥感影像纠正处理中，达到了较好的效果。在此，提出以下建议供各位同仁共享：
（一）无论用多项式纠正法还是共线方程纠正法进行纠正，都必须获取一定数量的地面控制点。控制点选取太多，数据量较大，计算时间较长，对于特征点少的区域选点也很困难；控制点选取太少，又达不到纠正的目的。因此，对于每幅影像，根据不同要求，应该至少选取 10个控制点，一般控制在20～30个范围内，且均匀分布于被纠正影像范围内，以控制整个影像的纠正范围，减少纠正过程中的局部变形。另外，控制点的个数也可依据成图比例尺，以每幅图的图幅边长为间距来确定。
（二）对遥感影像作纠正处理时，控制点的采集是一项非常重要却又相当繁琐的工作。所选用的控制点必须在遥感影像上能够清晰找到相应的同名点。目前采集控制点的主要方法包括：通过数字栅格地图（DRG）、数字线划地图（DLG）、数字正射影像图（DOM）、外业测量[6]。其中，通过外业测量得到的控制点，精度最高，但成本高，工作量大。利用4D产品，特别是利用数字正射影像图DOM，能很方便地找到同名点，大大减少了点位判读误差，不仅提高了纠正精度，也减轻了采集控制点的困难，尤其是对于采点比较困难的地区，效果相当明显。
结语
4D数据在遥感影像纠正处理中可以发挥较为明显的作用，充分利用已有的 4D数据来选取控制点，进行遥感影像的纠正处理，是一种很好的纠正处理方法。遥感影像处理是一个非常大的技术领域，本文仅仅针对影像纠正作了初步的探索，提出自己的建议。但是，对有些经过纠正的影像还存在局部变形，目前还没有更好的办法，仍需要我们继续努力。
参考文献：
[1]张琳.4D产品在遥感影像纠正中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014（36）：1018-1018.
[2]李青，李玉，王玉，等.利用格式塔的高分辨率遥感影像建筑物提取[J].中国图象图形学报，2017，22（8）：1162-1174.
[3]袁曼飞，谢忠俍.基于无人机遥感测绘技术在矿山测量中的应用研究[J].中国锰业，2018，36（5）：11-13，20.
[4]刘善磊，石善球，张丽静，等.遥感图像几何纠正中GCP选取[J].国土资源遥感，2014（3）：86-91.
[5]杨宝林，吕婷婷，王少军，等.Pleiades卫星图像正射纠正方法[J].国土资源遥感，2015（3）：25-29.
[6]李慧，王茁，李智娟.基于ERDASLPS的遥感正射图像纠正[J].中国科技信息，2013（8）：97-98.
论文作者:毛江然,杨雷鸣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：遥感论文; 影像论文; 数字论文; 精度论文; 图像论文; 几何论文; 数据论文; 《基层建设》2019年第8期论文;