正射影像图制作技术方案

东莞市市区卫星数字正射影像图投标文件技术方案国家遥感应用工程技术研究中心北京超图地理信息技术有限公司2003年6月目录一、项目背景-3二、项目预期目标-4三、项目建设原则-6四、用户需求-8五、项目设计思想和可行性技术方案-10六、数据处理和制图质量保证措施-20七、技术保障的进一步说明-21八、项目实施进度计划-23九、技术服务、售后服务计划和承诺-24一、项目背景东莞市位于广东省中南部，东江下游，珠江三角洲东南部，北临依靠广州的香港，位于穗港经济走廊中间。 1985年9月，经国务院批准撤除县市的1988年1月，东莞升为不设县的地级市，现辖32个町区。 全市户籍人口150万，外来人口500万。通过使用高分辨率卫星影像，为东莞市经济的快速发展能够满足地图现状性要求的城市规划和建设提供高分辨率卫星影像资料，以补充基础地图周期长短不足的地图制作资料。二、项目预期目标本项目的总体目标是以东莞市城市建设规划局的信息化建设需求为基础，指导东莞市城市建设规划管理信息系统的总体设计框架，参考相关行业标准和规范，应用高分辨率遥感技术、地理信息技术、数据库技术等相关技术， 结合东莞市市域卫星数字正射影像图制作和完成影像入库的规划，开发快速阅读大量影像、进行不同时期影像比较的管理软件，利用东莞市现有数据资源，建设包括地形数据、影像数据在内的影像空间数据库，完善东莞市城市建设规划管理信息系统建设在这一总体目标的指导下，将各子目标具体分开，包括以下几点1、完成东莞市市区约2500平方公里的高分辨率(1米以上)卫星数据产品(包括全色和多光谱产品)的采集。利用光学卫星数据采集需要良好的天气条件，东莞市属亚热带季风气候，夏无冬，日照充足，雨量丰富，一年中23月日照最少，7月日照最多。 雨量集中在49月，其中46月为前汛期，前线的低槽降水较多。 79月为后汛期，台风降水活跃。 避免雨季，收集更好质量的数据是本项目的重要一步，在可行性分析中详细阐述。2、制作各种比例尺东莞市高分辨率卫星影像地图，入库管理影像，与形成系列化标准差幅影像地图库的矢量数据库重叠，为矢量数据库提供视觉参考。1 )在既有的基础上，详细调查城市建设规划工作，形成东莞市城市建设规划空间的整体影像数据需求2 )结合相关标准，制定东莞市规划空间影像资料规范3 )基于以上工作，完成东莞市影像入库管理。 无论在什么缩尺时，都要求各种空间数据间(影像数据和各缩尺矢量数据)的正确匹配和重叠。4 )制作卫星影像纸图。3、开发东莞市城建设计划局影像阅览工具软件。工具软件的主要功能：1 )实现了不同时相局部地区影像的同步慢跑和同步扩大缩小，可以目视比较局部地区城市建设要素的时间变化。2 )通过该软件实现高分辨率、大区域的大容量遥感影像数据的高速阅览。3 )与矢量图层的复合显示。4 )该软件可以包括通用交换格式(如DXF、SDB、DWG、VCT、TIF、GeoTIF、BMP、JPG )的直接读取DWG、Coverage、Tab等等。 支持许多常见的图形数据格式转换支持多种图像文件格式，包括支持国家标准交换格式(如VCT )的TIF、GeoTIF、BMP、JPG、ECW和MrSID。5 )用这个软件可以矢量化。4 .评估城市环境条件提供监测城市扩张和变化的特定时刻人无法到达的地区信息。三、项目建设原则项目建设主要遵循以下几个方面的原则1、实用性最大限度地满足计划管理工作的需求，为业务管理提供最佳的业务数据模型，是系统建设的基础依据。工具软件的设计容易理解，界面方便。 图像数据源必须具有与其他系统数据共享和协作的能力。2 .前瞻性和可扩展性目前，遥感技术、数据库技术和GIS技术发展迅速，城市建设和规划管理工作也在不断扩大和协调，遥感数据源需要先进性和先进性，数据库设计具有先进性，能够更好地处理由此引起的系统升级问题同时，数据库设计应充分考虑计算和相关技术的发展趋势，使数据库具有较强的扩展能力，以满足当代信息技术快速发展的需要。3 .经济性资料来源选择经济高效的产品。软件选择经济的实用性：选择性价比高的软件是系统成功的重要基础。4 .安全性高分辨率卫星影像数据库的安全是数据库建设的重要方面，也是今后信息系统运行的重要保障。 一般来说，数据库安全性应考虑以下几点：(一)权限管理，防止非法登录，保证合法用户拥有合法权限，保证按照权限操作数据库(二)反病毒设计，防止病毒侵犯数据；(3)建立数据备份机制，防止意外数据丢失(4)数据库容错处理保证数据完整性和完整性。5 .标准化和规范化为确保影像资料的共用与互通，实现基础地理资讯的共用，必须建立统一的标准与共同遵守的规范，让政府各部门与社会各行业都能接受并使用资料。6 .一体化图像数据进入数据库后，必须能够与现有计划管理系统的矢量图层顺利配合。四、用户需求和特点分析1、购买东莞市全区约2500平方公里的全彩色和多光谱高分辨率卫星影像数据。2 .进行数据融合。 融合卫星数据的全色和多光谱带宽。 通过选择最佳波段，从多种分辨率融合方法中选择最佳方法，融合全色波段和多光谱波段，使图像具有高空间分辨率、纹理特性和丰富的光谱信息，达到了图像地图信息丰富、视觉效果好、质量好的目的。3 .进行数字几何正射校正。 基于控制点(由城市建设局提供)，使用相应的软件模块对数据进行几何精确校正，利用地面控制点(GCPs )发现实际地形，计算对准中控制点的误差，利用DEM消除地形起伏引起的位移，对图像进行重采样等4 .进行图像镶嵌。 由于相邻图像的拍摄日期、系统处理条件可能不同，因此不仅几何失真的问题，而且由于放射水平的不同，相同名称的地物在相邻图像上的亮度值不一致。 如果不进行色调调整，则以这种图像为马赛克，即使几何对位的精度高，重叠区域也良好地被复合，但马赛克后两侧的图像色调差异显着，接缝的线条非常突出，不美丽，还影响地物图像与专业信息的分析和识别，使应用效果降低镶嵌数据的色调几乎没有差别，要求美丽。5、地名注释注释和系列标准照片地图的制作。 基于相关附图和实际调查，根据具体要求为图像地图赋予显着的图形名称。 根据现有的市界和区界图，在影像地图上加上上市界、区界、其他要素的说明。 基于1:10000、1:5000、1:2000和1:1000地形图的标准片，标准地分割整个或镶嵌到片中的数字图像，并形成系列化的标准片图像映射库。6 .轮廓整形和各种比例尺的影像地图输出。 根据绘图标准，根据比例尺不同地图的要求，生成对应的绘图精度模板，实现比例尺不同的遥感图像地图的绘图输出，例如1:1000、1:5000、1:2000，从而实现图像绘图效果7 .遥感处理成果数据与城市建设规划局现有系统(基于CAD的规划管理信息系统)兼容，保证现有系统顺利调用成果数据。8 .将成果数据与现有计划管理系统的矢量图层(1:2000 )复合显示。9 .将来每年或每两年取得新的时相遥感影像时，可以解决大量时相遥感影像处理、动态变化信息提取的技术问题，显示新的或减少的各人工建筑物、大楼、平房、道路、市政设施等，同时显示森林、城市绿地、水体等地表垄断类型10、利用相应的软件工具，利用高压缩率、高保真度的图像数据压缩技术来压缩原始数据。 然后，通过适当的软件实现高分辨率、大区域的遥感影像数据的高速阅览，与矢量图层复合显示。11、填写地名注释，通过地名注释快速制作地名索引，可实现广泛的遥感影像阅读查询。12 .要求提供相应的软件工具，实现不同时相局部地区影像的同步慢跑和同步放大缩小，便于目视比较局部地区城市建设要素的时间变化。要求提供13.4通道(红外光、红光、绿光、蓝光通道)的多光谱信息，满足植被信息高精度自动提取、植被景观动态监测的需要。五、项目设计思想和可行性技术方案1 .遥感数据源采用QuickBird卫星的影像资料，QuickBird卫星是目前世界上空间解析度最高的商用卫星，具有全色解析度为0.61m、多光谱解析度为2.44m的优势，是16日的运行周期。 其特有的分辨率高、畸变率低、更新快等特点决定了QuickBird在地图制作和更新方面具有与其他卫星无比的优势。 据数字全球公司估计，20042005年的空间轨道中不会出现与速鸟卫星具有同等或更高性能的商用遥感卫星。QuickBird的超宽(16.5公里*16.5公里)和超大型硬盘容量保证了在同一天气下比其他高分辨率卫星显着的采集优势。QuickBird的60厘米分辨率是目前世界上分辨率最高的商用卫星，是唯一能够与1:2000计划图重叠的卫星数据。 使用这个影像，可以确定并定位街道的中央线、建筑物的预定点、停车场等各种各样的特征。在成像过程中，由于地形的起伏、卫星的姿势、卫星的投影方式的影响，影像上的像点产生偏移(投影误差、倾斜误差)。 因此，绘制高品质、高精度的地图需要几何学的精密修正。2 .数据订正、入库处理方法和具体步骤主要包括基础地理数据的准备、大地控制点的选择、数字几何精密校正、数据融合、图像镶嵌、地名注记和轮廓加工、以各种比例绘图等内容，整体上以“图像处理和图像绘制过程的图像”表示。1 )大地控制点的选择遥感影像(QuickBird )选择一对控制点(包括高程z坐标)几何学上正确数据整合地名注记与轮廓精加工图像马赛克，色调现有DEM数据遥感影像地图地形图实地调查和其他辅助信息相结合，进行解释分类(农地、建设用地、植被等)按比例绘图选择控制点是保证精密几何校正质量的基础。 一般来说，选择道路和河流等交叉路口、田块角、桥头等通过图像和地形图容易识别位置的地物点。 利用GPS采集直接点(x，y，z值)。 控制点需要一定的数量并且要求分布均匀，在GCP的分布中，由于前面几个GCP的分布范围宽，越接近图像的边缘误差越大，所以不靠近图像的边缘。 不同位置和地面海拔最好有GCP分布，特别是地形的最高点和最低点。图像处理和图像制图流程图；首先选择控制点后，对控制点的匹配精度进行检查(该功能由对应的软件模块实现)，去除匹配误差超限的像素(误差限额通常在半个像素以内)，并根据需要补充控制点以保证控制点的数量和质量。2 )数字几何精确校正基于控制点使用适当的软件模块几何校正数据包括利用地面控制点(GCPs )找到实际的地形，利用DEM去除由于地形的起伏而引起的位移，并且对图像进行重采样。 同时计算定位过程中控制点的误差。3 )数据整合合并快速bird数据。 通过选择最佳频带，从多种分辨率融合方法中选择最佳方法，融合全彩色频带和多光谱频带，图像具有高空间分辨率和丰富的光谱信息，实现图像地图信息丰富、视觉效果好、质量好的目的。4 )图像镶嵌色调调整是决定遥感影像数字镶嵌质量的另一重要环节。 对于需要马赛克的相邻图像，由于拍摄日期和系统的处理条件可能不同，因此不仅几何失真问题，而且由于辐射水平的差异，具有相同名称的图形在相邻图像上的亮度值不匹配。 如果不进行色调调整，则以这种图像为马赛克，即使几何对位的精度高，重叠区域也良好地被复合，但马赛克后两侧的图像色调差异显着，接缝的线条非常突出，不美丽，还影响地物图像与专业信息的分析和识别，使应用效果降低图像色调调整的方法主要有方差平均法和直方图法。 另外，利用监视区域内的光谱特性比较稳定的地物，例如清洁的水体、