第三次全國土地調查正射影像生產(chǎn)中PCI GXL系統(tǒng)的應用研究

馬磊

（河南省地圖院，河南 鄭州 450003）

PCI GXL系統(tǒng)是由PCI公司研發(fā)的一種全新的方案產(chǎn)品，自動化控制水平較高，在航空影像與衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)收集中有良好的應用效果。PCI GXL系統(tǒng)能夠提升影像與數(shù)字高程模型自動化采集控制效率，包括數(shù)據(jù)連接點有效結合，將傳統(tǒng)區(qū)域網(wǎng)平差正射校正束縛打破，系統(tǒng)內部的各個模塊處于松散狀態(tài)，技術人員可以根據(jù)實際需求，將完全不同的管理模塊進行科學組合，形成結構更加簡單的PCI GXL系統(tǒng)。

1 PCI GXL系統(tǒng)的應用價值

土地調查的主要目的是了解我國土地資源的利用情況，并對原有的土地調查數(shù)據(jù)進行全面核實。在第三次全國土地調查中，科學應用PCI GXL系統(tǒng)，能夠幫助有關部門更好地掌握我國現(xiàn)有土地利用情況，對原有的土地數(shù)據(jù)進行改正，進一步完善我國土地統(tǒng)計與監(jiān)控調查機制，滿足國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展需求。

將先進的計算機信息技術和PCI Geomatics圖像處理方法有效結合，輸出更加準確的數(shù)據(jù)，能更好地滿足第三次全國土地調查正射影像生產(chǎn)項目實施需求。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件相比，經(jīng)PCI GXL系統(tǒng)處理后的影像測量精度更高，在第三次全國土地調查中具有良好的應用前景[1]。

2 PCI GXL系統(tǒng)的特點

2.1 數(shù)據(jù)存儲能力強

PCI GXL系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力強，數(shù)據(jù)處理效率高，結合參考影像與數(shù)字高程模型結構特點可知，PCI GXL系統(tǒng)內部的各個數(shù)字高程模型有采集控制點與數(shù)據(jù)連接點，可保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高效管理，而其他遙感影像處理系統(tǒng)并不具備采集控制點與數(shù)據(jù)連接點[2]。

2.2 影像處理效率高

PCI GXL系統(tǒng)具備較強的并行處理效果，能夠極大地提高影像處理效率，實現(xiàn)影像的高效處理。與ENVI、ERDAS等處理軟件相比，PCI GXL系統(tǒng)的總線結構比較簡單，成本較低，PCI總線的中斷共享主要由硬件與軟件兩部分組成。在處理節(jié)點間離散分配任務時，該系統(tǒng)能夠將主作業(yè)概念與子作業(yè)概念合并處理，保證系統(tǒng)各個子作業(yè)模塊的運行速率。

2.3 管理模式先進

與傳統(tǒng)的土地調查影像處理系統(tǒng)不同，PCI GXL系統(tǒng)主要利用模塊處理系統(tǒng)進行影像處理，不斷簡化土地影像區(qū)域網(wǎng)當中的正射校正環(huán)節(jié)，最終提取成為不同的功能模塊。常見的功能模塊主要有控制點采集、正射校正與影像融合等。各個模塊處于松散狀態(tài)，保持良好的耦合結構，并不是采用固定順序連接，在實際操作過程中，操作人員可以根據(jù)各個模塊的功能，將模塊進行有效組合，形成結構簡單的PCI GXL系統(tǒng)[3]。

3 PCI GXL系統(tǒng)的應用

3.1 項目概況

尉氏縣第三次全國土地調查二標段項目需要用到2016年1月到8月期間獲取的衛(wèi)星影像，主要包括資源三號、高分二號、天繪一號等多項遙感影像數(shù)據(jù)，結合該地區(qū)的各項控制資料，在數(shù)據(jù)普查階段，創(chuàng)建更為完善的數(shù)字高程模型，并運用常規(guī)正射糾正方法，結合影像匹配的方式采集控制點，對時點核準影像進行有效糾正。

3.2 數(shù)據(jù)與資料準備階段

第三次全國土地調查正射影像中的數(shù)據(jù)主要來源于高分二號、北京二號0.8m國產(chǎn)遙感衛(wèi)星影像，為了確保PCI GXL系統(tǒng)在全國土地調查正射影像生產(chǎn)過程中得到有效應用，操作人員需要做好數(shù)據(jù)與資料準備，根據(jù)地理國情普查過程中構建的正射影像數(shù)據(jù)高程模型，采用影像匹配方式，對土地影像進行采集。一般情況下，土地影像采集主要采用控制點采集方式，將內業(yè)與外業(yè)控制點數(shù)據(jù)進行對比分析，確保第三次全國土地調查原始影像真實準確。

3.3 影像導入與采集控制點布置

PCI GXL系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力較強，能夠保證土地影像數(shù)據(jù)更加準確，提升RPC模型數(shù)據(jù)結構的科學性。在第三次全國土地調查過程中，PCI GXL系統(tǒng)能直接將高分二號0.8m國產(chǎn)衛(wèi)星影像的原始數(shù)據(jù)直接轉換成為*.pix格式[4]。在影像導入過程中，需要結合系統(tǒng)中各個模塊的運行情況，做好模塊之間的調整工作，進一步提升影像導入的準確性。

此外，在采集控制點時，需要對之前的影像進行全面掃描，直接生成一個比較完整的控制點采集作業(yè)。PCI GXL系統(tǒng)可以分為四個參考數(shù)據(jù)自動采集控制系統(tǒng)，分別處理正射影像、參考影像、線矢量數(shù)據(jù)和控制點影像庫、多邊形矢量數(shù)據(jù)等。操作人員需要根據(jù)項目結構特點，對區(qū)域網(wǎng)絡控制源頭進行合理控制，以更好地采集各個控制點數(shù)據(jù)。

操作人員要根據(jù)像元和線位置，準確判斷各個參考影像位置，并在參考影像搜索半徑范圍內做好控制點采集工作?？刂泣c采集工作完成后，操作人員需要將各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲，并在規(guī)定時間內輸入系統(tǒng)，對原有的數(shù)字模型進行全面改進，確保數(shù)據(jù)精確配準。

3.4 平差與正射校核

所謂平差，即人們常說的區(qū)域網(wǎng)平差，其主要功能是將文件夾內部的重疊影像進行搜索，保證系統(tǒng)的各個連接點得到優(yōu)化，實現(xiàn)自動采集連接點的目的。PCI GXL系統(tǒng)能夠自動生成校正作業(yè)，使得系統(tǒng)各個模塊形成穩(wěn)定的結構工程，保證系統(tǒng)內部的各個連接點完美連接，以滿足系統(tǒng)運行需求。

為保證平差模塊中數(shù)據(jù)連接點準確連接，需要妥善控制連接點數(shù)量，連接點的數(shù)量不宜超過200個，其分數(shù)最小值為0.74。在單景區(qū)域網(wǎng)中，操作人員可以根據(jù)PCI GXL系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，對原有的操作方案進行優(yōu)化，有效糾正錯誤的影像結果，提高影像結果的準確性。糾正后的影像和DLG套合檢查結果如表1所示。

表1 糾正后的影像和DLG套合檢查結果

在布置控制點時，操作人員可以采取以下兩個方法進行布設：第一，結合區(qū)域網(wǎng)形狀規(guī)則，將設置點均勻地布置在區(qū)域周圍，并在每條隔離帶布設一定量的控制點，盡可能地在重疊區(qū)域布設少量點位，以保證控制點分配更加均衡。第二，對于區(qū)域網(wǎng)形狀不規(guī)則的地段，可以直接將控制點設置在轉角部位，并將各個控制點進行有效連接，針對布置錯誤的控制點，需要做好相應的調節(jié)工作，保證各個控制點定位更加精確[5]。

3.5 銳化融合

銳化融合屬于PCI GXL系統(tǒng)的影像自動融合模塊，對于結構不同的影像傳感器，GXL中的影像融合算法更加豐富，操作人員可以根據(jù)影像融合效果，將各種算法進行全面優(yōu)化。常用的算法主要分為兩種：第一，色彩失真算法。第二，采用復雜運算方法進行計算，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)集。為了更好地應用PCI GXL系統(tǒng)，操作人員可以采用多光譜影像算法進行計算，保證光譜分析結果更加精確。

4 結束語

運用PCI GXL系統(tǒng)，能夠保證土地影像數(shù)據(jù)更加準確，提升RPC模型數(shù)據(jù)結構的科學性，進一步提高實際作業(yè)效率。但是，在運用該系統(tǒng)時，控制點采集環(huán)節(jié)人工選點與編輯控制點文件的工作量比較大，因此，還需要相關研究人員不斷創(chuàng)新與完善相對影像的快速匹配方法。