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地球信息科学学报 >

2015 , Vol. 17 >Issue 12: 1529 - 1535

DOI: https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.01529

遥感科学与应用技术

基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案设计

  • 黄炎 , 1 ,
  • 董杰 , 1, * ,
  • 马元 1 ,
  • 董平 ,
  • 李学东
展开
  • 1. Esri中国信息技术有限公司,北京 100027
  • 2. 北京捷泰天域信息技术有限公司,北京 102200
*通讯作者：董杰（1976-）,男,高级工程师,Esri中国信息技术有限公司总工,研究方向为海量遥感数据存储、分发、信息提取、地理信息平台软件、空间在线分析可视化等。E-mail:

作者简介：黄炎（1984-）,男,Esri中国信息技术有限公司高级工程师,主要从事大规模遥感影像管理和处理、遥感与地理信息系统集成的理论和方法等研究。E-mail:

收稿日期: 2015-01-12

  要求修回日期: 2015-05-27

  网络出版日期: 2015-12-20

收起

ArcGIS Based ZY3 Imagery Basemap Quick Processing Solution Research

  • HUANG Yan , 1 ,
  • DONG Jie , 1, * ,
  • MA Yuan 1 ,
  • DONG Ping ,
  • LI Xuedong
Expand
  • 1. ESRI China Information Technology Co. Ltd., Beijing 100027, China
  • 2. Beijing GISUNI Information Technology Co. Ltd., Beijing 102200, China
*Corresponding author: DONG Jie, E-mail:

Received date: 2015-01-12

  Request revised date: 2015-05-27

  Online published: 2015-12-20

Copyright

《地球信息科学学报》编辑部 所有
Fold

摘要

面对迅速增长的资源三号测绘卫星的遥感影像,如何将其快速处理为影像底图,是实现资源三号测绘卫星影像快速信息服务的关键技术之一。本文针对使用传统影像处理方式进行资源三号测绘卫星底图生产时所面临的不足,采用ESRI公司最新的影像技术（包括区域网平差、镶嵌数据集、实时处理和影像服务等特性）,设计了一种基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案。通过实验数据的分析,本文提出的方案解决了传统影像处理中存在的问题,其处理时间只需传统方式的1/7,存储空间占用是传统方式的1/26,适用于大规模资源三号测绘卫星影像的底图生产,为资源三号测绘卫星数据快速处理、共享服务和应用提供支撑。

关键词： 资源三号测绘卫星; ArcGIS; 镶嵌数据集; 区域网平差; 影像底图快速处理

本文引用格式

黄炎 , 董杰 , 马元 , 董平 , 李学东 . 基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案设计[J]. 地球信息科学学报, 2015 , 17(12) : 1529 -1535 . DOI: 10.3724/SP.J.1047.2015.01529

Abstract

ZY3 satellite is the first civilian stereo mapping satellite of China. The main payload of ZY3 satellite includes a nadir view panchromatic camera with 2.1m spatial resolution, a forward view panchromatic camera with 3.6m spatial resolution, a backward view panchromatic camera with 3.6m spatial resolution and a multispectral camera with 5.8m spatial resolution. By the end of June 30, 2014, ZY3 satellite has acquired more than 400TB archiving data. The effective ZY3 data coverage national wide is about 9220000 km2. The effective ZY3 data coverage worldwide is about 53920000 km2. ZY3 satellite reduces the high resolution remote sensing information data acquisition problem, which is a long-standing problem in China. Facing the rapid growth of ZY3 imagery dataset, how to produce imagery basemap quickly using ZY3 becomes one of the key technologies to realize information service of ZY3. This article describes the disadvantages of traditional image processing workflow for ZY3 imagery basemap generation. By researching the latest imagery technology of ESRI, including block adjustment, mosaic dataset, on-the-fly image processing and image services, this article introduces a quick image processing workflow for ZY3 imagery basemap generation with ArcGIS. Through the analysis of experimental data, it is proved that the new solution is very efficient. It solves the problems existing in the traditional workflow. Compared with the traditional workflow, the new solution uses a lot of on-the-fly image processing technology provided by ArcGIS 10.3. The number of I/O during image processing chain is significantly reduced. The resultant benefit is obvious. The new solution is outstanding in the aspects of processing time and storage. The processing time is 1/7 of the traditional solution. The storage space is 1/26 of the traditional solution. It’s very suitable for large scale image processing for ZY3 imagery basemap generation. It provides a strong support for ZY3 image quick processing, service sharing and application.

Key words： ZY3; ArcGIS; mosaic dataset; block adjustment; imagery basemap quick processing

1 引言

资源三号测绘卫星在轨工作安全正常,成像计划安排合理紧凑,数据获取持续稳定。截止2014年6月30日,其获取的归档数据总量已经大于400 TB,有效覆盖中国的范围约9 220 000 km2,有效覆盖全球的范围约53 920 000 km2。中国长期以来存在的基础地理信息数据源获取的瓶颈问题得到有效缓解（http:∥www.sasmac.cn/）。
资源三号测绘卫星能同时采集2.1 m的正视全色影像、5.8 m的正视多光谱影像（蓝、绿、红和近红外波段）和3.5 m的前后视全色立体像对。影像数据的量化值为10位,增加了影像的信息量,有利于影像的目视判读、自动分类和影像匹配精度提高。其高质量的影像能满足立体观测与量测、三维信息提取、空间信息解译与分析、高精度空间定位、数字成图、地理信息成果更新等应用需求。
资源三号测绘卫星的数据具有广阔的应用前景,实现了中国民用高分测绘卫星领域的突破,对中国测绘事业的发展具有里程碑式的意义[1]。它能保障全国1:50 000基础地理信息数据库的更新、地理国情监测、“天地图”平台、岛礁和极地测绘、西部无人地区1:25 000数字地表模型制作、省级基础测绘和应急测绘保障等重大测绘工程的建设任务[2];此外,它还满足基础测绘、国土、规划、环境、农业、减灾等行业的影像数据需求。
随着资源三号测绘卫星的持续运行,及后续卫星的发射[3],遥感影像的规模增长快速。面对迅速增长的资源三号测绘卫星的遥感影像,如何将其快速处理为影像底图,是实现其影像快速信息服务的关键技术之一。

2 资源三号测绘卫星的特性

资源三号测绘卫星于2012年1月9日11时17分在太原卫星发射中心发射,是中国第一颗民用高分辨率立体测绘卫星,其是一颗太阳同步卫星,过境时间在上午10:30左右,回归周期为59 d,重访周期为5 d,设计工作寿命为5 a。
（1） 资源三号测绘卫星载荷
资源三号测绘卫星配置4台相机：
① 1台下视全色相机,地面分辨率优于2.1 m;
② 1台前视全色相机,地面分辨率优于3.5 m;
③ 1台后视全色相机,地面分辨率优于3.5 m;
④ 1台下视全色相机,地面分辨率优于5.8 m。
（2）资源三号测绘卫星数据特点
① 立体观测与资源调查2种观测模式
资源三号测绘卫星重访周期为5 d,具备立体测绘和资源调查2种观测模式。
立体测绘观测模式：所搭载的前正后视全色相机,推扫成像形成三线阵立体像对。
资源调查观测模式：所搭载的正视全色和多光谱相机,推扫成像形成平面影像。
② 定位精度高
其影像有控制定位精度优于1个像元,可满足1:50 000比例尺的立体测图需求;正视影像2.1 m,可满足1:25 000比例尺的地形图更新需求。
③ 影像信息量丰富
其影像数据的量化值为10位,增加了影像的信息量,有利于影像的目视判读、自动分类和影像匹配精度提高。
（3） 成像几何模型
为便于资源三号测绘卫星的数据处理,卫星中心提供数据时,在严密几何模型的基础上,构建了资源三号测绘卫星的RFM模型[4-6]。该RFM模型将地面点大地坐标与其对应的像点坐标用比值多项式关联起来,如式（1）所示。采用最小二乘平差解求该RFM模型,从而获得资源三号测绘卫星传感器校正产品的模型参数RPC。RPC描述了物方坐标到像方坐标的变换公式。像方坐标到物方坐标的变换公式可通过迭代的方式进行求解。
X = Nu m s ( P , L , H ) De n s ( P , L , H ) Y = Nu m L ( P , L , H ) De n L ( P , L , H ) （1）
式中,X是像点列方向归一化的坐标;Y是像点行方向归一化的坐标;P是像点所对应的归一化之后的经度;L是像点所对应的归一化之后的纬度;H是像点所对应的归一化之后的大地高。 Nu m L 、 De n L 、 Nu m s 、 De n s 分别是式（2）-（5）所示的三次多项式。
（2）
De n L ( P , L , H ) = b 1 + b 2 L + b 3 P + b 4 H + b 5 LP + b 6 LH + b 7 PH + b 8 L 2 + b 9 P 2 + b 10 H 2 + b 11 PLH + b 12 L 3 + b 13 L P 2 + b 14 L H 2 + b 15 L 2 P + b 16 P 3 + b 17 P H 2 + b 18 L 2 H + b 19 P 2 H + b 20 H 3 （3）
Nu m s ( P , L , H ) = c 1 + c 2 L + c 3 P + c 4 H + c 5 LP + c 6 LH + c 7 PH + c 8 L 2 + c 9 P 2 + c 10 H 2 + c 11 PLH + c 12 L 3 + c 13 L P 2 + c 14 L H 2 + c 15 L 2 P + c 16 P 3 + c 17 P H 2 + c 18 L 2 H + c 19 P 2 H + c 20 H 3 （4）
De n s ( P , L , H ) = d 1 + d 2 L + d 3 P + d 4 H + d 5 LP + d 6 LH + d 7 PH + d 8 L 2 + d 9 P 2 + d 10 H 2 + d 11 PLH + d 12 L 3 + d 13 L P 2 + d 14 L H 2 + d 15 L 2 P + d 16 P 3 + d 17 P H 2 + d 18 L 2 H + d 19 P 2 H + d 20 H 3 （5）
资源三号测绘卫星具有一流的定位精度。在无控制点的情况下,平面精度优于15 m;在加入控制点的情况下,平面精度优于3 m,高程精度优于2 m[1]。
上述分析可知,资源三号测绘卫星是中国测绘卫星史上一座新的里程碑,打破了民用测绘卫星“零”的记录;同时,在中国卫星系统中,资源三号测绘卫星也是一颗璀璨的明星。自2012年初升空以来,资源三号卫星以其稳定的运行表现、良好的数据质量,获得国内外众多客户的赞誉,其不仅得到了国内用户的高度评价,而且在国际上也产生了一定的影响力,获得了同行的认可。
资源三号测绘卫星在各种技术指标方面的突破,尤其是高精度定位特性,为资源三号测绘卫星数据的快速处理奠定了良好的基础。

3 传统影像底图生产中存在的问题

遥感影像底图生产属于大规模影像处理。随着遥感卫星数据资源的越来越丰富和互联网技术的发展,遥感影像底图的制作需求越来越普遍。目前,影像底图生产的工艺流程包括空三加密、正射校正、镶嵌匀色、分幅出图或切片生产[7-9]。测绘部门对影像底图生产方案已做了深入研究,但这些解决方案都是基于传统处理模式,在大规模影像底图生产过程中会引起新的问题。
在资源三号测绘卫星影像底图生产中,一些关键的数据处理环节和其中存在的问题主要有：
（1） 如何高效进行大规模资源三号测绘卫星影像的几何精校正。涉及几何处理的精度和效率问题。
（2） 如何解决大规模资源三号测绘卫星影像的融合、镶嵌、匀色处理效率问题。如何加快处理速度,减少输出次数?
（3） 如何按照某种规范快速进行数据生产?例如,按照天地图规范切片时,为了满足天地图对影像底图的数据规范,需重投影到CGCS 2000地理坐标系,并做适当偏移以进行数据脱密。如果提高重投影和数据脱密的处理效率,整个数据生产效率也将会得到提高。
（4） 如何去除影像周围的黑边?在影像中通常使用0值作为背景值,在影像上则显示为黑色,但是0值也通常出现在影像内部。如何去除影像周围的黑边而不影响影像内部?
（5） 如何去除影像内部的空洞?在有些情况下影像中会出现异常值（如无效值或全0值）,按照一般影像切片规范,输出格式为PNG 24,如果影像内部有异常值,就会产生透明的空洞,非常不美观。这一点和影像黑边去除的范围正好相反。
在传统影像底图处理模式中,处理单元是单幅影像,每个处理环节的结果都需输出到磁盘。使用传统处理模式虽然可以解决以上问题,但随着数据规模的增大,数据处理的成本激增。对于大规模影像处理来说,传统处理模式存在明显不足。以国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心分发的SC级资源三号测绘卫星数据为例,传统的处理流程首先需进行单景影像几何处理,接着进行多景影像融合,再进行匀色镶嵌,之后经过投影转换、数据脱密、异常值处理和切片生产等环节,最终得到符合天地图规范的影像底图成果。在处理过程中,每次处理均需输出中间结果。当数据规模变大时,中间结果数据输出的时间和占用的空间也会随之增加。随着用户数据量达到TB级规模时,传统处理模式所产生的中间数据和处理效率问题突显,用户需要一个能快速生产大规模资源三号测绘卫星影像底图的解决方案。
本文使用ArcGIS 10.3提供的镶嵌数据集、区域网平差工具集、实时处理函数链和影像共享服务等特性,设计了一种资源三号测绘卫星影像底图处理快速处理方案。该方案大量使用影像实时处理技术优化整个工艺流程,在保证数据处理的精度的前提下,只需单台工作站,就可显著提升资源三号测绘卫星影像底图的生产效率,节省底图生产过程中存储空间和处理时间的消耗。

4 基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案

4.1 快速处理方案的设计

资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案（简称快速处理方案）需解决大规模遥感影像处理的问题,其瓶颈在于计算能力和外部存储I/O。
使用并行计算加快大规模影像处理效率,已有非常成熟的解决方案。国内外商业领域和学术领域均出现了一些具有代表性的解决方案,其中不乏技术先进的摄影测量和遥感处理系统,例如,PixelFactory、PCI GXL、DPGrid和PixelGrid等。PixelFactory、DPGrid和PixelGrid均使用计算机集群技术提高系统计算能力[10-11]。PCI GXL除了使用计算机集群技术之外,还利用GPGPU技术,进一步提高异构设备并行计算能力。
以上解决方案虽然提高了整体的计算能力,但是工艺流程中存在的外部存储I/O次数却并没有实质减少。单纯依靠升级硬件并不能有效解决外部存储I/O瓶颈,而减少工艺流程中对外部存储的I/O次数是缓解外部存储I/O瓶颈的根本办法。
ESRI公司的ArcGIS不仅是全球领先的GIS平台软件,同时也提供了先进的影像管理模型镶嵌数据集和实时处理技术[12]。ArcGIS镶嵌数据集（Mosaic Dataset）模型不仅技术领先,而且成熟稳定。它已经被用于国家级、省市级大规模影像管理的建设,并证明了其应用潜力[13-14]。江苏省地理信息中心在地理国情监测中使用ArcGIS镶嵌数据集,用于海量数据的管理和影像快速处理,其结果证明ArcGIS影像技术对地理国情普查项目的顺利开展具有重要的意义[15]。
本文设计的快速处理方案以ArcGIS镶嵌数据集为核心。ArcGIS镶嵌数据集中使用的影像实时处理技术能显著减少存储I/O次数。快速处理方案在整个工艺流程中大量使用ArcGIS实时影像处理特性,减少了资源三号测绘卫星影像底图生产过程中的中间结果输出,显著提升了大规模影像处理效率。快速处理方案的流程图如图1所示。
Fig. 1 Image quick processing workflow for ZY3 imagery based on ArcGIS

图1 基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理流程图

（1）精校融合：首先利用ArcGIS 10.3的区域网平差技术,改正资源三号测绘卫星影像的相对几何精度和绝对几何精度。虽然资源三号测绘卫星具有一流的几何定位精度,但仍需几何精校正,才能达到无缝镶嵌所需几何精度。高分辨率卫星RPC区域网平差是几何精校正所需的核心技术。国内外专家都对高分辨卫星RPC区域网平差技术进行了研究,证明其精度完全满足测绘应用[16-19]。各种针对资源三号测绘卫星的RPC区域网平差研究也取得满意的结果[20-24]。在ArcGIS 10.3中,经过RPC平差引擎解算后,资源三号测绘卫星影像的平面精度能达到子像元级别。区域网平差流程如图1所示。利用平差系数,可改正SC级数据的RPC参数,得到精校之后的正射影像。然后,使用Gram-Schmidt融合算法和ArcGIS内置的资源三号测绘卫星融合参数生产融合影像。区域网平差之后的正射校正和影像融合使用影像实时处理技术,只保存影像处理链。用户可按需浏览处理结果。值得注意的是,在融合之前进行区域网平差,可改善资源三号测绘卫星6°夹角的问题。如若想取得更好的结果,请使用更高分辨率的DEM数据。
（2）无缝镶嵌：包括影像匀色和接缝线镶嵌。ArcGIS镶嵌数据集提供了动态镶嵌和匀色功能。使用ArcGIS的这2个功能,可以轻松创建无缝镶嵌的资源三号测绘卫星影像底图。无缝镶嵌结果以影像处理链和参数的形式保存在镶嵌数据集中。同样不需要输出中间结果。
（3）规范输出：包含重投影和数据脱密。重投影使用Reproject栅格函数,数据脱密使用Register Raster栅格工具。通过ArcGIS实时处理技术可加速上述处理过程,从而提高整个规范输出的效率。
（4）异常处理：包括处理黑边处理和空洞处理。传统处理方式需要扫描整幅图像,并且生成新的图像。ArcGIS利用Build Footprint工具、Stretch函数和Local函数,能实现此类异常处理的实时处理,从而避免了大影像数据的重复输出。
（5）切片生产：经上述步骤,资源三号测绘卫星影像底图镶嵌数据集已成功创建。在此基础之上,构建概视图（Overview）可以保证在任何比例尺下都能看得到资源三号测绘卫星影像底图。利用ArcGIS for Server的Image Extension for Server扩展模块,可将创建好的底图发布为影像服务进行共享。
为了加速影像服务的浏览,需预先生产影像服务的切片。ArcGIS for Server提供了成熟的分布式切片生产方案。切片生产能通过多台机器组成计算集群自动进行分布式切片,从而大大减少了切片生产的时间。

4.2 与传统遥感影像处理方案的对比实验

基于ArcGIS的影像底图快速处理方案,在时间与空间维度均大幅优于传统资源三号测绘卫星影像底图生产过程。下面通过具体的试验数据进行说明。
测试数据为国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心提供的天津地区9景资源三号测绘卫星SC级数据,包括多光谱产品和正视全色产品,数据量达到16.3 GB。
测试机器硬件配置：CPU 4核2.4 GHZ,内存16 GB,SATA机械硬盘7200转,显卡NVIDIA GeForce GT 730M。
测试机器软件配置：ArcGIS 10.3 Desktop, ArcGIS 10.3 Server Advanced with Image Server Extension。
对比测试数据如表1所示。使用传统方式进行处理,从SC级数据到影像底图切片产品需处理13 h 21 min,额外占用存储空间274.9 GB。而使用新的ArcGIS快速处理方案后,资源三号测绘卫星影像的处理过程中大量使用了ArcGIS Raster Function进行实时处理,使影像处理的磁盘I/O次数显著减少。整个处理过程只需1 h 51 min便完成了影像底图切片产品的生产,而额外占用的存储空间只需10.4 GB。
Tab. 1 Comparison of experiment data

表1 实验数据对比

数据处理项 传统方法耗时 ArcGIS快速处理方法耗时 传统方法占用的存储空间 ArcGIS流程占用的存储空间
金字塔统计值 12 min 12 min 1.3 GB 1.3 GB
区域网平差 1 h 30 min 12 min 35.9 GB(16-BIT) 忽略不计
影像融合 2 h 45 min 实时处理 31.2 GB（8-BIT） 忽略不计
镶嵌匀色 2 h 50 min 6 min 37.8 GB 忽略不计
数据脱密 1 h 12 min 实时处理 37.8 GB 忽略不计
投影变换 1 h 43 min 实时处理 40.6 GB 忽略不计
去除黑边 1 h 实时处理 40.6 GB 忽略不计
去除空洞 1 h 实时处理 40.6 GB 忽略不计
创建概视 6 min 6 min 8.4 GB 8.4 GB
生产切片 1 h 15 min 1 h 15 min 450 MB 450 MB
总计 13 h 21 min 1 h 51 min 274.9 GB 10.4 GB
使用ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理流程,只需传统方式1/7的时间,额外占用的存储空间是传统方式的1/26。

4.3 快速处理方案的应用优势

基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案,使用影像实时处理技术简化了影像底图生产相关的图像处理,显著提高了影像底图生产效率。方案的技术优势如下：
（1） 虚拟处理,实时浏览处理结果,无需生成中间影像,节省存储空间。
（2） 按需输出,只有在切片时才会真正输出结果影像,减少影像处理时间。
（3） 分布式处理,充分利用多核及计算机集群的优势,进一步减少影像处理时间。

5 结语

资源三号测绘卫星运行稳定,数据质量良好,定位精度达到国际水平。它代表了中国自主民用遥感卫星的领先水平,具有广阔的应用前景。ESRI公司的ArcGIS软件在10.2版本之后,通过Raster Types for Chinese Satellite Imagery插件支持资源三号测绘卫星数据,从而使用户可快速管理和处理资源三号测绘卫星的影像数据。
本文基于ArcGIS 10.3软件最新的影像技术（包括区域网平差、镶嵌数据集、实时处理和影像服务等特性）,设计了一种基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案。在硬件资源一定的情况下,通过减少工艺流程中对外存储的I/O次数,有效地加快了大规模图像处理的速度。
通过实验表明,基于ArcGIS的卫星影像底图快速处理方案可高效处理资源三号测绘卫星的影像数据,能显著减少资源三号测绘卫星的影像从获取到使用的时间。在大规模资源三号测绘卫星的遥感影像底图制作方面,该快速处理方案具有良好的应用潜力,可广泛用于具有大量资源三号测绘卫星影像数据的部门和单位。
致谢：感谢国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心为本文提供测试数据。

The authors have declared that no competing interests exist.

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原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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孙影,郑福海,王铁军.PixelGrid集群式系统在影像快速纠正中的应用[J].测绘与空间地理信息,2014,37(10):221-223.

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董杰,黄炎,董平.基于镶嵌数据集的大规模遥感影像管理研究[J].红外,2012,33(10):30-32.介绍了三种传统影像管理模式的优缺点和存在的问题,同时研究了ESRI公司的镶嵌数据集技术,包括镶嵌数据集的管理模式、动态镶嵌、实时处理和服务共享等特性。通过对实验数据进行分析可知,镶嵌数据集能够高效地管理大规模遥感影像,并能解决传统影像管理中存在的问题。

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杨梅,刘建军,李雪梅,等.基于ArcGIS镶嵌数据集的正射影像数据库构建方法初探[J]. 地理信息世界,2014,21(1): 33-36.数字正射影像数据具有直观、信息量大、覆盖面广和经济、方便、获取快速等优点,是我国基础地理信息数据库的重要内容。本文讨论了基于ArcGIS镶嵌数据集栅格模型构建数字正射影像数据库的一些基本问题。首先对近年来的影像空间数据库技术进行了梳理,然后基于ArcGIS镶嵌数据集模型提出了数字正射影像数据库构建方法,其中对影像入库涉及的栅格数据存储模型、建库步骤、相关参数等问题进行了分析与探讨。最后,开展了海南省某测区小型正射影像数据库构建试验,通过试验证明了文中方法的可用性与可靠性。

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王履华,孙在宏,曾微波,等.省级国土资源海量遥感影像数据管理技术研究[J].中国土地科学,2013,27(7):69-73.研究目的:研究海量遥感影像数 据管理技术路线,解决省级国土资源部门影像数据管理与共享问题。研究方法:理论分析法,对比试验法,实例验证法。研究结果:(1)采用数据库和文件系统混 合管理方式,显著提高影像数据的存储和检索效率;(2)通过建立影像镶嵌数据集,构建影像金字塔和概视图,实现了TB级遥感影像数据的快速组织、更新和发 布;(3)采用JPEG_YCbCr视觉无损压缩方法,大幅度提升影像金字塔压缩效率和压缩比。研究结论:基于镶嵌数据集的海量遥感影像数据管理技术,应 用于江苏省第二次土地调查省级数据中心系统建设,解决了技术瓶颈,实验证明该技术路线可行。

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张璐,刘昱君,唐权,等.基于地理国情监测的影像处理方法研究[J].测绘与空间地理信息,2014,37(6):116-121.随着遥感技术的迅速发展，影像数据量也越来越庞大，而遥感影像是 地理国情监测的重要组成部分。使用传统的影像处理方法如坐标转换、图像镶嵌等，会输出多次中间结果，耗时长，资源占用多并产生巨大的数据冗余，已无法满足 地理国情监测底图快速制作的需求。本文探索了一种基于Mosaic Dataset 的影像快速处理方法，该方法通过建立影像索引，从而无须输出中间结果，效率较高，能够满足影像快速应用需求，具有实用性。

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TAO C, HU Y.A comprehensive study of the rational function model for photogrammetric processing[J]. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2001,67(12):1347-1357.Results are presented from a multidisciplinary study of fossiliferous interglacial deposits on the northern side of the Thames estuary. These fill a channel cut into London Clay bedrock and overlain by the Barling Gravel, a Thames–Medway deposit equivalent to the Lynch Hill and Corbets Tey Gravels of the Middle and Lower Thames, respectively. The channel sediments yielded diverse molluscan and ostracod assemblages, both implying fully interglacial conditions and a slight brackish influence. Pollen analysis has shown that the deposits accumulated during the early part of an interglacial. Plant macrofossils, particularly the abundance of Trapa natans, reinforce the interglacial character of the palaeontological evidence. A beetle fauna, which includes four taxa unknown in Britain at present, has allowed quantification of palaeotemperature using the mutual climatic range method (Tmax 17 to 26 °C; Tmin −11 to 13 °C). A few vertebrate remains have been recovered from the interglacial deposits, but a much larger fauna, as well as Palaeolithic artefacts, is known from the overlying Barling Gravel.The age of the interglacial deposits is inferential. The geological context suggests a late Middle Pleistocene interglacial, part of the post-diversion Thames system and therefore clearly post-Anglian. This conclusion is supported by amino acid ratios from the shells of freshwater molluscs. The correlation of the overlying Barling Gravel with the Lynch Hill/Corbets Tey aggradation of the Thames valley constrains the age of the Barling interglacial to marine oxygen isotope stages 11 or 9. The presence of Corbicula fluminalis and Pisidium clessini confirms a pre-Ipswichian (marine oxygen isotope substage 5e) age and their occurrence in the early part of the interglacial cycle at Barling precludes correlation with marine oxygen isotope stage 11, as these taxa occur only later in that interglacial at sites such as Swanscombe and Clacton. Thus by process of elimination a marine oxygen isotope stage 9 age would appear probable. Copyright © 2001 John Wiley Sons, Ltd.

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Grodecki J, Dial G.Block adjustment of high-resolution satellite images described by rational polynominals[J]. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2003,69(1):59-68.

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李德仁,张过,江万寿,等.缺少控制点的SPOT-5 HRS影像RPC模型区域网平差[J].武汉大学学报(信息科学版),2006,31(5):377-380从卫星遥感影像区域网平差的模型出发,利用SPOT-5影像附带的参数拟合RPC模型参数,根据RPC模型和像面的仿射变换模型建立了卫星遥感影像区域网平差的数学模型。按照所构建的数学模型,对两个地区SPOT-5 HRS影像进行直接空间前方交会和缺少控制点的区域网平差处理。试验证明了本文模型的可行性。

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张力,张继贤,陈向阳,等.基于有理多项式模型RFM的稀少控制SPOT-5卫星影像区域网平差[J].测绘学报,2009,38(4):302-310.SPOT-5 HRS/HRG影像是我国西部1:5万地形图空白区测图工程的主要数据源,西部1:5万测图工程也是国内首次大规模使用高分辨率卫星影像进行地形图测绘的 重大项目.针对SPOT-5卫星影像为CCD线阵推扫成像的特点,提出和研发了一套基于通用成像模型,即有理多项式模型(RFM)的稀少控制的卫星影像区 域网平差算法.为综合评价提出的区域网平差方法的性能,同测绘生产单位合作,选择多个实验区或作业区进行了较为充分的试验,试验表明,对于覆盖大范围区域 的SPOT-5 HRS立体影像,仅用少量地面控制点即可满足我国1:5万地形图测绘的要求.

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张过,潘红播,唐新明,等.资源三号测绘卫星长条带产品区域网平差[J].武汉大学学报,2014,39(9):1098-1102.资源三号测绘卫星除了提供无畸变的标准景产品以外，还提供将近 600 km 的长条带产品。该产品和标准景产品类似，生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计，有理多项式模型作为长条带产品的成像几何模型发布给用户。基 于像方的仿射变换平差模型可以消除长条带影像中的轨道、姿态误差，达到子像素级定向精度。在周边布设控制点，资源三号测绘卫星三线阵长条带产品的平差平面 精度约为2．5 m，高程精度约为1．6 m，达到单个标准景的平差精度。

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曹金山,袁修孝,龚健雅,等.资源三号卫星成像在轨几何定标的探元指向角法[J].测绘学报,2014,43(10):1039-1045.从资源三号卫星(ZY-3)影像严格几何模型出发,通过对星敏感器坐标系下各CCD探元指向角的分析,提出一种ZY-3成像在轨几何定标的探元指向角法。经对嵩山和洛阳两个试验区ZY-3影像的试验表明:本文方法简单易行,定标参数之间不存在相关性,在无须实验室定标参数的情况下,利用5个地面控制点对成像传感器在轨几何定标后,正视影像的对地目标定位精度优于±2.7 m,前后视立体像对对地目标定位的平面和高程精度分别优于±4.8 m和±3.2 m;将在轨几何定标获得的各CCD探元指向角用于ZY-3影像的外推定位,正视影像的对地目标定位精度优于±11 m,前后视立体像对对地目标定位的平面和高程精度分别优于±19 m和±4 m。

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汪韬阳,张过,李德仁,等.资源三号测绘卫星影像平面和立体区域网平差比较[J].测绘学报,2014,43(4):389-395.<p>针对弱交会条件下卫星遥感影像区域网平差无法正确求解的问题，本文提出了利用数字高程模型（DEM）作为高程约束的平面区域网平差方法提高其对地目标定位精度的策略。首先，选取带仿射变换项的有理函数模型（RFM）作为卫星影像平面区域网平差的数学模型。其次，在平差过程中更新连接点的地面坐标时仅求解地面点的平面坐标，高程值利用DEM进行内插获得。最后，在布设少量控制点的情况下通过平面区域网平差求解所有参与平差的卫星影像定向参数和连接点的地面平面坐标。利用两个地区的资源三号正视影像的平面区域网平差以及前正后三视影像的立体区域网平差的对比试验表明，对于资源三号卫星影像在1:50000DEM的支持下，平面平差可以达到和立体平差相当平面精度。对于近似垂直正视的资源三号影像，全球1km格网的DEM和90m格网的SRTM可以取代1:50000DEM作为高程控制，平面精度几乎没有损失。最终，试验结果证明了平面区域网平差方法的有效性和可行性。</p>

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汪韬阳,张过,李德仁,等.卫星遥感影像的区域正射纠正[J].武汉大学学报,2014,39(7):838-842.针对大区域卫星影像正射纠正所面临的问题,提出了利用平面平差的方法来求解卫星影像定向参数然后进行区域正射纠正的策略。该方案能够保证大区域卫星影像正射纠正后绝对定位精度以及相邻影像接边处相对定位精度的一致性。通过资源三号测绘卫星正视全色影像的实验表明,仅利用少量平面精度为5m的地面控制点,大区域影像经过平面平差后独立检查点的平面精度优于7m,满足了我国1∶5万地形图的精度要求。此外,利用平面平差后每景影像的定向参数进行区域正射纠正,相邻影像接边处连接点的像方精度优于0.5个像素,达到了几何上无缝镶嵌的程度。

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刘楚斌,张永生,范大昭,等.资源三号卫星三线阵影像自检校区域网平差[J].测绘学报,2014,43(10):1046-1050.利用卫星的辅助数据构建资源三号卫星影像的严格几何模型。以此为基础,考虑镜头光学畸变、像元尺寸变化和CCD旋转变化等因素的影响,构建附加参数模型;同时构建轨道模型来描述影像的外方位元素变化特征,进行自检校光束法区域网平差。利用资源三号卫星实际数据对附加参数模型和轨道模型进行研究和优化,并分析不同控制点分布对平差精度的影响。试验表明,选择合理的平差数学模型和控制点分布,平面精度可优于0.6 GSD,高程精度约为0.5 GSD。

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