基于ERDAS航空影像的单片正射纠正

基于ERDAS航空影像的单片正射纠正
王芳霞
摘要：介绍利用遥感图像处理系统ERDAS IMAGINE对单张航片进行正射纠正的原理、方法，纠正过程中应注意的问题及用此方法生产正射影像的优点和应用前景。
关键词：正射影像 纠正 遥感 影像处理
1 引言
随着数字化技术和城市建设的飞速发展，传统的测绘产品已不能满足各个行业高速发展的需要，高分辩率实时性好的数字测绘产品已逐渐替代了原先的传统测绘产品。数字正射影像地图就是其中一种重要的产品，所谓正射影像，指改正了因地形起伏和传感器误差而引起的像点位移的影像。数字正射影像不仅精度高，信息丰富，直观真实，而且数据结构简单，生产周期短，能很好的满足社会各行业的需要。利用摄影测量的方法生产正射影像，要求有准确的外业控制资料，且耗时耗力，遇到某地区没有现成的DEM，又没有带高程信息的地形图可供利用时，其不失为一种很好的方法。但若有现成DEM可供利用，则可采用单片数字正射纠正方案，该方案不仅可以省一道很费人力物力的工序，而且还可根据相片本身的重叠度，进行隔片纠正，从生产成本和速度上大大提高了生产效率，本文就是基于这种思路，介绍基于遥感图像处理系统ERDAS来进行航片正射纠正生产正射影像的方法。
2 正射纠正的原理和方法
2.1原理：
数字正射纠正的实质就是将中心投影的影像通过数字元纠正形成正射投影的过程，其原理是将影像化为很多微小的区域，根据有关的参数利用相应的构像方程式或按一定的数学模型用控制点解算，求得解算模型，然后利用数字元高程模型对原始非正射影像进行纠正，使其转换为正射影像。注意纠正时尽量利用影像中心区域的影像，而避免利用影像边缘的影像。
2．2正射纠正的工艺流程如下：






2.3正射纠正的方法
2.3.1资料准备
搜集与纠正地区相关的各种控制点坐标资料，纸图、栅格资料，（已具有坐标信息）、DEM、本摄区航摄鉴定表等相关资料，准备利用数字微分纠正的方法进行正射纠正。
2.3.2纠正方法
利用专业遥感影像处理软件ERDAS提供的正射纠正模块进行纠正，纠正过程为：

（1）输入航摄参数：进入ERDAS航空影像正射纠正模块后，严格按照航鉴表提供的参数输入各项参数，注意高程模型文件必须是ERDAS内部资料格式*.img，且其投影应和参考影像的投影一致。
（2）确定内定向参数
根据航片的实际情况，选择框标类型为四角框标或四边框标或边角框标，测定四个或八个框标点，输入对应的图像坐标，计算内定向误差（error），若error<1，则表示内定向成功，可以进行后面的操作。若error>1，则需分析原因，重新定向，直到error<1为止。
（3）设置投影参数
根据需要，定义参考栅格影像、待纠正影像投影参数，注意两者投影参数应严格一致。进一步定义地图坐标单位（map units）为米（meters）,定义完这些参数以后，另存为模型文件*.gms，以便纠正后面航片时调用。
（4）采点纠正
分析已有资料，如果已经通过GPS测量、或摄影测量、或常规外业控制测量、或其它途径获得了足够的控制点坐标资料，则可直接保存为ERDAS IMAGINE的控制点文件格式或ASCII数据文件，采取文件采点模式，直接在数据文件中读取控制点坐标来进行纠正。如果已经拥有需校正区域的数字地图、或经过校正的图像、或注记图层资料，则可采用窗口采点的模式进行纠正。本例地区以1：10000栅格地图作为地理参考，在其上选取若干参考点作控制点，在航片上选取相应同名点，选点时注意选在特征明显的地方，不能太靠近影像边缘，点位元分布应均匀。ERDAS自动解求模型，计算中误差、残查及控制点X 、Y坐标值误差。根据实际情况确定残差限差，一般航片纠正残差限差小于3米即可，以保证纠正后影像不变形为基准。
（5）航空影像重采样
重采样过程就是根据未校正图像像元值计算生成一幅校正图像的过程。ERDAS重采样常用三种方法：邻近点插值法（Nearest Neighbor）、双线性插值法（Bilinear Interpolation）、立方卷积插值法（Cubic convolution）,采用邻近点插值法进行重采样，速度快，效果也比较好（采样过程中忽略零值）。
经过上面一系列的处理后，一幅具有坐标系统和投影信息的正射影像就生成了，检验图像校正的结果，若满足要求，本张航片正射纠正完成，即可进行下一张航片的纠正。
2.4生成数字正射影像地图
所需航片纠正完成后，根据需要裁切，利用ERDAS8.5输出具有头文件*.TFW的TIF文件，在PhotoShop下进行灰度处理，使灰度基本一致，再输入到ERDAS中，镶嵌生成一整幅DOM，然后根据所需图幅的坐标，按坐标裁切，生成图幅正射影像DOM。再进行图幅整饰，生成数字正射影像地图。
3纠正中应注意的问题
（1）纠正过程中，各种参数的选取一定要准确，不能有丝毫马虎。
（2）航片重叠度一般为65%左右，纠正中根据情况可采用隔片纠正的方法，而不必每片都进行纠正，这样可节省大