WorldView—2核线影像立体测图探讨

李若溪

摘要：随着地理信息技术的不断发展和进步，卫星遥感影像立体测图工作受到了相关领域工作人员和专家学者的普遍重视，WordView—2凭借多光谱、全色影像数据来源，通过小波—主成分分析、主成分分析、HCS以及高通滤波等不同的融合方法开展实验，并对融合效果进行了定量评价以及定性评价，WordView—2在立体测图中的运用能够保证影像空间细节表现力的不断提升，还能够让多光谱影像所具有的光谱信息能够得以保持，通过WordView—2得来的融合影像数据或者资料有着较高的质量。本文主要对立体遥感影像核线理论进行分析和探讨，并在此基础上对WordView—2影像立体测图数据预处理相关要点进行阐述。

关键词：WordView—2；核线影像；立体测图

卫星遥感影像大都属于线阵推扫式的一种成像模型，其分辨率的不断提升对于遥感影像数字测图的研究有着相对重要的意义。[1]和传统匡幅式测量存在差异的地方是线阵CCD所有扫描都要具备较为独立的外方位元素，这就让高分辨率遥感影像核线模型不再呈现出直线状态，而是显示为双曲线。

一、立体遥感影像理论分析

（一）数字摄影测量影像核線

摄影测量影像是通过双心透视投影理论而得以成像，例如下图所示，使用O表示左摄影中心，O表示右摄影中心，按照透视几何原理来分析，只要能够在摄影过程中保证同名光线能够达到对对相交的要求，左右像片所具有的重叠区域能够形成一定的立体效果。在解析摄影测量立体测图仪器工作过程中，通过光源来替代传统的摄影中心，并于底片面上进行像片安装，通过透视中心、目标点、像点等三点共线的基础，利用调节机械传导杆就能够保证摄像过程中的像片外方位元素得以恢复，从而实现立体观察。

立体成像通过对人眼视差所诱发的立体感特征的运用，能够对根据实际比例缩小的地面模型加以观察。[2]当使用到数字摄影进行测量时，要能够在计算机屏幕上面达到立体观察的实际效果，还要能够处理航空影像，并对人眼所生成的立体效果加以模拟，从而让左右眼能够看见的影像资料集中在相应的眼部区域。在进行红绿眼镜或者液晶闪闭功能眼镜配戴之后就能够得以实现。还需要解决的问题就是计算机屏幕类似于单位平面，所有影像在进行常规摄影时难以和摄影基线实现平行，线面之间会存在微小的一个夹角，两个像平面也会出现一个微小的夹角，这些像片和夹角的外方位元素存在相对密切的关系。而左右像片要能够显示在计算机平面之上，并从根本上消除人眼存在的是视差，对影像内外方位元素进行计算，通过重新对影像进行重新采集而形成水平核线影像，保证立体测图工作的顺利完成。

图一 摄影测量核线几何

（二）线阵推扫式卫星影像核线几何

很多航空摄影测量影像都是通过面阵得来，在实际成像时也只有单一的摄影中心，线阵CCD推扫式影像从根本上分析为多中心投影，这些不同的投影中心并非是直线进行。而多中心立体则会让过去的双心立体受到挑战，由于人眼在实际观察时类似于双心透视投影，每一条扫描线在不同的曝光点都具有不同的摄影姿态或者透视中心，所以，扫描线的外方位元素存在一定的差别。在对线阵扫描影像核线进行重新定义时，类似于图二所示，光线于O点出发，经过左像投影中心，并在左像P点成像，若把光线的所有点都在右像进行投影时，这些点所具有的投影轨迹将会于右像形成弯曲的一条线，并将其定义为P像点核线。

图二 线阵传感器核线几何模型

二、WordView—2影像立体测图要点分析

（一）数据辐射校正

遥感器在获得地物相关信息过程中会受到气溶胶、大气、云粒子等不同物资的散射或者吸收影响，从而导致传感器在接收相关信息时会出现非目标地物的信息，光谱反射两和地面真实物资反射率存在一定的差别，导致辐射失真，对影像应用效果以及质量产生显著的影响。[3]在定量遥感兴起的作用下，尤其是通过多传感器、多时相遥感数据实施土地利用覆盖变换研究等需求，让减少或者消除这些影像逐渐成为不可忽视的工作。大气辐射校正的目的就是尽可能消除天空漫反射、大气透射因素可能对影像质量造成的影响，并把传感器的实际测量值转变成地物真实有效的反射率，这一过程还包括大气校正和辐射定标等工作环节。

其中FLAASH纠正模块式通过辐射传输模型代码、MODTRAN4等得以实现，其波段处理范围包括近红外波段和可见光，主要是针对不同影像数据实施大气校正，尽可能消除大气可能会对反射光谱造成的影响，保证地表反射率更加真实。本文通过对FLAASH大气校正模型的使用，来对遥感影像大气辐射校正实现方法加以研究，得出辐射校正前后不同的影像图。

图三 辐射校正前后影像对比图

在辐射定位过程中，就是对遥感器所有探测器输出数值和探测器对应的地面辐射亮度定量关系加以建立，在近红外波段、可见光波段，把传感器所相应的实际DN数值转变成能够对地表反射率进行反映的图像，对于WordView—2影像以及Quick—Bird影像进行分析之后，不难发现二者具有相似的波段设置或者成像特征，所以，二者较为相似。[4]

（二）做好多光谱影像几何校正工作

在WordView—2实际运用过程中，多光谱和全色影像在融合之前需要能够让二者的吻合度达到标准要求，从而满足生产的需求。但是，实际获得影像大都无法满足要求，此时就要能够通过全色影像作为基准影像，通过多光谱影像几何精校正。造成不吻合的现象的原因可能是遥感图像在影像旋转、平移、缩放等因素的影响。[5]通过对上述相关因素的分析，不难发现要想能够实现遥感影响的正确性，就要能够保证影像像元和地物实现一致，并对影像资料实施几何校正。使用几何静校正的方法不需要对传感器参数或者高程信息加以考虑，只需要使用地面控制点所具有的GCP对不同因素诱发的遥感图像几何畸变加以校正，通过把不同的影像空间元素转变到基准空间，达到精校正的目的。

结语：

本文通过对以WordView—2技术作为支撑的高分辨遥感影像单片定位技术理论支持和实际运用要点进行分析和探讨之后，发现该项技术术语便于推广、简单易行的立体测图技术之一，在实际运用过程中减少了立体摄影测量中的核线匹配以及三角测量等较为繁琐的工序，从而提升了测图的数据更新速度以及工作效率，节省了在对立体像进行购买的成本，并在确定侦查目标、基础测绘更新等项目中发挥着不可替代的功能和作用。

参考文献：

[1]倪卓娅，甘甫平，周萍，霍红元. 面向对象的那曲WorldView-2影像的分类[J]. 遥感信息，2011，06：114-118.

[2]陈利，林辉，孙华. 基于WorldView-2影像城市绿地信息提取研究[J]. 西北林学院学报，2014，01：155-160.

[3]朱红，刘维佳，张爱兵. 光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势[J]. 现代雷达，2014，06：6-12.

[4]唐焕丽，刘凯，艾彬，柳林. WorldView-2遥感影像融合方法对比研究[J]. 北京测绘，2013，05：1-7.

[5]宋杨，李长辉，林鸿，丘广新，周婉娴. 利用ADS40立体影像建立一体化数字线划图生产体系[J]. 测绘科学，2012，03：168-170.