專利名稱：一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測繪技術領域，特別與一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖的方法有夫。
背景技術：
測繪是社會經濟發(fā)展和國家建設的ー項基礎性工作，是準確掌握國情國力，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50年代，隨著科學技術的發(fā)展，遙感資料的獲取技術也在迅速的發(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也取得了飛躍的進步。在此基礎上，利用高分辨率衛(wèi)星影像數據，通過遙感影像內在的信息研究處理，提取運用制圖信息，越來越多的應用于各個領域。 在實際應用中，利用衛(wèi)星影像圖制作數字線劃圖的精度取決于基礎背景底圖質量，而背景底圖又與影像的時空分辨率密切相關。除影像原數據的現(xiàn)勢性和地面分辨率外，影像數據處理選用的糾正模型、數學基礎、精度分析和質量控制至關重要，直接影響數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上，對利用衛(wèi)星影像圖制作數字線劃地圖的技術與方法、利用衛(wèi)星影像糾正軟件提高數字線劃地圖精度的方法以及提高數字線劃地圖生產速度的方法進行了研究，提出了一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，本案由此產生。

發(fā)明內容
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，使用軟件進行影像糾正，提高影像的正射糾正幾何精度。采用星歷參數和物理成像模型相結合的衛(wèi)星影像定位技術和基于差分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)明通過以下技術方案來實現(xiàn)
一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，包括以下步驟
第一歩，建立衛(wèi)星原始數據、RPC參數、DEM數據；
第二步，將上述三者進行數據正射糾正，形成數字正射影像圖(DOM)；
第三步，數據融合，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字化，最終形成數字線劃地圖。本方案通過下述步驟進行完善
所述的第一歩中，DEM數據生產過程包括
(I)數據準備將所有I :500地形圖轉換成統(tǒng)ー的dwg格式，如果坐標系不一致，應轉換坐標系至1954北京坐標系，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刪除相應部分的等高線，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的構建，保證TIN的精度符合相關要求；
(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);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)范圍生產ー個TIN數據集，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)定的數據內容(等高線、高程點、特征線、水涯線等)，檢查三角網是否存在平三角形，以及三角網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據，必要時增補高程點重新構建TIN模型；
(6)生成Grid
TIN檢查無誤后內插生成DEM數據，生成Grid后將Grid生成的等高線與原始等高線疊合檢查，內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數據，直至滿足要求。所述的第二步中，使用遙感數據處理軟件導入衛(wèi)星原始數據，RPC參數及測區(qū)DEM數據，從I :500地形圖上采集相當數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糾正模型，選取相應的傳感器模型進行數字微分正射糾正。所述的第三步中，數據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標準分幅，加圖廓要素，則完成標準的I :10000數字線劃地圖的生產。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)星影像圖生產數字線劃地圖(本項目成果為1:10000地形圖)的生產エ藝流程，解決正射糾正中，多景、多時相原始影像數據批量糾正的質量和速度控制、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)星影像圖生產數字線劃地圖(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，使用軟件進行影像糾正，提高影像的正射糾正幾何精度；采用星歷參數和物理成像模型相結合的衛(wèi)星影像定位技術和基于差分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。
具體實施例方式結合附圖
，對本發(fā)明較佳實施例做進ー步詳細說明。一、坐標系
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，平面坐標系采用1954北京坐標系，高程基準采用1985國家高程基準。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)星原始數據、RPC參數、DEM數據；
第二步，將上述三者進行數據正射糾正，形成數字正射影像圖(DOM)；
第三步，數據融合，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字化，最終形成數字線劃地圖。上述步驟中的具體化技術點
ニ、DEM生產
數字高程模型(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(Grid)與不規(guī)則三角網(TIN)等。考慮存儲和使用的方便性及通用性，本項目采用由TIN內插生成規(guī)則矩形格網DEM，文件格式為*. img。為提高影像正射糾正精度，格網間距要求為2. 5米。I. TIN構建要素的提取
(I)用于構建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建TIN模型。(3)圖上平均大于10毫米寬的河流水涯線應采集，圖上平均大于100mm2的水庫、湖泊、魚塘應采集。平地靜止水域根據水位統(tǒng)ー賦高程值，山地、河流根據地形梯度下降分段賦值，然后參與構建TIN模型。2. DEM生產技術要求
(I)DEM數據形式為規(guī)則矩形網格，格網間矩為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必須在四周適當向外擴300-500米。(2)平面坐標系采用1954北京坐標系，高斯-克呂格投影，按3度分帯。高程基準采用1985國家高程基準。(3) DEM格網點內插中誤差不能大于下表
權利要求
1.一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，建立衛(wèi)星原始數據、RPC參數、DEM數據； 第二步，將上述三者進行數據正射糾正，形成數字正射影像圖； 第三步，數據融合，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字化，最終形成數字線劃地圖。
2.如權利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第一步中，DEM數據生產過程包括 A數據準備 將所有I :500地形圖轉換成統(tǒng)一的dwg格式，如果坐標系不一致，應轉換坐標系至1954北京坐標系，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刪除相應部分的等高線，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的構建，保證TIN的精度符合相關要求； 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)范圍生產一個TIN數據集，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)定的數據內容，檢查三角網是否存在平三角形，以及三 角網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據，必要時增補高程點重新構建TIN模型； F生成Grid TIN檢查無誤后內插生成DEM數據，生成Grid后將Grid生成的等高線與原始等高線疊合檢查，內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數據，直至滿足要求。
3.如權利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第二步中，使用遙感數據處理軟件導入衛(wèi)星原始數據，RPC參數及測區(qū)DEM數據，從I :500地形圖上采集相當數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糾正模型，選取相應的傳感器模型進行數字微分正射糾正。
4.如權利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第三步中，數據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.如權利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，其特征在于 所述的第四步中，融合好后應進行鑲嵌及勻光處理，以減少不同時相影像的差異。
6.如權利要求I所述的一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，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標準分幅，加圖廓要素，則完成標準的I :10000數字線劃地圖的生產。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于利用衛(wèi)星影像圖進行數字線劃地圖方法，包括以下步驟第一步，建立衛(wèi)星原始數據、RPC參數、DEM數據；第二步，將上述三者進行數據正射糾正，形成數字正射影像圖；第三步，數據融合，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字化，最終形成數字線劃地圖。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，使用軟件進行影像糾正，提高影像的正射糾正幾何精度。采用星歷參數和物理成像模型相結合的衛(wèi)星影像定位技術和基于差分GPS/IMU的航空攝影技術，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:紹興文理學院