專利名稱：一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測繪技術(shù)領(lǐng)域，特別與一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖的方法有夫。
背景技術(shù)：
測繪是社會經(jīng)濟發(fā)展和國家建設(shè)的ー項基礎(chǔ)性工作，是準(zhǔn)確掌握國情國力，提高管理決策水平的重要手段。人們對衛(wèi)星遙感影像資料的研究始于20世紀(jì)50年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遙感資料的獲取技術(shù)也在迅速的發(fā)展；同吋，遙感資料的分辨率和精度不斷提高，遙感圖像的分析解譯與資料處理技術(shù)也取得了飛躍的進步。在此基礎(chǔ)上，利用高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，通過遙感影像內(nèi)在的信息研究處理，提取運用制圖信息，越來越多的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 在實際應(yīng)用中，利用衛(wèi)星影像圖制作數(shù)字線劃圖的精度取決于基礎(chǔ)背景底圖質(zhì)量，而背景底圖又與影像的時空分辨率密切相關(guān)。除影像原數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和地面分辨率外，影像數(shù)據(jù)處理選用的糾正模型、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、精度分析和質(zhì)量控制至關(guān)重要，直接影響數(shù)字線劃圖成果的精度。本發(fā)明人在分析和研究遙感原理、影像糾正原理以及現(xiàn)有糾正和處理方法的基礎(chǔ)上，對利用衛(wèi)星影像圖制作數(shù)字線劃地圖的技術(shù)與方法、利用衛(wèi)星影像糾正軟件提高數(shù)字線劃地圖精度的方法以及提高數(shù)字線劃地圖生產(chǎn)速度的方法進行了研究，提出了一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，利用多波段遙感影像，采用基于DEM和GPS控制點的微分糾正技術(shù)，使用軟件進行影像糾正，提高影像的正射糾正幾何精度。采用星歷參數(shù)和物理成像模型相結(jié)合的衛(wèi)星影像定位技術(shù)和基于差分GPS/MU的航空攝影技木，實現(xiàn)對無控制點或稀少控制點地區(qū)的影像糾正。為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，包括以下步驟
第一歩，建立衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)、RPC參數(shù)、DEM數(shù)據(jù)；
第二步，將上述三者進行數(shù)據(jù)正射糾正，形成數(shù)字正射影像圖(DOM)；
第三步，數(shù)據(jù)融合，形成彩色影像 第四步，影像美化處理，形成影像背景 第五歩，使用CASS、Arcgis及VirtuoZo軟件人工跟蹤框架要素數(shù)字化，最終形成數(shù)字線劃地圖。本方案通過下述步驟進行完善
所述的第一歩中，DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程包括
(I)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備將所有I :500地形圖轉(zhuǎn)換成統(tǒng)ー的dwg格式，如果坐標(biāo)系不一致，應(yīng)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系至1954北京坐標(biāo)系，使之統(tǒng)一，再將所有的地形圖拼接處理；未覆蓋部分使用RTK全野外實測TIN要素作為補充，以使TIN要素覆蓋全測區(qū)并適當(dāng)外擴300-500米的范圍；
(2)提取TIN要素
在I :500、1 :2000,1 :5000,1 :10000地形圖中提取等高線，高程點、地性線、水涯線、高
速公路、堤壩等地形地貌要素，未覆蓋部分RTK全野外實測TIN要素作為補充；
(3)高程檢查及補充
檢查高程點的合理性及各要素高程值的正確性；被破壞山體部分，如果原來存在等高線的應(yīng)刪除相應(yīng)部分的等高線，并繪制坡腳線；斜坡坡腳線、陡崖崩崖崖腳線、山腳線等，必 須分別賦予合理高程值，并參與TIN的構(gòu)建，保證TIN的精度符合相關(guān)要求；
(4)生成TIN
利用第二步提取的TIN要素生成TIN (不規(guī)則三角網(wǎng));為了保證測區(qū)邊緣DEM的精度，生成TIN的范圍必須大于測區(qū)范圍，為此盡可能由測區(qū)范圍生產(chǎn)ー個TIN數(shù)據(jù)集，若要分塊，塊間必須有300米以上的重疊范圍；測區(qū)邊緣需將范圍向外擴大300米以上；
(5)檢查TIN
檢查生成的TIN是否采用了規(guī)定的數(shù)據(jù)內(nèi)容(等高線、高程點、特征線、水涯線等)，檢查三角網(wǎng)是否存在平三角形，以及三角網(wǎng)的合理性是否與地形線一致；也可將TIN要素集與生成的TIN疊合在三維環(huán)境中檢查其正確性，如發(fā)現(xiàn)問題則退回上ーエ序修改原始數(shù)據(jù)，必要時增補高程點重新構(gòu)建TIN模型；
(6)生成Grid
TIN檢查無誤后內(nèi)插生成DEM數(shù)據(jù)，生成Grid后將Grid生成的等高線與原始等高線疊合檢查，內(nèi)插高程點與相鄰高程點比較，看中誤差是否達到要求，如發(fā)現(xiàn)問題，重新檢查修正TIN數(shù)據(jù)，直至滿足要求。所述的第二步中，使用遙感數(shù)據(jù)處理軟件導(dǎo)入衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)，RPC參數(shù)及測區(qū)DEM數(shù)據(jù)，從I :500地形圖上采集相當(dāng)數(shù)量且均勻分布的同名點作為影像糾正控制點，使用有理多項式函數(shù)糾正模型，選取相應(yīng)的傳感器模型進行數(shù)字微分正射糾正。所述的第三步中，數(shù)據(jù)融合方法采用主成份變換法、乘積法、比值法或小波變換法；融合的過程中，選擇合適的波段組合進行融合以達到美觀容易解譯的目的，如采用(1，2,3)波段融合出的影像色彩比較接近真彩色，而采用(1，4，3)波段融合出的影像色彩為假彩色。所述的第四步中，融合好后應(yīng)進行鑲嵌及勻光處理，以減少不同時相影像的差異。所述的第五步中，使用CASS、Arcgis及VirtuoZo軟件將正射影像圖按一定的比例插入工作區(qū)中，然后在圖上進行相應(yīng)信息要素采集；采用半自動或者人機交互方式提取線劃要素，包括建筑物、道路、湖泊，可大大提高作業(yè)效率；信息要素采集結(jié)束后，進行地名、山體、道路、河流、行政區(qū)要素名稱的注記，并將相鄰區(qū)塊的地圖進行接邊處理，然后進行I :10000標(biāo)準(zhǔn)分幅，加圖廓要素，則完成標(biāo)準(zhǔn)的I :10000數(shù)字線劃地圖的生產(chǎn)。采用上述方案后，本發(fā)明具有諸多有益效果
本發(fā)明提出了的利用衛(wèi)星影像圖生產(chǎn)數(shù)字線劃地圖(本項目成果為1:10000地形圖)的生產(chǎn)エ藝流程，解決正射糾正中，多景、多時相原始影像數(shù)據(jù)批量糾正的質(zhì)量和速度控制、控制點稀少地區(qū)正射糾正的精度控制問題，提高利用衛(wèi)星影像圖生產(chǎn)數(shù)字線劃地圖(本項目成果為I :10000地形圖)的速度。本發(fā)明利用多波段遙感影像，采用基于DEM和GPS控制點的微分糾正技術(shù)，使用軟件進行影像糾正，提高影像的正射糾正幾何精度；采用星歷參數(shù)和物理成像模型相結(jié)合的衛(wèi)星影像定位技術(shù)和基于差分GPS/MU的航空攝影技木，實現(xiàn)對無控制點或稀少控制點地區(qū)的影像糾正。
具體實施例方式結(jié)合附圖
，對本發(fā)明較佳實施例做進ー步詳細說明。一、坐標(biāo)系
本實施例中的影像圖采用高斯-克呂格投影，按3度分帯，中央子午線120度，平面坐標(biāo)系采用1954北京坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)。成圖比例尺I :10000。本 實施例エ藝流程主要步驟為
第一歩，建立衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)、RPC參數(shù)、DEM數(shù)據(jù)；
第二步，將上述三者進行數(shù)據(jù)正射糾正，形成數(shù)字正射影像圖(DOM)；
第三步，數(shù)據(jù)融合，形成彩色影像 第四步，影像美化處理，形成影像背景 第五歩，使用CASS、Arcgis及VirtuoZo軟件人工跟蹤框架要素數(shù)字化，最終形成數(shù)字線劃地圖。上述步驟中的具體化技術(shù)點
ニ、DEM生產(chǎn)
數(shù)字高程模型(DEM)是表示區(qū)域地形三維向量的有限序列，其有多種表現(xiàn)形式，主要包括規(guī)則矩形格網(wǎng)(Grid)與不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)等?？紤]存儲和使用的方便性及通用性，本項目采用由TIN內(nèi)插生成規(guī)則矩形格網(wǎng)DEM，文件格式為*. img。為提高影像正射糾正精度，格網(wǎng)間距要求為2. 5米。I. TIN構(gòu)建要素的提取
(I)用于構(gòu)建TIN的地形要素主要從I :500、1 :2000,1 :5000地形圖上提取，未覆蓋部分參考I :10000地形圖利用RTK技術(shù)進行野外采集。(2)提取等高線、高程點、地性線、高速公路、魚塘、堤壩、斜坡等地形地貌要素用于構(gòu)建TIN模型。(3)圖上平均大于10毫米寬的河流水涯線應(yīng)采集，圖上平均大于100mm2的水庫、湖泊、魚塘應(yīng)采集。平地靜止水域根據(jù)水位統(tǒng)ー賦高程值，山地、河流根據(jù)地形梯度下降分段賦值，然后參與構(gòu)建TIN模型。2. DEM生產(chǎn)技術(shù)要求
(I)DEM數(shù)據(jù)形式為規(guī)則矩形網(wǎng)格，格網(wǎng)間矩為2. 5米；比例尺為I :50000 ;DEM范圍完全覆蓋整測區(qū)，為糾正影像邊緣區(qū)域，DEM必須在四周適當(dāng)向外擴300-500米。(2)平面坐標(biāo)系采用1954北京坐標(biāo)系，高斯-克呂格投影，按3度分帯。高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)。(3) DEM格網(wǎng)點內(nèi)插中誤差不能大于下表
權(quán)利要求
1.一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，建立衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)、RPC參數(shù)、DEM數(shù)據(jù)； 第二步，將上述三者進行數(shù)據(jù)正射糾正，形成數(shù)字正射影像圖； 第三步，數(shù)據(jù)融合，形成彩色影像圖； 第四步，影像美化處理，形成影像背景圖； 第五步，使用CASS、Arcgis及VirtuoZo軟件人工跟蹤框架要素數(shù)字化，最終形成數(shù)字線劃地圖。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第一步中，DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程包括 A數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 將所有I :500地形圖轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的dwg格式，如果坐標(biāo)系不一致，應(yīng)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系至1954北京坐標(biāo)系，使之統(tǒng)一，再將所有的地形圖拼接處理；未覆蓋部分使用RTK全野外實測TIN要素作為補充，以使TIN要素覆蓋全測區(qū)并適當(dāng)外擴300-500米的范圍； B提取TIN要素 在I :500、1 :2000,1 :5000,1 :10000地形圖中提取等高線，高程點、地性線、水涯線、高速公路、堤壩等地形地貌要素，未覆蓋部分RTK全野外實測TIN要素作為補充； C高程檢查及補充 檢查高程點的合理性及各要素高程值的正確性；被破壞山體部分，如果原來存在等高線的應(yīng)刪除相應(yīng)部分的等高線，并繪制坡腳線；斜坡坡腳線、陡崖崩崖崖腳線、山腳線等，必須分別賦予合理高程值，并參與TIN的構(gòu)建，保證TIN的精度符合相關(guān)要求； D生成TIN 利用第二步提取的TIN要素生成TIN ;為了保證測區(qū)邊緣DEM的精度，生成TIN的范圍必須大于測區(qū)范圍，為此盡可能由測區(qū)范圍生產(chǎn)一個TIN數(shù)據(jù)集，若要分塊，塊間必須有300米以上的重疊范圍；測區(qū)邊緣需將范圍向外擴大300米以上； E檢查TIN 檢查生成的TIN是否采用了規(guī)定的數(shù)據(jù)內(nèi)容，檢查三角網(wǎng)是否存在平三角形，以及三 角網(wǎng)的合理性是否與地形線一致；也可將TIN要素集與生成的TIN疊合在三維環(huán)境中檢查其正確性，如發(fā)現(xiàn)問題則退回上一工序修改原始數(shù)據(jù)，必要時增補高程點重新構(gòu)建TIN模型； F生成Grid TIN檢查無誤后內(nèi)插生成DEM數(shù)據(jù)，生成Grid后將Grid生成的等高線與原始等高線疊合檢查，內(nèi)插高程點與相鄰高程點比較，看中誤差是否達到要求，如發(fā)現(xiàn)問題，重新檢查修正TIN數(shù)據(jù)，直至滿足要求。
3.如權(quán)利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第二步中，使用遙感數(shù)據(jù)處理軟件導(dǎo)入衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)，RPC參數(shù)及測區(qū)DEM數(shù)據(jù)，從I :500地形圖上采集相當(dāng)數(shù)量且均勻分布的同名點作為影像糾正控制點，使用有理多項式函數(shù)糾正模型，選取相應(yīng)的傳感器模型進行數(shù)字微分正射糾正。
4.如權(quán)利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第三步中，數(shù)據(jù)融合方法采用主成份變換法、乘積法、比值法或小波變換法；融合的過程中，選擇合適的波段組合進行融合以達到美觀容易解譯的目的，如采用(1，2，3)波段融合出的影像色彩比較接近真彩色，而采用(I，4，3)波段融合出的影像色彩為假彩色。
5.如權(quán)利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第四步中，融合好后應(yīng)進行鑲嵌及勻光處理，以減少不同時相影像的差異。
6.如權(quán)利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第五步中，使用CASS、Arcgis及VirtuoZo軟件將正射影像圖按一定的比例插入工作區(qū)中，然后在圖上進行相應(yīng)信息要素采集；采用半自動或者人機交互方式提取線劃要素，包括建筑物、道路、湖泊，可大大提高作業(yè)效率；信息要素采集結(jié)束后，進行地名、山體、道路、河流、行政區(qū)要素名稱的注記，并將相鄰區(qū)塊的地圖進行接邊處理，然后進行I :10000標(biāo)準(zhǔn)分幅，加圖廓要素，則完成標(biāo)準(zhǔn)的I :10000數(shù)字線劃地圖的生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數(shù)字線劃地圖方法，包括以下步驟第一步，建立衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)、RPC參數(shù)、DEM數(shù)據(jù)；第二步，將上述三者進行數(shù)據(jù)正射糾正，形成數(shù)字正射影像圖；第三步，數(shù)據(jù)融合，形成彩色影像圖；第四步，影像美化處理，形成影像背景圖；第五步，使用CASS、Arcgis及VirtuoZo軟件人工跟蹤框架要素數(shù)字化，最終形成數(shù)字線劃地圖。本發(fā)明利用多波段遙感影像，采用基于DEM和GPS控制點的微分糾正技術(shù)，使用軟件進行影像糾正，提高影像的正射糾正幾何精度。采用星歷參數(shù)和物理成像模型相結(jié)合的衛(wèi)星影像定位技術(shù)和基于差分GPS/IMU的航空攝影技術(shù)，實現(xiàn)對無控制點或稀少控制點地區(qū)的影像糾正。
文檔編號G09B29/00GK102855810SQ20121032117
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者張新華, 張若煜 申請人:紹興文理學(xué)院