感的原理与实践 －－以上海市第三轮航空遥感调查为例

第二个方面的工作为几何校正。航空遥感调查是通过航空摄影来获取遥感影像资料的。由于航空摄影采用的是中心投影，即空间任意一点均通过某一固定点(投影中心)被投射到一平面(投影面)上而构成其影像。因此，当被摄地区地面起伏较大或航摄的飞行姿态出现较大倾斜时，均会使航片上的像素点产生像点位移，从而造成遥感影像的几何畸变，同时也造成航片上各处的比例尺不尽相同。由被摄地区地面起伏较大所引起的遥感影像几何畸变称为投影误差，由航摄的飞行姿态出现较大倾斜所引起的遥感影像几何畸变称为倾斜误差。对于这两种误差，包括比例尺的差异，我们都要予以消除。这样中心投影的航片才能被当作正射投影的平面图来使用。 

鉴于上海地区地面较为平坦，基本没有地势起伏，所以对因地势起伏较大而产生的投影误差我们可以忽略不计。然而，上海的地面上有许多高楼，这些高楼的高低起伏也会引起投影误差，但是对因这种情况造成的投影误差，无须消除也无法消除。另外，由于空中存在着气流的缘故，航摄的飞行姿态较难控制，航摄时其飞行姿态难免会出现较大的倾斜。所以，本次航空遥感调查所获得的航片存在着一定程度的倾斜误差，同时也存在着航片各处的比例尺不同。为此，对已经完成数字化扫描的航片，我们还须对其影像所含的倾斜误差和比例尺的不同进行几何校正，拟通过几何校正来消除该影像的几何畸变和比例尺差异。 

所谓几何校正，就是将一幅含有几何畸变和比例尺差异的原始遥感影像，通过一种数学变换，生成一幅符合数字化地图实际的新的遥感影像。几何校正的具体方法为: 先在每幅原始遥感影像上选取若干个控制点，再求出这些控制点在数字化地图上对应点的真实坐标，然后把这些已知坐标的控制点代入计算机的校正软件进行运算。校正运算实际上包含着两个基本的运算过程: 一是将每个原始像素点的行列值换算成它在新生成的遥感影像中的坐标值，二是重新计算出每个原始像素点在新生成的遥感影像中的像元亮度值。当所有的控制点被选好后，其校正运算的过程由计算机校正软件自动完成。而控制点的选取则需要人工干预，其选择的准确性与合理性将直接影响到校正的处理效果。 

在几何校正的过程中，我们需要着重把握好两个关键环节。一是选取什么样的像素点作为控制点。根据以往几何校正的经验，通常选择原始遥感影像上地面的突变点来作为控制点，比如道路的交叉口、河流的分叉或拐弯处等。另外像小河的桥梁、建筑物的房基等也适合选作控制点。这样选择的好处是: 作为控制点的地物标志明显，易于识别。二是在每幅原始遥感影像上选取多少数目的控制点。从理论上讲被选择的控制点的数目应越多越好，但选择得太多会使几何校正的工作量太大，反过来选择得太少又达不到几何校正所需的精度。这个问题究竟应该如何把握，目前还没有很好的解决办法，仍需通过几何校正的具体实践，视每幅原始遥感影像的几何畸变程度来逐一确定。按照我们的实践经验，对几何畸变程度较小的原始遥感影像来说，被选择的控制点的数目可以少一些，通常不少于15个; 对几何畸变程度较大的原始遥感影像来说，被选择的控制点的数目可以多一些，通常要在30个以上。在同一幅原始遥感影像中，不同的区域其几何畸变的程度也不同。原则上也是几何畸变较大的区域，被选择的控制点的数目多一些; 而几何畸变较小的区域，被选择的控制点的数目少一些。另外在选取控制点时，每幅原始遥感影像的中心区域应少选一些，四周区域应多选一些，因为中心区域的几何畸变要比四周区域的几何畸变来得小。但是控制点的分布应尽量地均匀，尤其是在几何畸变程度相近的同一区域要均匀地分布。这样所获得的校正影像其精度才能满足要求，并且整体性也好。 

第三个方面的工作为图像拼接。经过数字化扫描及几何校正后的数字化遥感影像，均为一幅幅具有相同比例尺的影像图。这些影像图互相之间都存在着部分的重叠。所谓图像拼接就是通过对相邻影像图的无缝拼接处理，把这些影像图相互间的重叠部分去掉，从而为在逻辑上将这些影像图整合成覆盖上海全市的一幅影像图创造条件。图像拼接的具体工作步骤为: 首先是进行色差处理，借助PhotoShop软件中的色彩调整功能，将需要拼接的两幅相邻影像图的色彩调整到尽可能和谐。其次是选择拼接线，在两幅相邻的影像图上，用彩色线把需要进行拼接的界线勾画出来。再则是拼接影像图，当选好拼接线后，由I/RAS C软件沿着拼接线的轨迹自动进行拼接处理。最后是拼接后的检查，着重检查沿拼接线的接缝处是否存在着错位，若存在错位，还需要对拼接后的影像作进一步的修补。 

在进行图像拼接时，必须注意以下三个问题: 一是拼接线要尽可能沿着道路、河流、田埂、空地、阴影等延伸，尽量将拼接线选择在两旁无高楼的区域。二是注意两幅相邻影像图在拼接处的高楼单中心投影倾向，要尽可能使拼接线两侧的楼房保持相似的倾向，同时也要防止在拼接后将某一侧楼房切掉一部分的情况。三是拼接线要尽可能避免穿越高架、桥梁、铁路等地物，假如必须要穿越高架、桥梁、铁路时，应尽量从衔

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