谷歌卫星影像的地理纠正及在国土资源管理中的应用.docx

谷歌卫星影像的地理纠正及在国土资源管理中的应用Google earth的卫星影像，并非单一数据来源，而是卫星影像与航拍的数据整合。其卫星影像部分来自于美国DigitalGlobe公司的QuickBird（快鸟）商业卫星与EarthSat公司。Google earth卫星影像具有高分辨率（正常1:3000）、高时效性（大城市一年左右、小城镇3年左右）的特点，日常实用性较高。国土资源管理具有较强的空间属性，日常的业务数据都依附于特定的空间参考坐标系。高分辨率和高时效性的谷歌卫星影像可以轻松进行对地信息的提取，在国土资源综合监管中具有较大作用。一、空间坐标系统对比谷歌卫星影像的坐标系统为WGS-84坐标系，是一种以地球质心为坐标系原点的大地坐标系（地理坐标系）；而日常国土资源管理中基本上以国家测绘地理信息局通用的西安80坐标系（参心坐标系）。两种坐标系统的椭球参数、长短轴都不一样，所以经常用的投影坐标系统也就不一样（WGS-84用UTM，西安80用高斯克吕格）。二、数据源下载和拼接在对谷歌卫星影像数据进行获取时，通常利用的是稻歌google map截获器。通常获取的数据量过大，受计算机系能影响统一获取困难较大，所以建议用均匀格网把预采集数据区域分成多个部分分批次采集。如对明光市（2335平方公里）均匀分为36个数据采集区，在稻歌中对每个格网数据分批次下载。在所有数据源下载完成后，在Arcgis或者遥感处理软件中对每个格网数据进行拼接，拼接时遵循“以小聚大“原则，最后拼接成一个完整影像，拼接过程中对计算机内存和存储有一定要求，建议用性能状况好的计算机进行处理。三、坐标系统转换和投影系统转换谷歌影像图的WGS-84坐标系到西安80坐标系之间的空间转换在GIS软件（如Arcgis）中有相关的转换算法，但普通算法都是基于全球或者大区域的拟合算法，直接转换误差加大，一般情况做局部区域转换时需要该区域的转换七参数，而此参数的获得需要通过实地控制测量或者向测绘地理信息局购买（购买的控制点数据有的也呈非线性分布，计算出的参数误差也存在）。加上国家安全方面的考虑，我国内地互联网地图中的坐标都经过了加密处理，所以从google map截获器截取的影像数据本身坐标系统没有变换之前就有经过加密的误差，所以笔者选择了先直接坐标和投影变换，然后首次变换后的影像数据再通过手工配准校正的操作思路。1、Arcgis直接变换在Arcgis中选择原始数据源，设置好输出位置和西安80坐标系统，在相关的转换参数和转换算法处不要选择（图一）： 图一2、手工控制点配准校正初次直接转换后观察输出数据，发现还是存在几米到几十米的非线性误差（与国土部下发的往年卫片数据核比），这样只有通过控制点手工校正。手工校正时要注意以下几点：一是需要有往年的历史卫片数据做参考，把永久性线性工程作为最好的控制点选择，尽量不要选择房屋建筑（存在拍摄的视角误差）；二是由于存在的误差是非线性的，所有校正方法最好选择Adjust；三是为做好整体控制，可以为整个校正区域以一公里为间隔做均匀方格网，在每个方格网内选择控制点，做到均匀整体控制（图二）；四是遇到山体等起伏较大的地域时，增加控制点，沿山脊线选取控制点。笔者以明光市为例，最终共选取了 2699个控制点（图三）。 图二 图三四、空间数据重采样控制点数据部署完成以后，需要对总体误差进行控制，对误差较大的控制点进行空间矫正，直到误差控制到1米以内。误差控制好以后，利用空间重采样工具（图四），选择LZ77压缩算法，对卫片数据进行空间重采样。由于计算量较大，故推荐选择计算和存储能力性能好的计算机进行操作。 图四 空间重采样后的数据就是地理校正后的成果数据（图五）。 五、国土资源管理中的应用1、土地资源利用现状动态监管由于谷歌地球平台数据时效性强，更新周期短，故此卫片数据可作为国土资源周期性利用情况的监察参考，可以作为很多市县在每年国土部卫片监察数据下发前的自查自纠依据（图六中右侧红线内为违法建筑）。 图六2、城市规划建设动态更新近年来，各地城建范围迅速扩大，短时间内城市变化更新量大，校正后的卫片