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空客OneAtlas平台的云端光学卫星图像处理

2023-11-01 11:15:38  来源:搜狐    

  空中客车防务与航天公司(Airbus Defence and Space, ADS)是欧洲空中客车公司的一个部门,负责防务与航天产品的开发和制造,同时提供相关服务。ADS运营了一系列世界一流的知名光学遥感卫星(如SPOT系列和Pleiades系列),并提供相应的数据和情报服务。

  ADS推出了OneAtlas平台,借助云技术,使其卫星图像、高级产品数据、信息和情报服务的交付变得更快。对用户来说OneAtlas是一个协作环境,用户可以轻松访问高分辨率卫星图像,执行大规模图像处理,提取行业特定见解,并从空中客车公司的资产中受益,以开发解决方案。

  ADS已将光学卫星图像的存档数据和处理转移到云端,可以实时处理来自世界各地的订单,用户可以使用自动化的OneAtlas平台获得不同处理级别的卫星图像产品,而且这些产品可以通过流式传输、下载和API多种格式交付,并集成进用户的GIS工作流中。

  一、光学卫星和在线任务

  空客的高分辨率光学卫星群包括:Pleiades/Pleiades Neo星座(0.5m/0.3m)、SPOT 6/7星座(1.5m)和Vision-1(0.87m),这些卫星每天对地球表面的图像采集能力总计约872万平方千米,约相当于中国国土面积的90%。

  通过OneAtlas界面,用户可以安排空客光学卫星群的卫星对地表指定区域进行图像采集,用户可以选择自己的任务参数和处理选项。ADS使用云技术对整个卫星图像生产交付链条进行了精简和升级,从任务请求、任务分配、指令上传、卫星成像、数据下传、数据处理、图像传输到交付终端用户。

  图2 空客光学卫星图像生产交付链条图

  

 

  对于空客的光学卫星图像,在OneAtlas平台上用户可选的图像处理任务包括全色锐化处理、辐射处理和几何处理,以下分别介绍。

  二、全色锐化处理

  全色锐化(Pansharpening)处理是高分辨率光学卫星最常见的处理之一,也称为全色和多光谱图像融合(fusion)。

  上面提到的空客的高分辨率光学卫星群,每颗卫星均带有1个全色传感器和1个多光谱传感器,全色传感器拍摄高空间分辨率的黑白图像(波谱范围宽),多光谱传感器拍摄低空间分辨率的可见光近红外图像(4-6个波段,波谱范围窄),多光谱图像波段组合可以合成彩色图像。OneAtlas平台提供的全色锐化处理选项,就是将全色图像的空间细节与多光谱图像的光谱细节结合起来,生成高空间分辨率的多光谱图像。

  三、辐射处理

  辐射校正(Radiometric Correction)提供了一种将DN(Digital Number)中记录的像元值映射到地球表面上点辐射的测量能量的方法。空客提供4个级别的辐射校正:

  (1)基础辐射处理:在该级别校正的图像提供了基本的大气层顶 (Top of Atmosphere, TOA)辐亮度值,其中包括对整个探测器阵列和一些电子噪声源的不一致性的补偿。

  (2)反射率辐射处理:这种校正均衡了探测器差异和测量噪声,并添加了部分大气校正,以提供基于通用大气模型的反射率值,该模型假设没有气溶胶、沙尘、雾霾和其他污染物的蓝天条件。

  (3)地表反射率处理(根据项目需要):这种处理水平可以对大气造成的辐射畸变进行全面校正,包括气溶胶、雾霾、颗粒物等造成的畸变。

  (4)显示辐射处理:它主要用于直接、优化的屏幕渲染和缩小文件大小,是将之前的地表反射率产品转换为8位RGB图像的结果,具有优化的真彩色渲染,这种转换是不可逆的。

  四、几何处理

  几何处理的目标是提高图像中测量的平面和高程(X、Y和Z点)的地理定位精度。空客提供3个级别的处理来消除卫星图像中的几何失真:

  (1)基础级:也被称为系统就绪(System-Ready),基础处理在几何上非常接近从卫星传感器接收的原始图像数据。基础级数据是为那些自己进行正射校正或创建数字高程模型(DEM)的用户准备的。

  (2)投影级:也被称为视图就绪(View-Ready),投影图像是在固定的地面高度用标准参考基准和投影系统映射在地球上的,默认WGS84/UTM。跟基础级一样,投影级将传感器模型和RPC一起提供,以便用户使用自有的GCP和DEM进行正射校正。投影级图像的主要优点是与GIS环境兼容。

  (3)正射校正级:有时也称为地图就绪(Map-Ready)或分析就绪(Analysis Ready)产品。正射校正图像已消除几何扭曲,因此最终图像具有地图的地理参考质量。空客采用自动正射校正流程,使用新的全球空间参考点(Space Reference Points, SRP)数据库消除数据中的水平和垂直失真。

  五、总结

  空客将光学卫星存档数据和实时任务数据存储在云上,并在云上进行光学图像处理,使其可以利用云强大的计算能力进行过去不可能的规模化处理,把数据产品根据用户需要快速交付给用户。同时在OneAtlas平台上,还可以将人工智能算法应用于大范围的图像及跨越数十年的时间序列图像上。

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