利用有理函数模型实现QuickBird影像的正射纠正.doc

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1、利用有理函数模型实现QuickBird影像的正射纠正作者简介：王明孝（1964-），男，甘肃武威人，68029部队高级工程师，博士研究生，主要从事模式识别、遥感信息处理、作战指挥方面的研究。翟辉琴（1972-），女，甘肃兰州人，68029部队工程师，硕士研究生，主要从事模式识别、遥感信息处理方面的研究。王明孝翟辉琴曹学诚68029部队摘要：本文利用有理函数模型和DEM数据，实现了QuickBird影像的正射纠正，并利用外业测量成果，对纠正的精度进行检查。得出结论：对没有大比例尺DEM数据的特殊地区，使用快鸟卫星影像进行大比例尺正射影像制作，可以达到较高的精度。关

2、键词：有理函数模型;正射纠正;QuickBird影像前言　　随着社会经济的高速发展，制作大比例尺电子地图的需求越来越大，传统的大比例尺地图制作方法，如野外量测成图、航测法等，由于成本高，生产周期长，更新周期长，不能很好的满足社会各行业的需要。　　2001年10月18日美国数字全球（Digitalglobe）公司成功发射了商用高分辨率卫星快鸟（Quickbird），地面分辨率达0.61米，可与航片媲美，且成本低，精度高，更新周期短，使卫星遥感影像逐渐成为制作大比例尺地图的主角。　　2006年开始，兰州军区测绘信息中心利用快鸟卫星影像制作完成了怒江流域1：10000

3、电子地图。本文结合1：10000电子地图制作，着重从QuickBird影像的正射影像制作方面作一介绍，并对快鸟数据的优缺点进行一定的分析。一、影像作预处理[2]①数据情况：所提供的原始QuickBird影像是一个16位量化的条带多块TIF连续影像，由于成像时间和天气等因素的影响，若不进行处理，生成正射影像会产生拼接缝，因此首先要进行影像预处理。②影像预处理：对影像中的云、灰度进行处理，使其尽量减少对地物判读的影响；对相邻影像进行色调调整，保证两边影像色调和地物阴影一致，尽量做到无缝拼接。③TIF影像拼接：根据分块影像的UTM坐标，进行多块TIF影像粗拼接。④TI

4、F影像分割：计算拼接后影像的数据量，并按照所生成的每幅正射影像数据量最大不超过500MB进行分块编号后,直接生成lit文件。⑤将原始影像重新进行色调调整，获得最佳目视效果。⑥影像融合：选用主成分变换方法融合，使融合后的数据既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率。先合并红、绿、蓝和红外波段，生成2.4m分辨率的彩色影像，融合后去掉红外波段只保留红、绿、蓝波段。选择合适的波段顺序，生成0.61m分辨率的天然色彩色影像。二、利用有理函数模型实现正射纠正的基本原理2.1有理函数模型的正解形式有理函数模型（RationalFunctionModel，简称

5、RFM，下同）是将像点坐标表示为以相应地面点空间坐标为自变量的多项式的比值[3,4]，即：（1）其中，为（）普通多项式，最高不超过3次，形式如下：式中的多项式系数，……，称为有理函数系数（RationalFunctionCoefficients——RFCs）。RFCs一般表示为LINE_NUM_COEF_n，LINE_DEN_COEF_n，SAMP_NUM_COEF_n，SAMP_DEN_COEF_n（n=1,2,……20）的形式。式（1）中的（，）和（，，）分别表示像点坐标和地面点坐标经平移和缩放后的标准化坐标，取值位于（－1.0～＋1.0）之间，其原理为：（

6、2）其中，（，，，，）为标准化的平移参数，（，，，，）为标准化的比例参数，是某点的高程，由DEM内插求得。RFM采用标准化坐标的目的是减少计算过程中由于数据数量级差别过大引入的舍入误差,从而造成矩阵病态。RFM中的物方坐标可采用任何坐标系统，但考虑到卫星影像的地面覆盖范围很大，故一般采用地心坐标系。像点坐标采用像素坐标系，地面坐标则采用WGS84大地坐标系，即大地经度、大地纬度和大地高，其中和以度为单位，以米为单位[5]。2.2正解有理函数的数学模型推导令：则有：将，代入到（1）式中，整理得：令：，，则：(3)将(3)的两个方程按照Tailor公式展开至一次项：

7、(4)可以得到方程组:(5)2.3主要实现过程（1）输入正射影像比例尺（1：10000）、正射影像像元尺寸（0.06mm）。选取相应的分带方式3度带、快鸟影像RPB文件、点位文件（上述TIF影像拼接/分割的lit参数文件）、数字高程模型DEM文件、起始分块数进行纠正。由于怒江测区地面起伏较大，必须利用DEM数据内插出地面点的高程,然后由像点坐标和地面点的高程坐标以及有理函数系数，来确定地面点的平面坐标。即先求得地面点的初值(，)，由(，)内插计算。将地面点初值带入方程组中，进行迭代求解出；再由新的内插出新的值，将新的值再代入方程组作循环计算，得出更新的和值，如此

8、反复，直到计算结果满足精