摘要：根据云南省第三次全国土地调查正射影像制作的技术方案，本文详细介绍了第三次土地调查正射影像制作的常用方法，通过遥感卫星获取空间分辨率优于1米的遥感影像，在PCI GXL下纠正融合，matlab运行分块程序，ARCGIS10.2运行分块，pixel Factory（像素工厂）进行最优影像选取，GEOWAYMAP影像调色，由pixel Factory（像素工厂）进行裁切输出，在国家提供的县域分幅范围下裁切得到县域分幅的数字正射影像，并对优缺点做了评析。
关键词：第三次土地调查；正射影像；GXL；matlab；ARCGIS10.2；像素工厂；GEOWAYMAP
1 引言
根据《国务院关于开展第三次全国土地调查的通知》《云南省人民政府关于开展云南省第三次全国土地调查的通知》，在第二次全国土地调查成果基础上，为了全面细化和完善全国土地利用基础数据，使国家直接掌握翔实准确的全国土地利用现状和土地资源变化情况，进一步完善土地调查、监测和统计制度，实现成果信息化管理与共享，满足生态文明建设、空间规划编制、供给侧结构性改革、宏观调控、自然资源管理体制改革和统一确权登记、国土空间用途管制等各项工作的需要，开展云南省第三次全国土地调查。数字正射影像数据是云南省第三次全国土地调查主要的调查数据源，同时也是第三次全国土地调查成果数据的重要组成部分，云南省地处我国西南边陲，总面积39.4万平方千米，占全国陆地总面积的4.1%，居全国第八位。云南省行政区划现有16个州（市），其中辖8个地级市、8个自治州（合计16个地级行政区划单位），16个市辖区、15个县级市、69个县、29个自治县（合计129个县级行政区划单位）。按照国家“三调办”的要求，云南省第三次全国土地调查正射影像按照县域分幅上交国家，由于常规的卫星影像处理方法是按照1：1万，1：2.5万，1：5万图幅分幅，所以“三调”影像制作方法与以往常规的处理方法有所不同。
2 已有数据源和软件及技术方案分析
2.1遥感影像数据源
本项目根据世界上各个国家遥感卫星的影像分辨率和其稳定性，在优先采用国产卫星的情况下，优先选取了中国的北京二号（BJ2）、高分二号（GF2），高景一号（GJ1），美国的WV2、WV3、WV4、GE1，法国的Pleiade，SPOT5等九种遥感卫星影像。
2.2软件分析
PCI GXL地理成像加速器软件（PCI GeoImaging Accelerator，PCIGXL）是一个强大的海量数据自动化批量生成系统，可用来满足用户海量遥感影像数据的自动化生产，GXL将图像处理过程中费时的控制点采集、图像校正、图像镶嵌、图像融合等图像处理自动化，在保证处理精度的前提下大大提高了工作效率。
Matlab是世界上表示计算数学最自然基于矩阵的计算机编程语言，可以使用内置图形轻松可视化数据和深入了解数据。
ARCGIS产品为用户提供一个可伸缩的全面的GIS平台，包含了许多的可编程组建，从细粒度的对象（几何对象）到粗粒度的对象（交互式的底图对象）涉及面积广，可为程序开发者提供二次开发，并运行生成二次产品矢量、栅格、数据集的综合处理平台。
像素工厂（Pixel Factory，简称PF）由法国地球信息（INFOTERRA）公司研制的一套用于大型生产的遥感影像处理系统，集自动化、并行处理、多种影像兼容性、远程管理等特点于一身。适用于数码影像、卫星影像等，强大的计算能力使得在少量人工干预的条件下，输出包括DSM、DEM、DOM、TDOM等产品。
PixelGrid系统以现代摄影测量与遥感科学技术理论为基础，融合计算机技术和网络通讯技术，采用基于RFM通用成像模型的大范围遥感影像稀少或无控制区域网平差、基于旋转/缩放不变性特征多影像匹配的高精度航空影像自动空三、基于多基线/多重特征的高精度DEM/DSM自动提取、等高线数据半自动采集及网络分布式编辑、基于地理信息数据库等多源控制信息的高效影像地图制作、基于松散耦合并行服务中间件的集群分布式并行计算等一系列核心关键技术等集成的新一代多源航空航天遥感数据一体化高效能处理系统。
GEOWAY是北京吉威时代软件股份有限公司自主研制的GEOWAY CIPS集群式影像处理系统。
2.3技术方案流程
卫星遥感正射影像制作主要面向1：10000正射影像生产，影像分辨率应优于1米，收集任务区内已有的控制成果、DEM成果等资料，采用卫星遥感影像正射纠正、遥感图像增强处理等技术方法，进行卫星正射影像图生产。
根据影像获取情况，尽可能针对大范围影像采用区域网平差的方式来进行控制和定向处理，漏洞区域先不做处理；后续漏洞区域影像的定向结合区域内现有影像和控制资料情况来处理。对于控制资料丰富区域，可以直接采用单景纠正进行处理；如果漏洞较大包含多景影像且控制点资料较为缺乏，则采用局部区域网平差的方式完成；如果控制资料稀缺，则采用联合前期影像控制和加密成果构建区域网联合平差的方式来处理，在保证影像数据生产进度、效率和精度的前提下，实现漏洞区域影像快速生产。云南省第三次土地调查所涉及到的
1：10000基础测绘成果已经实现全省全覆盖，所以云南省第三地土地调查可使用1：10000基础测绘成果单景纠正融合处理，多景拼接匀光裁切成图的方式进行正射影像生产。
2.3.1正射影像生产模式
以北京二号、高分二号等卫星影像为影像源，充分利用1：10000基础测绘成果资料，利用卫星影像数据RPC/轨道参数模型，开展单景纠正融合，多景拼接匀光裁切成图的方式进行正射影像生产，技术路线如下图1所示。
图1单片正射纠正作业流程
收集影像、DEM数据及覆盖该区域控制资料的范围，要求DEM、DOM等基础测绘资料的范围要大于拟纠正影像的范围。
根据云南省已有资料分析，我省1：10000基础测绘成果DEM、DOM已覆盖全省，结合《第三次全国土地调查正射影像生产技术规程》对正射影像的技术要求以及我中心现有的生产软件，在保证影像质量的基础上，可优先采用基于1：10000正射影像密集匹配的方式开展区域网平差方式进行生产，生产过程中可以对影像进行预处理，对相应区域的DEM、DOM等已有资料进行整合，将覆盖拟纠正影像的DEM、DOM数据拼接，拼接后DEM、DOM数据增加投影信息，进而提高影像密级匹配控制点和影像正射纠正的效率。
3 生产案例
在实际的生产过程中，以云南省楚雄州牟定县作为生产案例，涉及到9景2018年北京二号卫星影像，如图2所示。
图2牟定县涉及影像示意图
将9景卫星影像和1：1万基础测绘控制资料导入GXL完成卫星影像定向、纠正、融合；在matlab和ARCGIS运行分块程序，将9景纠正融合好的卫星影像按单景分成9块，导入PixelFactory完成融合分块影像镶嵌，最优影像选取，并生成待匀光匀色快视图，用GEOWAY CIPS和Photo shop对匀光匀色快视图匀色和调色，PixelFactory依据匀光后快视图对全分辨率影像匀色并分块输出，PixelGrid拼接分块影像；ArcGIS按县域裁切输出成果影像，其中，PixelFactory镶嵌线计算为全自动计算，对影像重叠度较大区域，需人工干预镶嵌线计算结果。原始影像获取时间跨度较大，优先使用新时相、高分辨率数据，对于存在多分辨、多时相数据的区域，需人工干预镶嵌线。PixelFactory镶嵌要求数据分辨率一致，对存在多分辨数据区域，将该区域较低分辨率数据采样至较高分辨率，保证数据分辨率一致。成图时再按实际情况采样输出成果，具体操作流程和各个阶段下所使用程序软件的流程如图3所示
图3牟定县正射影像制作流程图
4 结论
按照牟定县正射影像制作的技术方案有一定的优点，影像制作出来整体美观，颜色效果好。在后期制作影像元数据和信息时比较方便，但是也有诸多不足。首先，PixelFactory影像融合效果不及GXL融合效果清晰，所以影像融合基本由GXL完成，但影像融合后数据量较大，再导入PixelFactory中镶嵌时，必须将影像裁小才可导入，这样就使得导入的影像较为破碎，生成的镶嵌线也必然很破碎。每一个县的影像数据都较为复杂，基本都存在多分辨率、多时相数据，在优先使用高分辨率、较新时相数据前提下，编辑镶嵌线时，需要优先使用高分辨率、较新时相数据。PixelFactory导入影像后，影像名称会发生改变，用户无法直接看出影像数据源及获取时间，这样，为了优先使用高分辨率、较新时相数据，只能通过导入的先后顺序控制。在编辑镶嵌线时，依据导入的先后顺序辨别高分辨率、较新时相数据，这在一定程度上增加了工作量。同时，也存在漏编辑情况。由于PixelFactory在编辑镶嵌线时依据的影像时9倍抽稀后的影像，在优先使用高分辨率、较新时相数据前提下，编辑过程中很难沿着线性地物进行编辑，影像拼接错位的情况较多，而且拼接错位只能成图后处理，后期工作量较大。
正射影像生产中就如何高效、便捷、高质量完成各类影像生产仍旧是值得探索的地方，将来卫星大数据海量数据生产将是一个趋势，如何面对海量数据生产，也是对我们的生产技术提出了更多的要求。
参考文献：
[1] 李德仁，郑肇葆．解析摄影测量学[M]，北京：测绘出版社，1992（第1版）
[2] 孙家柄．遥感原理与应用[M]．武汉：武汉大学出版社，2012（第2版）
[3] 赵文吉，胡卓玮，李家存，赵秀怡编译．PCI图像处理教程[M]．北京：中国环境科学出版社，2007（第1版）
[4] PCI_GXL用户指南．北京：北京天目创新科技有限公司，2016
[5] 王金强．云南省第三次全国土地调查正射影像生产项目专业技术设计书
作者简介：
徐建超，男，大学本科学历，测绘工程师，主要从事卫星遥感影像处理和摄影测量航外控制和内业测图工作。
李娟娟，女，硕士研究生学历，测绘工程师，主要从事地理国情监测研究，国家小比例尺地形图编辑和建设数据库，GIS数据库的建设和GIS成果应用二次开发。
王宇鸿，男，硕士研究生学历，测绘高级工程师，主要从事三维影像地理信息建模研究和GIS二次软件开发及应用。
论文作者:徐建超,李娟娟,王宇鸿
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
标签：影像论文; 射影论文; 云南省论文; 数据论文; 遥感论文; 土地论文; 区域论文; 《基层建设》2019年第12期论文;