遥感影像数据投影变换方法和应用探究

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1、遥感影像数据投影变换方法和应用探究摘要：针对GIS遥感影像数据投影变换特点，对影像数据变换的金字塔中间图像、分块仿射变换、最临近内插等技术与方法进行了研究。着重阐述了遥感影像数据投影中的难点，提出了影像投影优化的研究思路及关键技术，解决了投影中遇到的主要问题。最后通过项目实践验证了影像投影变换技术在中海油GIS平台中的应用效果及意义。关键词：GIS；遥感影像；投影变换；海洋石油中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：1672-7800（2013）006-0134-02作者简介：杨建钦（1982-），男，硕士，中海油研究总院信息数据中心软件工程师，研究方向为信息系统设计与开

2、发。0引言GIS由于其图形直观展示、空间查询计算、集成各专业数据等技术特点，在海洋石油领域得到了广泛应用。遥感影像数据作为GIS数据的一种重要组织和存储方法，由于其获取的方便、经济、大范围等特点，并且能够为决策提供更强的时效性信息，从而成为GIS平台很重要的数据来源[1]。7遥感影像数据组织为栅格像素矩阵形式，为了很好地与二维矢量数据一样在GIS平台的不同投影下显示，栅格数据的投影问题是无法回避的技术难题。如何精确、高效地进行栅格数据投影是本文研究的重点。本文提出了一种栅格地图投影变换优化方法，运用了金字塔技术、中间图像技术、多线程技术及分块仿射技术，综合提高了栅格数据投影显示的效

3、率，并使用最近内插技术进行了栅格数据的重采样，提供了具体思路和实现流程。利用本文提出的方法可以优化栅格影像地图投影变换。1栅格投影特点及技术研究1.1栅格投影变换难点栅格数据是按网格单元的行与列排列，是具有不同灰度或颜色的矩阵数据。栅格投影变换是从一种矩阵排列到另一种矩阵排列变形的过程。栅格地图投影变换使用到的优化技术方法是本文研究的核心内容。目前基本方法为解析变换法[2]。即找出两投影间的解析关系式，即{xi，yi}→{Xi，Yi}。常用的数值解析变换法存在以下3个问题：（1）海量遥感数据的广泛应用，使得计算机显示效率低。随着遥感影像数据的分辨率逐步提高，高分辨率数据量呈几何级增

4、长。利用金字塔技术能实现遥感影像的快速搜索与显示，具有局部图像快速更新、图像无缝连接等优点，但在显示效率上还有优化空间。7（2）遥感影像数据量大、投影效率低，投影算法复杂。按逐个像素进行投影的效率极为低下，特别是在图像漫游显示过程中，不断读取硬盘中的数据在所难免，因此需要解决的是如何尽量减少这种硬盘操作时的读取数据量及读取次数。（3）准确率低。图像的重采样是研究栅格投影变换后图像修补的主要算法，在新的图像长宽下，对变换后的结果进行评估和分析，确定变换结果。1.2研究思路及关键技术1.2.1研究思路与方法如何解决海量数据的显示问题，如何高效地进行遥感影像数据的投影，基本思路如图1所示

5、。（1）对于栅格地图投影变换，处理的对象是原始影像通过金字塔分级切片以后的瓦片图像，所以栅格投影变换可以看作是瓦片从一个平面到另一个平面的变换[3]。通过当前屏幕大小找到屏幕范围下的瓦片文件作为中间图像，按当前投影存入文件缓存中。（2）针对每一个瓦片进行投影变换，为提高效率采用多线程和分块映射的方法[4]。并重新计算仿射后瓦片新的长度和宽度，采用像素映射按位置对应关系进行投影。（3）最后按插值算法重采样进行空白修补，分边缘修补及整体修补两种方法。1.2.2中间图像技术7成熟的瓦片地图金字塔模型是一种多分辨率层次模型，一般思路是从瓦片金字塔的底层到顶层，按分辨率由高到低的次序，以文件

6、瓦块的方式分层存储。快速找出具体瓦片的位置即层名及文件名，作为中间图像放入文件缓存中，再进入下一步的投影变换[5]。在中间图像中，不只是简单地将原始遥感图像进行分块后存储，而是在建立中间图像过程中，属性数据与图像数据分别存放在两个文件，文件命名规则以投影代号—层号—纬度代号—经度代号的规则编码组成。建立了分级中间图像后，就可以实现所有格式图像的统一显示和处理，从而大大降低了图像处理系统的开发工作量和程序代码量，也使得开发人员可以集中精力开发针对中间图像的处理。1.2.3分块仿射技术每一个瓦片图片投影变换，通常是对瓦片每一个像素进行像素级的一个个投影算法的变换，由于投影算法本身比较复

7、杂，效率相当低。这里采用分块仿射技术，先按等大小分块，计算每块的大地坐标，再针对每一小块像素点投影后坐标进行插值计算大地坐标。在具体设置影像数据块大小时，为了配合金字塔技术，通常数据块的宽、高取为2的整数幂，本文的影像数据块划分大小为m_oldRow/_DEG@m_oldRow/_DEG。这种分块仿射技术使得投影的效率大幅提高，提高了_DEG倍。1.2.4最临近内插技术7由于考虑到图像效率问题，这里采用了简单的像素映射填充法。映射算法是逐像素、逐行地产生输出图像。即设