CASS图像纠正工具与 ArcGIS地理配准工具在测绘工作中的应用

姜长全

黑龙江北斗国土测绘有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150090

摘要：简述了影像的定义及来源，CASS图像纠正工具及ArcGIS地理配准工具的组成，图像纠正、地理配准的操作步骤，校正工具在实际工作中的应用方法及精度分析。

关键词：影像、图像纠正、地理配准、翻转、变换、自动校正

0引言

影像是人对视觉感知的物质再现。影像可以由光学设备获取，如照相机、镜子、望远镜及显微镜等；也可以人为创作，如手工绘画图像等。图像可以记录、保存在纸质媒介、胶片等等对光信号敏感的介质上。影像大体分为3类：摄影影像、扫描影像和数字影像，我们日常工作使用较多的是遥感图像（数据）。任何遥感图像（数据）都必须机型配准/纠正处理，尤其是通过编程获取的、侧视角较大的卫星影像，纠正难度很大。影像纠正/配准功能是遥感图像几何精度的根本保证。

1概述

随着时代的发展，科技的进步，测绘工作也在逐步的创新，影像的种类与使用方法也在逐步的更新。我们工作中使用的影像就是上面所说的广义影像，主要有谷歌影像（Google EARTH的影像并非单一数据来源，而是卫星影像与航拍的数据整合；其卫星影像的主要来源是QuickBird、LANDSAT-7、IKONOS及SPOT5等，航拍部分的来源有Bluesky-World和Sanborn等）、资三影像和航测影像。清晰的影像能让我们直观的判读地类及现状，在数据检查时为我们提供参考，提高数据成果质量。我们常使用小型无人机航摄图像和截取图像的纠正方法有Photoshop影像修剪配合CASS影像纠正和Arcgis的地理配准两种。CASS的影像纠正在测绘工作的使用中发现纠正的精度较低、步骤较为繁琐；Arcgis的地理配准工具纠正的步骤较少，纠正的精度较高。

2 CASS中影像纠正的方法与问题分析

CASS工具是我们常使用的工具，必要时我们会在其中插入光栅影像，对其进行纠正。以下介绍的是在CASS环境下的具体步骤和注意事项：

2.1纠正点的选择

纠正点尽量在项目区四周并且均匀分布，选择纠正点处的影像要清晰。纠正点按用途大体分主要纠正点和次要纠正点，主要纠正点以水泥结构建筑或铺面为主，建筑物（桥、涵、闸、渡槽等）的四角或中心点、水泥道路的交叉口、独立建筑物的四角或中心点。但是当纠正处没有以上主要的纠正类型时，就需要用次要的纠正点进行补充，以保证图形纠正的合理；次要纠正点一般选取在水泥路与土路交叉口、土路与土路的交叉口、道路的主要转折点、地类分界的拐点等。

2.2纠正方法

纠正的方法有两种，一种为使用频率最高的平移旋转缩放法，另一种是图像纠正法。

2.2.1平移旋转缩放法

小范围区域时我们采取平移、旋转和缩放完成影像的纠正，在现状图形区选择靠近外围四角且距离最远的两个纠正点对图像进行纠正，我们将这两个点进行命名，一个为基准点，另一个点为参照点。首先使用的是平移工具，以其中一个点为基准点将图像上改点平移至改点的实际位置；然后进行旋转，将参照点的图面位置以基准点为基准将该参照点的图像位置旋转至参照点的实际位置；最后进行缩放，也是将参照点的图面位置以基准点为基准将该参照点的图像位置缩放至参照点的实际位置。这种方法使用较为方便，但一般情况是距离越远误差越大。

2.2.2图像纠正法

图像纠正的方法有赫尔模特、仿射变换、线性变换、二次变换和三次变换，我们最常用的就是线性变换，然后选择多组一一对应的控制点进行纠正。

2.3控制点的误差检查

图像纠正工具中对控制点个数的要求是大于等于4个，我们在操作时纠正点选择的个数最好要7个以上，这样能削弱个别处误差，选择多组控制点后我们选择误差工具进行误差的查看，对误差较大的控制点进行删除，对空缺较大处进行增补，然后进行更新。选择一套较为合理的图像纠正参数进行影像的纠正。

2.4纠正后的质量分析

纠正后我们需要将该纠正的图进行质量检查，看看每处的套合情况，如个别处套合有问题，需要在现有纠正采集控制点数量的基础上增加问题处控制点的数量，重新进行纠正。

2.5CASS中影像纠正方法的注意事项

（1）、控制点的个数覆盖度要均匀分布；

（2）、选点是尽量选择准确位置，选择约精细纠正后误差就越小；

（3）、纠正后的图像检查尽量要延主要现状进行审查，以及时发现质量问题。

3 ARCGIS空间配准工具的操作方法

在利用ArcGIS进行数据检查时，图像需要加载到已有坐标系的地图中，首先的工作就是进行地图的空间配准。如果在工具栏里没有显示地理配准工具条，则在工具栏处右击，点中地理配准。对栅格图像进行配准时，可以用更新地理配准工具。对已有GIS图与其它坐标系或者地图进行配准时，可以利用自动校正工具。

3.1控制点的选择

控制点选择与纠正点的选择相同，参照前文2.1步骤进行选择。选择的控制点尽量能控制整个图形，通常需要在7个点以上。在设置好以后，可以点击地理配准工具条里的变换或者自动校正进行配准。此时可以看到配准的结果，如果不满意，还可以对局部控制点进行调整，点中后直接手动即可。

3.2地理配准的步骤

将线状数据与图像加载到ArcGIS中，在加载了图像后，地理配准工具条被激活。如果加载了多幅图片，则在图层处选择要进行配准的图像。点击地理配准工具条里的地理配准，取消自动校正选项。（可以在变换里选择进行空间变换时所采用的方法。）然后在地理配准工具条里添加控制点。利用地理配准进行空间配准的原理即为栅格图上的特定点输入新的正确坐标。此时点中某一点后可以有两种方式设置新的坐标：（1）点击某一点后，直接移动位置，在新的要配准的点上再次点击，则在两点之间建立连接。（2）点击某一点后，再用鼠标右键点中它，在弹出的对话框里，点击输入X，Y值，然后可直接输入此点的绝对坐标。为了使空间配准后尽量使配准的结果精确，可多设几个控制点（尽量围绕关注的地方平均设置）。校正后查看纠正精度是否理想，如不理想在链接表中查看连接点残差，将残差较大的进行删除，将精度较差处增加连接点。连接后可以对该连接表进行保存，以便后期使用。完成配准后利用地理配准工具条中的更新地理配准或者校正命令保存配准结果。前者是生成一个后缀名为jgw的文件来存放配准后的坐标信息，而校正命令则是另存一个配准后的图像文件。

3.3地理配准注意事项

（1）点首先将需配准的图片和参考矢量图置于同一视图窗口中，大概找到各自的位置，然后使用拖动工具拖动较小的图（通常为扫描图片）到参考矢量图旁边，便于二者配准。

（2）配准时一定不能点击点的顺序弄错，程序默认的是第一个点为需要配准的点位置，第二个点为参考配准的点位置，如果扰乱顺序则会出现扫描图与参考矢量图穿插的情况。

（3）可以数字化完成后再对数字化的矢量图进行投影，载入参考矢量图的投影系统和坐标系统即可，因为你所需要的是数字化后的矢量图而非配准的扫描图片。

4两种图像纠正方法对比分析及应用

以上两种软件影像纠正操作方法基本相同，但是ARCGIS软件对于CASS软件存在很多的优点，就影像纠正来说，ARCGIS地理配准工具纠正出的影像与线状复合度和CASS差不多；ARCGIS软件地理配准工作大部分的操作都是生产文件保存，而CASS软件在这方面要逊色很多。

4.1检校精度的比较

在相同影像进行图像进行纠正，检校的精度受影像自身像素的限制，现在应用较多的影像的分辨率在0.5m至2m之间，两种影像检校时精度会稍大于纠正的影像自身像素，检校的重点就是现状与图像线条的复合度，这要求我们对影像的具体纠正区域进行分块检查，检查符合度误差较大时进行记录，整体检查结束后，对误差较大区域该区域追加控制点，对影像进行重新纠正，纠正后重新进行检查。从以往的工作经验来说，两种方法纠正后影像与线状的复核度上相差不大。

4.2各自适用何种项目

两种影像纠正方法在工作中都较为常用，要说各自适用于哪种项目，就要从项目的成果要求格式进行讲述，因为两种软件的兼容性不是很好，纠正后的影像在两者之间不通用，所以说两种纠正工具大多只适用于以各自软件格式为主的工作，CASS影像纠正工具主要适用于CASS矢量化、要求精度较低的纸质地图及地籍图、现状图的检查；ARCGIS地理配准工具主要适用于要求精度较低的纸质地图、调查图及现状图的检查。

5结束语

本文详细介绍了图像纠正的方法及CASS中影像纠正工具和ARCGIS的地理配准工具的具体使用步骤，纠正后高复合度的影像在我们测绘的工作与检查中提供很大便利，应用方面较多，对测绘、地信行业能提供很大的帮助。

参考文献：《黑龙江科技信息》 2008年35期浅谈运用CASS软件对图像进行几何纠正的方法袁玉珠邹为彬

姜长全（1985.08--）；性别：男，民族：汉，籍贯：黑龙江省尚志市，学历：本科；现有职称：中级工程师；研究方向：测绘工程。