谢薇 谢灯兵 段诗萌
荆州市测绘院 湖北荆州 434000
摘要：本文通过实例阐述了高分一号卫星遥感影像应用于地图制图的作业流程，并对影像的正射校正、配准、融合、镶嵌裁切等处理步骤进行详细介绍，简要分析了卫星遥感影像数据应用于地图制图技术的优势和前景。
关键词：高分卫星遥感影像；地图制图；影像处理；
1 背景
传统地图制图，资料来源不一，除了用作地图底图的基础测绘数据和图纸以外，还有从国土、规划、交通等相关部门搜集来的最新地理信息资料，由于涉及部门众多，收集资料的工作费时费力，也难以收集到完整全面的覆盖资料，且各部门资料常涉及保密，使用不便，资料的现势性也常常滞后于地图时间节点，还需要进行外业调绘，花费大量的人力物力。高分辨率卫星遥感影像具有成本低、成图周期短、覆盖范围大等特点，对于涉及区域范围较大、地理要素更新快的地图，卫星遥感影像是稳定、理想的数据来源。本文是在高分遥感数据的基础上，通过对高分一号卫星数据进行分析处理，并应用于地图制图的实例介绍。高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星，搭载了两台2m分辨率全色、8m分辨率多光谱相机，四台16m分辨率多光谱相机，宽幅多光谱相机幅宽达到了800公里。
2 高分卫星遥感影像获取与分析
自然资源卫星影像云服务平台可实现对国产卫星遥感数据的查询及申请服务，并对各级政府及行业节点实行数据分发及推送。通过自然资源卫星影像云服务平台的数据查询服务，对地理位置、采集时间、传感器、云量等条件进行选择，可以筛选出需要的卫星遥感影像。各级节点通过推送服务实时免费获取最新影像数据，对地图制图应用无疑是非常便捷和有利的。选择卫星遥感影像除考虑影像拍摄质量、拍摄时间以外，还需要考虑地图的成图比例尺，一般情况下，高分一号卫星全色或融合影像空间分辨率2m，可用于1:1万～1:2万图，高分二号全色或融合影像空间分辨率1m，可用于1: 3 000～1:1万图，可针对实际工作需求，根据制图比例尺选择适宜的空间分辨率的卫星遥感影像。
荆州市自然资源和规划局是自然资源卫星影像云服务平台的市级节点用户，2019年3月开始接收平台推送的卫星影像数据，可用于荆州市公共地图产品的制作与更新。本例介绍荆州市城区图的更新应用。经过影像分析，选取2019年5月8日的高分一号卫星遥感影像作为本次地图更新的数据资料。图1为制图范围及选取影像的全色数据。
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3 影像处理技术流程
影像获取后需要处理才能应用于地图制图，常规的处理流程包括正射校正、配准、融合、镶嵌裁切等步骤。卫星遥感影像分为全色和多光谱两种数据，可采用两种处理流程：一是全色与多光谱数据配准精度高者，先融合再纠正；二是全色与多光谱数据配准精度差者，先纠正全色数据，然后多光谱数据与全色进行配准，再进行融合处理[1]。本例中采取先融合再配准的步骤进行。处理流程如下：
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4 影像处理
4.1 正射校正
高分影像的正射校正过程采用依靠高分影像自带的RPC文件和数字高程模型（DEM）来进行数据定位的校正方式。RPC模型的实质是有理函数纠正模型，通过将传感器的轨道参数及其他各种物理参数相结合并通过地面的控制点元素解算出来的变换矩阵。通过地理空间数据云可获得30M分辨率的ASTER GDEM数字高程模型。校正软件采用Erdas，使用Geometric Correction工具，选中Quick Bird RPC模型，利用RPC模型和DEM模型对影像进行正射校正。
4.2 多源数据融合
对经过正射校正的全色影像和多光谱影像进行融合处理前，先通过Erdas的AutoSync Workstation进行影像的自动配准，以全色影像为参考影像，对多光谱影像进行自动配准，剔除残差大的控制点，配准完成后Interpreter—spatial enhancement—esolution merge进行全色与多光谱的融合。
4.3 影像配准
选择二次多项式的方法对融合后的影像进行纠正，纠正前一定要明确控制资料的坐标系统，控制点的选取遵循先四角，再中间的原则，选点应均匀分配在图像中，目标区域、复杂区域应多设点，设置6个点后，就可解算出二次多项式的参数，一般应再设置3个点左右加以检核。卫星遥感影像纠正质量关系到后续工作处理和成果精度，应严格把关。纠正质量检查主要从以下几个方面去检查，一是控制点定位是否准确，分布是否均匀；二是纠正控制点单点最大误差是否超限；三是纠正控制点残差中误差是否超限；四是纠正影像精度是否超限。
4.4 影像镶嵌、裁切
对两景相邻覆盖影像的镶嵌边缘进行羽化处理，并保证镶嵌前两景影像接边精度符合要求且接边处能够有一定区域的重合面，以解决两张影像间的镶嵌线问题，得到视觉上完整的影像。对影像的镶嵌通过Erdas的Mosaic Images工具实现，在进行影像镶嵌时应设置好相交关系。根据制图区域对影像进行裁切可使用Global Mapper裁切到选择的区域图元实现。
5 绘图
经过上述处理后的卫星遥感影像可与原有地图数据套合，依据最新的遥感影像进行地图绘制及更新，在完成内业绘制后，须对变更部分做外业调查核对，同时对变更的人文要素作出修正[2]。图3为地图路网数据套合校正配准后卫星影像的成果。通过影像可以清晰辨别已建道路和在建道路。
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6 结语
本文对高分卫星遥感影像应用于地图制作的方法进行了详细阐述，高分卫星影像资料目前对各级政府和行业节点实行实时免费推送，使之利用也越来越普及，其直观、现势性强、信息量丰富的特点应用于地图制图，特别是区域范围较大、地理要素更新快的地图如各地的旅游交通图，节省了资料获取和整理所耗费的时间，减少了外业调绘工作量，降低了地图生产成本，和传统作业方法相比，大大缩短了作业周期。可以预计，随着卫星遥感影像的普及及应用技术的日趋成熟，采用高分辨率卫星遥感影像进行地图制作会越来越普及。
参考文献
[1] 陈瑞波.浅析卫星遥感影像处理技术[J].科技资讯,2014,32:37.
[2] 杨贤伟.卫星遥感影像在地图现势更新中的应用[J].地矿测绘,2005,21(3):47～48.
作者简介：
谢 薇（1987—），女，大学，测绘工程，工程师，主要从事城市测量、地图编制及地理信息处理等工作
谢灯兵（1964—），男，大学，工程测量，正高职高级工程师，主要从事城市测量、航空摄影测量等工作
段诗萌（1987—），男，大学，工程测量，工程师，主要从事工程测量、航空摄影测量等工作