4.1 影像色调调整7

4.2 影像镶嵌7

5．成果整理8

一、卫星数据介绍

KeyHole是美国侦查卫星系列，主要用于军事方面，目的在于对苏联、中国及其他美国潜在对手境内的详细侦查。KeyHole共研制和发射了13种类型的卫星，从1959年开始直至1986年共计约930000幅历史遥感影像。

美国自1960年8月发射世界上第一颗照相侦察卫星以来，执行了很多侦察卫星计划，主要是用于代替高空侦察机来了解前苏联的军事实力。例如：CORONA。计划的卫星最初的主要目的就是确定前苏联正在以多快的速度生产远程轰炸机、弹道导弹数量以及防空体系(包括截击机和地空导弹发射场等)的部署情况。美国光学照相侦察卫星大体上分成三代，即KH-1～6为第一代光学照相侦察卫星，因为它们都使用差别不大的全景式相机或画幅式相机；而KH-7～9为第二代，卫星所携带的遥感器有了质的飞跃，对军事目标判别有重要意义。其中早期的KH-1、KH-2、KH-3和KH-6携带单一全色相机，KH5装有单一框幅相机，而晚些的KH-4、KH-4A和KH-4B则装有前视和后视两个相机。Keyhole卫星中 KH-9有3种轨道机动方式，即水平机动、垂直机动和规避机动，其中规避机动主要用于躲避敌方卫星的袭击。所有的Keyhole影像都是胶片状的，飞行的轨迹可以平行或垂直纬度带。

1995年克林顿总统发布了总统令，解密美国第一代照相侦察卫星拍摄的照片。包括科罗纳、氩计划和火绳卫星，于1960至1972年间拍摄的约86余万景卫星照片。主要为黑白胶片和少量的彩红外胶片。分布范围遍及全球，集中分布在东欧和亚洲。2002年美国又解密了包括KH-7侦察卫星和KH-9制图卫星于1963年至1980年间拍摄的5万景影像，影像比例尺和质量变化不定。

1963～1967年共发射的36颗KH-7是第1种真正的详查型卫星，每颗星用两个回收胶卷舱将胶卷送回地面，分辨率为0.6米，但工作寿命一般为5天，主要用于侦察前苏联当时的新式SS-7、8洲际弹道导弹。

卫星系统

KH-1--4

KH-4A

KH-4B

KH-5

KH-6

KH-7

KH-9

存档时间

1959'-1963'

1963'-1969'

1967'-1972'

1961'-1964'

1963'

1963'-1967'

1971'-1984'

影像类型

全色

全色

全色

全色

全色

全色

全色

卫星高度

166-463

185

150

322

172

变轨

变轨

分辨率（米）

7.5

2.7

1.8

138

1.8

0.6

6

单景面积

15*209-41*579

17*231

13.8*188

482*482

12*64

20*38

160*270

胶片宽

70mm

70mm

70mm

5in

5in

18in

18in

放大能力

16

16

8

16

10

21

18

胶片分辨率

50-100

120

160

30

160

200

120

帧（厘米）

2.18*29.8

2.18*29.8

2.18*29.8

4.5*4.5

4.5*25

4.5*25

4.5*25

焦距（英寸）

24

24

24

3

66

60

59.8

二、项目技术总结

1. 项目概述

荆州市遥感影像图制图项目生产，其主要工作内容为以自有1:5万比例尺数字地形图为基础，利用KeyHole系列卫星于20世纪60年代拍摄的历史遥感影像为数据源，使用遥感图像处理软件进行配准、拼接、纠正、调色、镶嵌及裁切等处理，制作全市域1.8米分辨率的历史遥感影像图。

1.2 范围和任务量

作业区为整个荆州市范围，工作区包含11景KeyHole遥感卫星数据，总面积约16.7万平方公里。作业区具体情况如下:

图1-1 作业区

图1-2 卫星数据分布图

本项目的起止时间为：2017年10月10日至2017年10月23日。为保证本项目的顺利实施，公司安排专人负责，实施生产全过程质量控制，探求新方法、新技术、新工艺来提高生产效率。共投入作业人员4名，DELL T5500工作站4台，Erdas 2014软件2套，PCI Geomatics 2012软件2套， PhotoShop CS6软件2套， ArcMap 10软件1套， Microsoft Office 2007软件1套。

由于甲方未提供控制资料，根据我司相关作业流程规定,采用我方自有的1:50000数字地形图为控制、纠正基础，对作业区的卫星影像进行配准、拼接等预处理，并对预处理后的影像进行纠正、调色、镶嵌及裁切等，完成历史遥感影像图的制作。其流程为：

图2-1 总体技术流程图

3. 影像处理

主要对影像数据、控制资料等基础资料做相应的检查和处理，为数字影像图制作提供完整的基础资料。经检查,数据覆盖不全,左右均有缺失,与甲方沟通后确认不再增加数据,以当前数据范围为准。

图3-1影像数据检查示例

3.2 影像预处理

采用ARCGIS软件进行单景影像不同分块之间的配准，配准误差不超过1个像素。

图3-2 配准数据构成图

1）拼接后影像能清晰表现地物特征，无重睑、勾边等现象。

2）能清晰表现地物纹理信息，能突出主要地物。

3）影像光谱特征真实、准确、无光谱异常。

4）各种地类特征明显，边界清晰，通过目视解译可以区分。

5）影像色调均匀、反差适中。

图3-3 拼接匀色效果图

3.3 几何纠正

以已有的1:50000比例尺数字地形图为基础，采用几何多项式模型，对KeyHole历史遥感影像进行几何纠正。几何纠正成果采样间隔为1.8米，方法采用双线性内插法。

本任务区内共有1:50000数字地形图119幅，如图3-4所示。

图3-4 控制资料分布图

纠正模型采用几何多项式模型。

采用ERDAS 2014软件进行单景几何纠正，相邻单景之间选取一定数量的连接点，保证景与景之间的接边精度，方便后期镶嵌作业。

1）打开ERDAS软件，点击工具条上的Viewer按钮，通过Open打开影像文件。

2）通过Data Prep>Image Geometric Correction或Viewer窗口中的Raster>Geometric Correction打开模型设置对话框。

3）在Set Geometric Model对话框中选择Polynomial，点击OK，模型属性打开。设置投影类型为Geographic(Lat/Lon)投影，WGS84椭球。

4）打开GCP Tool Reference Setup，选择参考资料，即1:50000数字地形图。在数字地形图上选取适量的点位作为控制点，保证控制点位均匀分布，满足要求后，解算模型误差。

5）选择输出路径与采样方法进行采样输出。

4.1 影像色调调整

纠正后的影像亮度偏低、灰阶较窄，可采用线性拉伸、亮度对比度、色彩平衡、色度、饱和度和明暗度调整等方法进行色调调整。色调调整时应保留多光谱影像的光谱信息和全色影像的纹理细节，以便进行变化信息分析。对整个工作区内各景融合影像需进行色调归一调整，以保证整个工作区的影像数据色调协调统一。图4-1和图4-2分别为工作区部分影像色彩调整前和色彩调整后的比较。

图4-1 工作区部分影像色彩调整前

图4-2 工作区部分影像色彩调整后

4.2 影像镶嵌

通过镶嵌线对融合后的影像进行镶嵌处理,并对镶嵌后的影像进行检查。

1. 镶嵌前检查

镶嵌前精度检查主要是通过影像叠加显示、量测、目视观察等方法进行。如检查相邻景的同一线性地物是否保持连续、是否错位等。

图4-3镶嵌前检查（横向）

图4-4镶嵌前检查（纵向）

2. 镶嵌原则

根据影像成果情况，保证在重叠区域合理使用各种影像资料：

a）时相新的成果优先于时相旧的成果；

b）同期成果影像质量好的成果优先于质量相对差的成果（影像质量包括纹理信息、噪声、斑点、饱和度、云雪覆盖等方面）。

c）时相相同或相近的镶嵌影像纹理、亮度应自然过渡；时相差距较大、地物特征差异明显的镶嵌影像，允许存在灰度差异，但同一地块内光谱特征应尽量一致。

3. 镶嵌线选择

镶嵌线应尽量选取线状地物或地块边界等明显分界线，以便使镶嵌图像中的拼缝尽可能地消除，使不同时相影像镶嵌时保证同一地块内纹理、灰度自然过渡,有利于判读。

4.3 影像裁切

根据甲方要求，镶嵌影像整体提供，不做裁切处理。整体镶嵌成果如下图所示。

图4-5 最终成果示意图

5．成果整理与提交

1. 工作区拼接成果一套（.img文件）；

2. 接合图表（shp文件）及示意图（.jpg文件）；

3. 工作区项目总结（.doc文档）。

三、项目问题说明

本项目作业过程中遇到一些问题，做如下说明：

1. 项目甲方未提供控制资料，采用我司自有5万地形图作为控制

资料使用，我司5万地形图精度与客户方相关资料可能存在差异。

2. KeyHole数据目前对外提供的产品是由胶卷冲印后的影像再扫描得到，影像内部存在畸变，且没有成像时的相关参数，对后期的纠正精度造成影响。

3. 作业范围内一类是广大农村地区，包括大面积耕地或是山区，缺少特征性地物，空旷，河流少，只有小面积建筑用地和部分道路。另一类是城市地区，虽然地物较多，建筑用地占了大部分，但是由于年代久远，相对于现在的地物变化较大。城市地区除了布局和水域部分有些相关性之外，建筑物基本上已经翻新不复存在。影像由于天气原因，象元比较模糊，给配准带来了很大困难。

4. 基于甲方的高精度大比例尺资料进行精度检查，可能存在误差较大的现象。若想进一步提高历史数据的精度，建议利用高精度控制资料做局部纠正。

北京揽宇方圆信息技术有限公司

2017-10-25返回搜狐，查看更多