卫星遥感影像数据的处理流程

技术能力说明

北京揽宇方圆拥有大型正版遥感处理软件，遥感数据处理工程师有10年以上遥感处理工作经验，并有国家大型项目工作经验自主卫星数据处理软件著作权，最大限度保持遥感卫星影像处理的真实度。

目录

1目的 (5)

2范围 (5)

3职责 (5)

4引用文件 (5)

5成果主要技术指标和规格 (5)

5.1成果的种类 (5)5.2坐标系统及高程基准 (5)

5.3成果主要规格 (5)

6设计方案 (5)

6.1软件和硬件配置要求 (6)

6.1.1软件 (6)

6.1.2硬件 (6)

6.2技术路线及工艺流程 (6)

6.2.1技术路线 (6)

6.2.2工艺流程 (6)

6.3技术规定 (6)

6.3.1主要技术指标 (6)

6.3.2作业准备 (7)

6.3.2.1资料收集 (7)

6.3.2.2资料分析 (7)

6.3.3控制点的布设和获取 (7)

6.3.4影像控制点的精度要求 (8)

6.3.5影像融合与处理 (8)

6.3.5.1影像融合的技术要求 (8)

6.3.5.2融合后影像处理 (8)

6.3.5.3影像匀色 (8)

6.3.6影像的正射纠正 (8)

6.3.6.1纠正控制点采集 (8)

6.3.6.2纠正方法 (9)

6.3.7影像镶嵌 (10)

6.3.7.1镶嵌原则 (10)

6.3.7.2重叠精度检查 (10)

6.3.8图幅裁切 (10)

6.3.9超限分析与处理 (10)

6.3.9.1客观原因 (10)

6.3.9.2人为原因 (10)

6.3.10相关文件制作 (10)

6.3.11提交资料 (11)

6.4质量控制 (11)

6.4.1检查内容 (11)

6.4.1.1关键工序检查要点 (11)

6.4.1.2外业控制测量 (11)

6.4.1.3正射纠正的质量检查 (11)

6.4.1.4镶嵌、接边质量检查 (11)

6.4.1.5DOM精度评定 (11)

6.5安全生产及数据安全 (12)

II6.5.1安全生产 (12)

6.5.2数据安全 (12)

6.6上交和归档成果及其资料内容和要求 ·····································错误！未定义书签。

6.6.1纸质文档资料 ·····················································································错误！未定义书签。

6.6.2数据资料及格式 ·················································································错误！未定义书签。7附录···················································································································错误！未定义书签。

7.1数据文件存储结构···································································错误！未定义书签。

7.2附表·························································································错误！未定义书签。

7.2.1影像纠正检查记录表 ·········································································错误！未定义书签。

7.2.2影像镶嵌检查记录表错误！未定义书签。

7.2.3DOM精度评价表·····················································································错误！未定义书签。

7.2.4控制点成果表 ·····················································································错误！未定义书签。

7.2.5检查、验收记录表 ·············································································错误！未定义书签。

7.2.6样本质量统计表 ·················································································错误！未定义书签。

IIIIV

1目的

根据《测绘技术设计规定》的要求，为使遥感测量产品生产处于受控状态，确保测绘产品的生产周期、质量满足规范、规程、合同、任务书的要求，编写本作业指导书，以指导遥感测量作业。

2范围

适用于我院在昆明市域承担的利用遥感卫星影像生产1:5000和1:10000比例尺数字正射影像图的中型（含中型）及以下项目。

作为遥感测量项目的专业技术设计书，用户有特殊要求时，需要在本指导书的基础上编写补充技术规定。

3职责

1)生产经营科负责项目的安排、进度的跟踪和成果的交付。

2)办公室负责测量设备的送检和项目主要材料的提供。

3)技术质量科负责成果的内部审查验收。

4)生产部门负责项目的实施、成果的过程检查和最终检查及成果的包装。

5)地理信息中心负责提供项目所需要的数据资料，负责接收项目最终成果的数据资料。

6)测绘资料档案馆负责提供项目所需要的纸质资料和控制点成果，负责接收项目最终成果的纸质资料及光盘备份。

4引用文件

1)CH/T 9009.3—2010《基础地理信息数字成果1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000数字正射影像图》

2)CH/T 1015.3—2007《基础地理信息数字产品1:10000 1:50000生产技术规程第3部分：数字正射影像图（DOM）》

3)GB/T 139-2012《国家基本比例尺地形图分幅和编号》

4)CJJ/T8-2011《城市测量规范》

5)CH/T 1007—2001《基础地理信息数字产品元数据》

6)GB/T 24356-2009《测绘成果质量检查与验收》。

7)CHT 1004-2005《测绘技术设计规定》。

8)CHT 1001-2005《测绘技术总结编写规定》。

9)CHZ 1001-2007《测绘成果质量检验报告编写基本规定》。

10)我院ISO9001:2008《质量体系文件》现行有效版。

5成果主要技术指标和规格

成果的种类

本项目形成的成果具体如下：

1）数据成果：按范围线拼成整体的DOM数据或分幅DOM数据及图幅整饰文件、DOM元数据；

2）过程文件：控制点文件、单景影像纠正精度报告；

3）文档资料：成果清单、补充技术规定、技术总结、检查报告。

坐标系统及高程基准

1)平面坐标系统：1987年昆明坐标系。

2)地图投影：高斯-克吕格投影，3°分带。

3)高程基准：1985国家高程基准，1987年发布。

成果主要规格

1)数字正射影像图的分幅和编号按GB/T 139《国家基本比例尺地形图分幅和编号》执行。

2)数字正射影像图按图幅内图廓线最小外接矩形向四边扩展（图上10mm）的矩形范围为边界分幅裁切数据。

6设计方案

5

软件和硬件配置要求 软件

1) 操作系统：Windows 。 2) 办公软件：Office 。

3)

专业软件： PCI 软件、ERDAS 软件、PHOTOSHOP 软件、南方cass 软件。

硬件

1) 计算机：能满足以上条款规定的软件运行需要。 2)

输出设备：A4幅面打印机，绘图仪。

技术路线及工艺流程 技术路线

是 否

否

是

工艺流程

技术规定

主要技术指标 1)

数字正射影像图地面分辨率要优于下表1的规定。

表1 地面分辨率 单位为米

比例尺

1:5 000

1:10 000

收集资料 有特殊要求时编写补充规定 像控点测量

融合、正射纠正

影像镶嵌

影像裁切及整饰 检查，内部验收

资料汇总，装订

交用户验收

资料移交，归档

原始卫星影像数据 控制点选择与量测 影像融合 影像镶嵌 影像处理 是否符合要求求 分幅DOM 数据 DRG 、DLG 数据 DEM 数据

元数据采集 是否符合要求 DLG 元数据

像控点 正射纠正 影像调色 影像图幅裁切

2)用多余像控点检查时，DOM地物点相对于实地同名地物点的点位中误差见

表2规定。

表2 平面位置中误差单位为毫米（图上）

比例尺平地、丘陵地山地、高山地

1:5 000、1:10 000 0.5 0.75

3)景与景之间DOM接边限差小于等于2个像元，见表3规定。

表3 景与景之间DOM接边限差

比例尺平地、丘陵地(m) 山地、高山地(m)

1:5000 1米 1.5米

1:10 000 2.0米3米

特殊地区可放宽0.5倍，中误差的2倍为最大误差。

4)数字正射影像图要与相邻影像接边，误差不大于2个像元。

5)DOM影像要纹理清晰、层次丰富、反差适中，目视效果好；融合后的影像色彩接近真实自然，色彩均衡一致，无明显偏色与拼接痕迹。

作业准备

6.1.1.1 资料收集

1)选择时相较新、倾角较小的全色或多光谱卫星影像，其影像获取时间尽可能一致或相近，同时收集与影像相关的星历、姿态角等精密参数数据；

2)根据控制点精度要求，收集相应比例尺（一般大于或等于5倍成图比例尺）的地形图或DRG数据；如没有上述数据，需外业进行控制点测量；

3)收集相应的DEM数据；

4)收集影像控制点成果及其他有关数据资料。

6.1.1.2 资料分析

对所收集的资料进行分析，判定其是否满足卫星遥感影像生产DOM的要求。

1)了解影像获取时卫星的倾角和云层覆盖等情况，分析对影像质量的影响；

2)分析卫星的星历参数和姿态角数据的完整性和可靠性；

3)了解影像控制点成果所采用的坐标系、精度、影像分辨率及所在位置等情况，并分析是否可以利用；了解地形图或DRG数据的数据基础，分析是否需要坐标转换或坐标改正；

4)分析DEM质量是否满足DOM生产的要求。

控制点的布设和获取

1)控制点的布设分为以下三种情况:

a)当采用严密的物理模型或有理函数模型进行几何纠正时，一景卫星影像至少需要2或3个地面控制点，生产中一般选用4-6个地面控制点，分布在影像四角或四边中心区域内，也可采用边角混合5点法布点。当控制点无法靠影像边选取时，可适当内移，移动量不大于图像宽度或高度的1/4；

b)当采用严密的成像物理模型进行几何纠正时，一景卫星影像需要选取6-9个地面控制点，分布在影像角、边及其中心区域内；

c)当采用二维或三维多项式的经验模型进行几何纠正时，一景卫星影像需要选取15-20个地面控制点，要求点位分布均匀。由于不采用DEM进行正射纠正，故一般适用于平地、丘陵地或小面积区域的几何纠正。

2)纠正用的影像控制点必须是明显地物点，在影像上进行点位选刺。当采用以上a）和b）条款控制点布设方案时，用GPS实测控制点的平面坐标和高程，像控点相对邻近控制点的点位的平面位置中误差不超过图上±0.1mm,高程中误差不超过0.5米，特殊困难地区像控点的平面位置中误差和高程中误差均可相应放宽0.5倍；如果已建有测区影像控制点数据库，则可从中选取适合要求的控制点。当采用c）条款控制点布设方案时，可在较大比例尺的地形图或DRG上对照影像选择控制点点位并量测其坐标。

影像控制点的精度要求

像控点相对邻近控制点的点位平面位置误差不大于图上±0.1mm；相对邻近控制点的高程误差不大于0.5m，高山困难地区可放宽1倍。

影像融合与处理

在PCI软件下用pansharp方法进行影像融合，然后在ERDAS软件下对影像进行加绿处理，再在PHOTOSHOP下对影像进行调色，处理后的影像能反映细部特征，纹理清晰，色彩明亮。

6.1.1.3 影像融合的技术要求

1)融合影像应清晰表现地物特征，无重睑、勾边等现象。

2)能清晰地表现纹理信息，能突出主要地物（如水体、建筑物、耕地、道路等）。

3)影像光谱特征还应真实、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各种地类信息。

5)融合影像色调均匀、反差适中、色彩接近自然真彩色。

6.1.1.4 融合后影像处理

融合后影像处理是保证成果质量的重要技术环节，融合后影像通常亮度偏低、灰阶分布动态范围小（见图3），色彩不够丰富。需要采用线性或非线性拉伸、亮度对比度、色彩平衡、色度、饱和度和明度调整等方法进行色调调整。处理后的影像要达到灰阶分布具有较大动态范围（见图4），纹理清晰、色调均匀、反差适中，色彩接近自然真彩色，可以清晰判别建筑物及主要地物。

图1 较小灰度动态范围图2 较大灰度动态范围

为了形成完整的测区影像，对分块融合的影像须进行色调调整。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。同时，注意视觉效果，为去除杂色保证整体反差，必要时牺牲部分光谱信息和纹理，达到自然真彩色的效果，但要区分不同地物边界。

6.1.1.5 影像匀色

1)影像匀色是指定颜色标准，批量对单张影像进行匀色，自动消除单张影像内以及多张影像间的明暗、色差等问题。影像匀色后，要求影像不失真，纹理清晰，饱和度符合标准，色彩和基准影像保持一致。

2)不同时期的影像，应根据影像的色彩、质量情况确定不同的模板；同一批影像中地物差异较大的部分，需确定不同的模板。

3)选取模板（基准影像）时，要在同一批影像中选取内容丰富，代表性强的影像，利用影像处理软件调整影像的亮度、对比度、颜色到最佳效果。

4)原则上，对于色彩不是特别均匀的原始影像，要求采用整体匀色；如采用分块匀色，需根据影像内容合理设置分块大小，要求匀色之后的影像，过渡自然、无明显分块痕迹。

5)对于个别匀色效果较差的影像，需要利用Photoshop单独调整到模板的效果；影像内存在大面积色彩相同的区域时，对区域边缘处局部颜色偏差大的情况，需要做排除区处理后再匀色或直接用影像处理软件调整。

为了避免影像重采样后在镶嵌线缓冲区处出现模糊、重影和死印，需要利用Photoshop对单个影像进行色彩调整，使相邻影像接边处（镶嵌线两侧）色彩保持相对一致。

影像的正射纠正

对于高山地、山地，根据影像控制点，用严密物理模型或有理函数模型并通过DEM数据进行几何纠正；对于丘陵地，可根据情况用低一等级的DEM进行正射纠正；对于平地，可不利于DEM直接采用多项式拟合进行纠正。

6.1.1.6 纠正控制点采集

1)纠正控制点要均匀分布，控制区域大于片区范围。每景控制点数量在9～15个之间，山地适当增加控制点，重叠区域必须要有三个以上的公共点。

图3 控制点点位示意图

2)应选取影像清晰、易于判别、明显的特征地物点，如道路交叉处、球场角、围墙角等位置，如图4所示。

图4道路交叉处布点

3)相邻景重叠区选取不少于3个公共点，上下相邻的影像由于重叠较少，较难实现共用控制点时，在实际工作中，尽量采用控制点。

在纠正过程中根据软件自动记录的控制点残差文件，检查正射纠正控制点点位精度。若控制点残差超限，则查找原因并重新选点。

6.1.1.7 纠正方法

1)单景纠正：不同轨道、不同时相影像，通常对单景数据采用有理函数模型进行正射纠正。如图5所示。

图5 单景纠正

2)单轨纠正：对同轨道、同时相影像，可自然拼接、消除重叠误差后采用有理函数模型进行正射纠正。如图6所示。

图6 单轨纠正

3)区域纠正：工作区涉及连片多景同源遥感数据时，优先使用区域纠正方法进行整体纠正，采用有理函数模型。如图7所示。

图7 区域纠正

影像镶嵌

在ERDAS下进行相邻两景影像的拼接，先画出镶嵌线，镶嵌线不要穿越建（构）筑物和线状地物。镶嵌后的影像，特别是镶嵌线附近的影像，要色调一致、反差适中，相邻影像之间不存在明显的镶嵌痕迹，避免出现因影像缺损（如影像的纹理不清、噪声、影像模糊、扭曲、错开、裂缝、污点、划痕等)而造成无法判读影像信息和精度的损失。同时要对镶嵌线两边的影像接边差进行检查，若超限，应分析原因，必要时要重做影像纠正处理。

6.1.1.8 镶嵌原则

1)镶嵌前进行重叠检查。景与景间重叠限差应符合表3要求。重叠误差超限时应立即查明原因，并进行必要的返工，使其符合规定的接边要求。

2)镶嵌时应尽可能保留分辨率高、时相新、云雾量少、质量好的影像。

6.1.1.9 重叠精度检查

叠加相邻纠正单元，采用“拉窗帘”方式逐屏幕目视检查相邻纠正单元间重叠区域的精度，若同名地物出现“抖动”或“错位”现象，则量测该处同名点误差，两者相对精度应满足表2要求。

图8 “拉窗帘”检查接边精度

图幅裁切

按照内图廓先最小外接矩形范围或根据设计要求外扩后对影像进行裁切，裁切后生成GeoTiff格式栅格影像文件，然后根据要求制作图幅正射影像数据文件及其附加信息文件。

超限分析与处理

当检查发现误差超限时，应分析侧视角、地物变化等客观原因，以及控制点的数量、点位与分布等人为原因。

6.1.1.10 客观原因

1)侧视角较大会造成一些有高度或高差的地物出现阴影及“拉花”，尤其是山顶、山坡上线状地物的拐弯处。相邻两景卫星影像的侧视角相反、侧视角值较大（一般超过15度）时，存在局部超限的现象。

2)除此之外，在实际生产中可能遇到各种各样的原因导致误差超限，这时应尽量积极寻找原因及解决办法。如控制资料处于可选点位稀少地区、高程数据精度不足引起的地物变形地区等，要及时与技术科沟通，寻求解决办法。

6.1.1.11 人为原因

在排除客观原因后，还应对控制点的判读、数量、点位和分布进行检查。在分析并查找出精度超限的原因后，调整控制点的数量、点位、分布，对影像进行重新正射并检查其精度，直至其满足精度要求。

相关文件制作

在DOM数据采集过程中，应按要求进行以下相关文件的制作：1)元数据采集，采用记事本录入元数据项。其中元数据文件包含以下内容：产品名称、图名、图号、比例尺分母、产品生产日期、产品生产单位名称、产品所有权单位、数据量、数据格式、影像地面分辨率、图廓角点经度范围、图廓角点纬度范围、西南图廓角点X坐标、西南图廓角点Y坐标、西北图廓角点X坐标、西北图廓角点Y坐标、东北图廓角点X坐标、东北图廓角点Y坐标、东南图廓角点X坐标、东南图廓角点Y坐标、密级、参照图式的标准号、大地基准、地图投影名称、子午线、分带方式、高斯-克吕格投影带号、坐标单位、平面位置中误差、完整性、接边质量评价、数据质量总评价、主要数据源、单片微分纠正方法、所用DEM格网单元尺寸、影像色彩、传感器类型、数据接收时间等。

2)按要求编写技术总结。

提交资料

详见上交和归档成果及其资料内容和要求。

质量控制

项目按“二级检查、一级验收”的原则进行控制，即：作业员、小组100%过程检查、部门100%最终检查及质检科内部审查验收。

检查内容

6.1.1.12 关键工序检查要点

1)外业控制测量。

2)正射影像图制作:包括纠正、调色、接边、镶嵌、分幅等质量检查。

6.1.1.13 外业控制测量

1)控制点文件的名称、数据格式、数学基础正确性、成果完整性（满足控制点建库）；

2)GPS仪器检校报告完整性；

3)控制点选取合理性、准确性；

4)解算是否严密，控制点解算坐标与已知成果差值是否满足相关规范要求；

5)点之记等相关文档、图表资料是否完备；

6)检查记录表格。

6.1.1.14 正射纠正的质量检查

1)点位转刺是否准确；

2)纠正控制点单点最大误差是否超限；

3)纠正控制点残差中误差是否超限；

4)连接点各单方向误差是否超限；

5)区域整体平差中误差是否超限。

6.1.1.15 镶嵌、接边质量检查

1)点匹配精度检查；

2)镶嵌处应无裂缝、模糊和重影现象。

3)同带影像接边效果检查；

4)换带投影接边检查；

5)镶嵌影像色彩检查。

6.1.1.16 DOM精度评定

1)DOM精度评定是依据外业实测GPS检查点成果，选用正射纠正以外的多余控制点作为检测的真值，在DOM影像上选取检查点位置并读取坐标值，计算其较差的中误差。

2)原则上以作业区为评定单元，选取25个以上的特征地物点作为检查点进行精度评定。要求选取的特征地物点在影像上能够准确定位。

当同一工作区涉及明显地形地貌差异时，则按照平地丘陵地、山地高山地分别选取足够数量的检查点进行精度评定。

安全生产及数据安全

安全生产

1)测绘生产坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针，遵守《中华人民共和图安全生产法》等有关安全生产的法律、法规，建立、健全安全生产管理机构、安全生产责任制度和安全保障及应急救援预案，配备相应的安全管理人员，完善安全生产条件，强化安全生产教育培训，加强安全生产管理，确保安全生产。

2)根据本部门、各工种和作业区域的实际特点，制定安全生产操作细则，指导和规范职工安全生产作业。设置安全员，安全员须经过安全生产知识与安全管理能力培训，具备与所从事的测绘活动相应的安全生产知识和管理能力。

3)作业人员(组) 遵守本单位的安全生产管理制度和操作细则，爱护和正确使用仪器、设备、工具及安全防护装备，服从安全管理，了解其作业场所、工作岗位存在的危险因素及防范措施；外业人员还要掌握必要的野外生存、避险和相关应急技能。

4)驾驶员应严格遵守《中华人民共和国道路交通安全法》等有关的法律、法规、安全操作规程和安全运行的各种要求，具备野外环境下驾驭车辆的技能，掌握所驾驶车辆的构造、技术性能、技术状况、保养和维修的基本知识或技能。

5)禁止食用霉烂、变质和被污染过的食物，禁止食用不易识别的野菜、野果、野生菌菇等野生植物，禁止酒后生产作业。不接触和不食用死、病畜肉，禁止饮用异味、异色和被污染的地表水和井水。

6)外业作业人员应尽量居住民房或招待所。对住宿的房屋应进行安全性检查，了解住宿环境和安全通道位置，禁止入宿存在安全隐患的房屋。

7)应持有效证件和公函与有关部门进行联系.在进入军事要地、边疆、少数民族地区、林区、自然保护区或其他特殊防护地区作业时，应事先征得有关部门同意，了解当地民情和社会治安等情况，遵守所在地的风俗习惯及有关的安全规定。进入单位、居民宅院进行测绘时，应先出示相关证件，说明情况再进行作业。

8)在人、车流量大的街道上作业时，必须穿着色彩醒目的带有安会警示反光的马夹，并应设置安金警示标志牌(墩)，必要时还应安排专人担任安全警戒员。作业中骑用自行车要遵守交通规则，严禁超速、逆行和撒把骑车。

数据安全

1)测绘成果属于涉密资料，生产和使用过程中严格按《中华人民共和国保守国家秘密法》的要求进行管理。

2)生产涉密成果，须采用涉密设备，在生产过程中不得复制、摘抄、传递和外出携带测绘成果。

3)严禁使用非涉密计算机、非涉密存储设备存储、处理测绘成果资料；严禁将涉密计算机、涉密存储设备接入互联网及其他公共信息网络；严禁在未采取防护措施的情况下，在涉密信息系统与互联网及其他公共信息网络之间进行信息交换。

公司形象展示

信誉证书、荣誉证书、相关资质证书

卫星遥感影像技术服务ISO（9001）认证证书复印件

高新技术企业认定证明文件

国家A级纳税人

卫星影像质量快速检验系统著作权登记证

历史遥感图像检验系统著作权登记证

锁眼卫星影像处理软件著作权登记证

同质遥感数据融合系统著作权登记证

异质遥感数据融合系统著作权登记证

多时空多光谱数据处理系统著作权登记证

北京揽宇方圆信息技术有限公司