高分辨率遥感影像技术在测绘生产中的应用

张明娟

【摘 要】全面比较了高分辨率遥感影像技术，认为其特点在于基高比接近航摄影像的基高比，通过轨道间、轨道内立体成像的方式获得目标高程信息，传感器成像焦距长，认为借助地面控制点及摄影测量纠正模型可以满足1：10000比例尺的测绘生产工作要求。

【关键词】航空影像;高分辨率遥感影像技术;测绘生产

以往遥感影像的几何量测能力不足，不能满足基础测绘生产的要求，因此以往主要是通过航空影像来进行国际基本比例尺地图的生产。高分辨率遥感影像技术的出现为测绘生产数据源提供了新的选择。

一、测绘生产领域现状

就基础测绘领域方面，主要是根据航空影像来生产、更新国家基本比例尺地图，遥感影响受到几何量测能力的限制，在基础测绘领域的价值不明显。从地形制图方面看来，最关键的是要求图像的几何量测能力优秀，要保证在空间定位上的精度非常高，就这一点而言，低、中分辨率遥感影像与航空影像相比价值并不高。

除了几何量测的缺陷以外，对制图者而言与航空影像相比，遥感影像的优越性非常明显，具体包括：第一，地面覆盖范围大;第二，可以在短时间内获取信息，无需制定专门的飞行计划，无需进行航空管制;第三，一次发射卫星可以满足很长一段时间的图像获取，还多次获取全国范围内的大量图像;第四，获得的图像含有丰富的辐射信息与光谱信息。

二、高分辨率遥感影像技术的特点

当前高分辨率遥感影像逐渐兴起，将这一技术应用于国家基本比例尺地图的绘制中具有较大的其哪里。高分辨率遥感系统出现已经有数年，例如QuickBird、IKONOS等遥感系统不仅具有运行周期长、覆盖范围广、光谱分辨率高等中、低分辨率遥感影像的特点，还具有强大的几何量测能力。可通过轨道间成像、轨道内成像的方式来获得立体像对，得到地面目标的三维空间信息。

高分辨率遥感影像技术区分于中低分辨率遥感影像技术的特点主要有：第一，构成立体相对基高比通常超过0.6，与一般航空影像的水平接近;第二，具有多观测角度的CCD线阵列立体成像传感器，通过轨道间、轨道内立体成像的方式获得目标高程信息;第三，传感器成像焦距长[1]。

三、高分辨率遥感影像应用于基础测绘生产的潜力

1.特征地物提取

高分辨率遥感影像的空间分辨率高，其获得图像可以比较全面地显示出地物细貌，米级高分辨率遥感影像可满足1：10000-1：50000比例尺制图的特征地物识别及提取要求，某些情况下可满足更大比例尺制图的要求。但是其存在的问题在于提取围墙、电力线等狭长线性地物时有一定难度。

2.获取高程信息

遥感影像要以某种方式表示地表的相对起伏信息，这样才能获取高程信息。就单张影像上，可以根据地面起伏的投影查来表示地形起伏。遥感卫星的高度要比航空摄影飞机的高度更高，但是由于遥感卫生的成像焦距大，因此影像比例尺与航摄比例尺比较接近;由于航高值比地物高值更大，因此与航摄影响相比，分母值极大，尽管对靠近星下点的地物而言投影差小，但是影像边缘部分的分子可以非常大，抵消了这一缺陷。因此高分辨率遥感影像在表征地形信息时，地面投影差大，基本与航摄影像的水平相仿。

影像立体像对模型的基高比非常重要，通常而言航空影像基高比在0.6附近，QuickBird也是0.6，因此其基高比与航空影像水平的基高比接近。就构成立体像对上，遥感影像的航高、焦距都非常大，因此视察足以满足获取高程信息的要求。

3.精度问题

就制图精度上，通过当前已有的几何纠正模型，在有地面控制点的情况下可以用于1：25000比例，1：10000比例的制图生产。

四、基于瓦片技术的高分辨率遥感影像在测绘生产的实际应用

1.瓦片技术

瓦片技术基于一定数字规则切割影像并在服务器上存储。通过客户端对地图服务进行访问时，服务器直接返回区域对应的瓦片，在客户端上组成地图，其实施可以降低服务器的负担，明显加快访问地图的速度。当前互联网上公共地图如谷歌地图、百度地图等都已经使用基于瓦片技术的地图服务，其特点在于可以有效降低服务器荷载，加快响应速度。

2.建立并快速访问瓦片影像

2.1建立影像

基于ArcGIS建立影像镶嵌数据集，调整影像的相互压盖关系以及色彩，将影像黑边去掉。由于数据集是多光谱及全色影像，为了让影像停驶具有多光谱信息以及高空间分辨率，通过Pan-sharping来快速融合影像，融合后的地物边缘的清晰度得到提高。根据具体要求，以已有的镶嵌线作为依据，修改影像的镶嵌方式。

根据整理好的影像镶嵌数据集，结合生产作业要求以及影像实际分辨率，确定瓦片格式以及几级切图比例尺等。基于ArcGIS的松散型、紧凑型切图方法来制作瓦片图像。考虑到紧凑型切图文件数量不多，对磁盘空间占用小，因此使用紧凑型切图的方法，得到瓦片影像为金字塔模式。切好后的瓦片影像的比例尺信息、地图空间参考、瓦片图片信息以及瓦片元数据等均储存在conf.xml文件中。

3.发布及访问

根据瓦片影像的空间信息，在服务器中发布地图服务，可以将其分别发布为WMTS、WMS等服务以满足各种客户端的访问需求。作业员可以对相应地图服务进行加载从而访问瓦片影像。

4.比較访问效率

为了直观地了解瓦片影像的访问效率，以某省400幅1：100000DOM与相应瓦片影像进行对比，详见表1。

分析表1可见，与原始DOM比较，瓦片影像数据大小明显缩小;就首次加载上，瓦片影像的加载效率比更高;就影像的缩放、移屏上，瓦片影像的速度均更快。

5.瓦片影像的应用

当前瓦片影像已经在地理国情普查、数据库动态更新等项目中得到应用，项目生产中应用瓦片影像来代替以往的底图调用，加载瓦片影像可以有效管理影像，还能提高加载速度。

对外业调绘而言，以往加载调绘底图时缩放以及移屏的速度都不快，影像刷屏速度完全不能满足作业人员的需求，这对电子化外业调绘的发展带来限制。瓦片影像可以分级整个测区的影像，其实施可以明显加快影像刷屏速度。

对外业控制而言，以往主要是使用谷歌地图、手机导航、手持机等方式来进行导航及路线规划，之后进行外业控制点的采集。然而实际外业测区多是偏远山区，时常出现没有网络、信号减弱或消失的情况，从而给外业控制带来不便，对工期造成影像。使用瓦片影像可以很好地代替谷歌地图、手机的方式，可以在有地理信息的影像上进行图像的规划，提高采集控制点的效率。

结束语

高分辨率遥感图像遥感技术具有明显的优势，已被有效地应用于各行各业。高分辨率遥感影像遥感技术正逐步从科技方面向实际应用发展。随着测量精度的不断提高，获取高分辨率的图像数据，更新信息，提高测量的安全性是非常重要的，值得认真研究。

参考文献：

[1]李财风，唐亚蕾.高分辨率正射遥感影像生产与质量分析[J].测绘与空间地理信息，2018，41（7）：172-175，179.

（作者单位：青海省基础测绘院）