教程：使用 Server 通过 ArcGIS Pro 正射映射创建卫星影像产品

在 Advanced 许可等级下可用。

在 ArcGIS Pro 中，可以对卫星影像进行摄影测量校正，以消除由平台和地形位移引起的几何变形。 去除这些变形后，即可生成正射映射产品。 该处理可在您自托管的企业级基础设施上远程执行，助您充分利用多机配置实现分布式处理。

在本教程中，您将设置正射映射工作空间来管理卫星影像集合。 接下来，您将执行区域网平差，然后使用地面控制点进行优化平差。 最后，您将生成一个正射校正的镶嵌影像，即正射镶嵌影像。

ArcGIS Pro 可以处理来自许多传感器平台的卫星影像，前提是影像方向由有理多项式系数 (RPC) 模型或严格传感器模型进行描述。 该模型通常嵌入在影像文件中，或者作为单独的元数据文件包含在内。

注:

完成本教程需要配置用于栅格分析的 ArcGIS Image Server 或 ArcGIS Reality Server。 要设置 ArcGIS Image Server 栅格分析站点，请参阅栅格分析部署。 对于 Reality Server 配置，请参阅 Reality Server 安装。

连接至 Server

要在 ArcGIS Pro 中使用 Server 处理数据，首先需要连接到 Server。

1. 打开 ArcGIS Pro，单击功能区中的工程选项卡，然后单击门户页面。

   也可以从登录菜单 中的管理门户链接访问门户页面。

2. 单击添加门户。

3. 在添加门户对话框中输入门户的 URL (https://webadaptorhost.domain.com/webadaptorname)，然后单击“确定”。

4. 通过单击“选项”按钮 或右键单击门户并单击登录来登录门户。 输入您的用户名和密码。

5. 要将新门户连接设置为活动门户，请右键单击该 URL，然后单击设为活动门户。

6. 成功连接到门户后，您的用户名将显示在 ArcGIS Pro 的右上角。

   

创建正射映射工作空间

正射映射工作空间是 ArcGIS Pro 的子工程，专用于正射映射工作流。 该子工程是 ArcGIS Pro 工程文件夹中的一个容器，用于存储属于正射映射任务中单个影像集合的资源和派生文件。

本教程所提供的图像由 Maxar Technologies 收集和提供。 其中包括一对多光谱和全色图像、一个地面控制点表和一个 DEM。

要创建正射映射工作空间，请完成以下步骤：

1. 下载教程数据集，将其解压缩，然后将内容保存到 C:\SampleData\orthomapping_satellite_tutorial。

2. 在 ArcGIS Pro 中，使用地图模板创建一个工程。

3. 在影像选项卡的实景映射组中，单击新建工作空间下拉菜单并选择新建工作空间。

4. 在工作空间配置窗口中，输入工作空间的名称。

5. 单击工作空间类型下拉箭头，然后选择正射映射。

6. 在传感器数据类型中，选择卫星。

7. 单击底图下拉菜单，然后选择地形图。

8. 设置并行处理因子。 此参数控制分布式处理的最大计算资源。 建议使用百分比表示。 例如，如果您有 2 个 Server 节点，请将并行处理因子设置为 50%，以便使用一台计算机进行区域网平差并生成正射映射产品。

9. 选中在服务器上处理此影像集合。

   

10. 接受所有默认值，然后单击下一步。

    随即出现影像集合窗口。

11. 在影像集合窗口中，对于传感器类型，选择 GeoEye-1。

12. 在包含影像的文件夹下，单击浏览按钮，导航到您计算机上的教程数据文件夹，选择影像文件夹 ((GeoEye_NAD83_UTM10N))，然后单击确定。

    相应的工作空间空间参考信息将自动填充。

    

13. 单击下一步。

14. 在数据加载器窗口中，在高程数据源下选择 DEM。 在 DEM 下，浏览到教程数据集提供的 DEM。

    注:

    该 DEM 将用于支持区域网平差过程。

15. 大部分高程数据使用正高，因此需要应用大地水准面校正。 在大地水准面校正下，确保选择 EGM96。

16. 在处理模板下，选择全色锐化。

17. 展开高级选项。

18. 确保选中估计统计数据选项。

19. 接受所有其他默认值，然后单击下一步。

    

20. 在远程处理窗口中，为影像服务提供描述和标签，然后单击完成。

    

创建工作空间后，影像随即显示出来。 将在内容窗格中添加一个正射映射类别，用于存储影像集合影像服务和派生的正射映射产品服务。

要查看影像轮廓线，可以在内容窗格中右键单击影像集合 > 属性 > 显示 > 选中显示轮廓线。

通过工作空间中影像的初始显示，可以确认已提供用于启动工作空间的所有影像和必要的元数据。 您可能需要放大到足够近才能看到影像。

将在 ArcGIS Pro 主菜单中添加一个新的正射映射选项卡。 单击此选项卡将显示一系列工具和工作流，专用于正射映射。 在产品类别中，由于尚未平差图像，因此所有按钮均不可用。

执行区域网平差

创建正射映射工作空间后，下一步是使用校正和优化组中的工具执行区域网平差。 区域网平差将首先计算连接点，它们是影像重叠区域中的公共点。 然后将使用连接点计算每个影像的方向，即摄影测量中的“外部方向”。

1. 在正射映射选项卡的校正组中，单击校正 。

2. 在校正窗口中的变换类型下，选择 RPC。 平差中将应用有理多项式系数 (RPC) 变换，该变换用于元数据中包含 RPC 信息的卫星影像。

3. 选中重新投影连接点旁边的复选框。

   这样可确保计算连接点的地图坐标。

4. 在“校正”窗格的“连接点匹配”下，接受所有默认值。

   

5. 单击运行以执行区域网平差。

6. 可以在日志文件中查看连接点残差或精度报告。 在正射映射选项卡上的查看组中，单击日志 以访问日志文件。 连接点残差显示在标注 RMSE_Tie_Image(x,y) 的行中。 连接点 RSME 的单位为像素。

   您的残差可能与以下示例略有不同。

   

完成初始平差后，请注意产品类别中的所有按钮现均可用。 这些按钮突出显示了可以生成的影像产品。 在生成产品之前，将使用地面控制点来提高图像的绝对精度。

添加地面控制点 (GCP)

地面控制点 (GCP) 是具有已知 x,y,z 地面坐标的点。 通常情况下，它们是通过地面调查或现有数据获得的，并用于确保图像在地面坐标系中进行准确的地理参考。 可以在没有 GCP 的情况下应用区域网平差，并且仍然可以确保相对精度，但添加 GCP 可以提高经平差影像的绝对精度。 如果您没有来自地面调查的 GCP，但您具有地理配准栅格图层（栅格数据集、镶嵌数据集或影像服务），则可以将其添加为计算 GCP 的参考。

也可以导入从参考图层中选择并保存在文本文件中的 GCP，并将其用于提高平差精度。 在本教程中，您将使用此导入方法将 GCP 添加到工程中。

要导入 GCP，请完成以下步骤：

1. 在正射映射选项卡上的优化组中，单击管理 GCP，以打开 GCP 管理器。

2. 在 GCP 管理器窗口中，单击导入 GCP 按钮 。

3. 在导入 GCP 窗口中，浏览并选择 GCP 文件 (Vancouver_NAD83-UTM10N.csv)。 单击确定。

4. 在设置 GCP 空间参考下，单击浏览按钮 。 对于水平坐标系，展开投影坐标系、北美洲、带系列和 UTM (NAD 1983)，然后选择 NAD 1983 UTM Zone 10N。 单击确定接受更改并关闭空间参考窗口。

   未设置垂直坐标系 (VCS)，因为用于提取 GCP 高度值的数字高程模型未定义 VCS。 如果所用 DEM 定义了 VCS，则垂直坐标系将设置为匹配的坐标。

5. 对于地理变换，单击水平选项卡，然后从下拉列表中选择 WGS 1984 (ITRF00) 转 NAD 1983。

6. 确保字段映射正确。

7. 单击 GCP 照片位置下方的浏览按钮，浏览并选择包含 GCP 位置的图像的文件夹。 单击确定。

8. 对于照片文件扩展名，从下拉列表中选择 PNG。

1. 单击确定导入 GCP。

导入 GCP 后，GCP 管理器中的表将被填充。

1. 要为所选 GCP 添加连接点，单击预览部分的查看 GCP 照片按钮 ，以显示 GCP 影像片。 使用鼠标滚轮放大影像片，以查看由红色箭头指示的 GCP 位置。

2. 在 GCP 管理器窗口中单击“添加 GCP 或连接点”按钮 旁的下拉菜单，然后选择“半自动”以在图像查看器中为每张影像添加连接点。

影像匹配算法将在可能的情况下自动计算其他影像的连接点，但应检查每个连接点的精度。 如果未自动识别连接点，请通过在影像中选择适当的位置手动添加连接点。

1. 重复步骤 10 和 11，选择并添加剩余 GCP 的连接点。

2. 使用连接点对每个 GCP 进行测量后，选择点 PP_GCP02 并单击鼠标右键，将其更改为检测点。 该点将被排除在平差过程之外，用于独立评估平差结果的精度。

3. 添加 GCP 和检测点后，必须再次运行平差以合并这些点。 单击校正。

查看平差结果

通过分析每个 GCP 的残差，可以在 GCP 管理器中查看平差质量结果。 残差表示点的测量位置和计算位置之间的差异。 它们以工程空间参考系统的单位进行测量。 完成 GCP 平差后，将在 GCP 管理器表中添加三个新字段（dX、dY 和 dZ），并显示每个 GCP 的残差。 可以使用这些值评估平差后的区域网和地图坐标系之间的拟合质量。 通过展开 GCP 管理器的残差概述部分来查看残差的均方根误差 (RMSE)。

校正报告中提供了其他校正统计数据。 要生成报告，请在正射映射选项卡下的查看组中，单击校正报告。

生成数字表面模型 (DSM)

影像集合的立体像对可用于生成可获取高程数据的点云（3D 点）。 推导出的高程数据将被分类为数字地形模型 (DTM)，仅包括地面表面；或数字表面模型 (DSM)，包括树木、建筑物和其他地面以上要素的高程。

注:

如果区域林木茂密或被其他茂密的植被所覆盖，由于地面处于不可见状态，因此将可能无法获得 DTM 地表。 在密集的城市区域，建筑物遮挡地面，也可能出现这个问题。 在这种情况下，最合适的高程表面是 DSM，该模型专用于创建描绘城市环境顶部的表面。

按照以下步骤使用向导生成 DSM：

1. 在正射映射选项卡上，单击产品组中的 DSM 按钮 。

   正射映射产品向导窗口将弹出。

2. 单击下一步，进入点云设置窗口。

3. 在点云设置窗口中，对于匹配方法，从下拉菜单中选择半全局匹配。

   该方法通常用于城市区域的影像，可以捕获更详细的地形信息。

4. 接受默认点地面间距值。

   此设置定义生成 3D 点时采用的间距（以米为单位）。 默认值为源影像分辨率的三倍。

5. 接受其余所有默认设置，然后单击下一步。

   有关高级设置的信息，请参阅使用 DEM 向导创建高程数据。

   

6. 在 DSM 设置窗口中，对于像元大小，使用默认值 3 x GSD。

   这将决定 DSM 的分辨率，在这种情况下为影像分辨率的三倍。

7. 接受其余的默认设置，然后单击完成。

   随即生成 DSM。

生成正射镶嵌

接下来，您将生成正射镶嵌。 正射镶嵌是经过正射校正的图像产品，由图像集合镶嵌而成。 几何变形已经过校正，影像已经过色彩平衡，从而生成无缝镶嵌数据集。

1. 在正射映射选项卡的产品组中，单击正射镶嵌启动正射镶嵌向导。

2. 确保已选中色彩平衡和生成接缝线选项。

3. 单击下一步。

4. 在色彩平衡设置窗格中，对于平衡方法，从下拉列表中选择匀光，并接受所有其他默认选项。

5. 单击下一步。

6. 在接缝线设置窗口中，对于计算方法，从下拉列表中选择 Voronoi。

7. 展开处理部分，并为混合宽度输入 20。

   

8. 单击下一步。

   向导引导的工作流进入下一个窗格：正射镶嵌设置。

9. 接受正射镶嵌设置窗格中的所有默认设置，然后单击完成。

   正射镶嵌将生成，并在内容窗格中列出，同时加载到地图显示中。

摘要

在本教程中，您连接到 Server 并为卫星影像创建了一个正射映射工作空间，并使用校正工具和地面控制点执行了摄影测量平差。 随后，您使用产品组中的工具生成了 DSM 和正射镶嵌。

本教程中使用的卫星影像由 Maxar Technologies 采集和提供。

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