KQRS Ortho——遙感資料測繪生產的利器

一、背景

近年來，隨著國家民用空間基礎設施規劃中的遙感衛星體系穩步推進，以及商業衛星遙感的蓬勃發展，我國衛星遙感資料獲取能力呈現質量齊升之勢。然而，作為衛星遙感應用的基礎設施和關鍵工具，遙感影象處理平臺逐漸成為了制約自主衛星資料應用和空間資訊業務發展的重要因素之一。

鑑於此，蒼穹數碼技術股份有限公司研發了蒼穹遙感衛星處理軟體（KQRS Ortho），將並行處理技術、高效能計算技術與數字攝影測量處理技術相結合，搭建從資料匯入、匹配、平差、融合，到影像質量檢查的中分和高分影像全流程自動處理生產線，實現國內外衛星遙感資料的全流程化、大規模、快速、智慧化處理。

二、軟體介紹

KQRS Ortho具備光學衛星資料生產功能，支援高分系列、資源系列、高景衛星、SPOT系列及Worldview系列等國內外資料的DOM、DEM、DSM成果資料生產。

KQRS Ortho支援從L1級、L2級資料處理成為最終產品化成果影像，可對平面影像、立體影像進行單功能處理、流程化一鍵式處理、分散式叢集處理。軟體支援多源衛星資料接入，具備多源影像自動匹配、多源影像校正、使用者定製化流程定製處理、智慧化叢集任務管理排程、跨平臺等能力，從根本上解決遙感影像體量大、種類多、處理過程繁瑣的問題。

KQRS Ortho框架示意圖

KQRS Ortho系統主介面

三、軟體能力

（一）支援多衛星資料自動化匹配

影像匹配是從衛星影像上，提取特徵點及地物資訊過程中的關鍵技術之一。能否高效地、均勻地獲取控制點對遙感影像的自動空間匹配至關重要。KQRS Ortho採用基於金字塔分層動態視窗匹配等方法，支援多種衛星、多景資料的批次處理。結合大區域聯合平差技術，極大減少控制點、連線點的人工編輯成本，顯著提高衛星影像資料處理的自動化程度。

（二）DOM/DSM流程化自動生產

4D產品生產的一體化、自動化是實現遙感生產智慧化的重要步驟。為提高生產過程的自動化程度，KQRS Ortho採用流程化與互動式相結合的生產模式。透過在流程配置中選擇相應的生產步驟，構建一鍵式快速成產流程，降低對生產人員遙感知識儲備的要求，解放生產力。同時，人機互動式作業方便生產人員隨時對成果質量進行監督和改進，既保證了資料生產的時效性，也提高了產品的質量。

（三）海量資料智慧勻光勻色

衛星影像在採集過程中，由於感測器的不同及拍攝環境的影響，會在亮度、色彩等方面出現差異，既影響產品的美觀，也會影響產品後期的應用。因此，對影像資料進行勻光勻色是十分必要的。KQRS Ortho針對目前勻色演算法尚難達到行業應用標準的問題，在大區域採用勻色模板勻光勻色的基礎上，結合多種濾波方式，實現多景影像間的平和過度，有效解決海量衛星資料的色彩一致性問題。

（四）批次無縫生成接邊線

遙感影像鑲嵌時，如何自動生成效果好的接邊線，是鑲嵌過程的重點和難點。KQRS Ortho提供了中心線法與圖切法兩種鑲嵌方式，結合多尺度自動羽化，實現海量資料接邊線批次無縫生成，同時消除接邊處顏色不統一的問題。軟體還提供了鑲嵌線編輯功能，針對部分重點關注區域，可以透過人機互動的方式進行修改。針對鑲嵌完成的影像，軟體支援一鍵式輸出、標準分幅輸出、向量輸出等多種輸出方式。

（五）分散式叢集生成高效解決方案

遙感影像資料量大、更新週期短、應用廣泛，但如何提高效率、快速生產影像成果一直是影像處理的難點和重點。KQRS Ortho採用分散式叢集生成模式，將並行處理技術、高效能計算技術與數字攝影測量處理技術相結合，搭建從資料匯入、匹配、平差、融合到影像質量檢查的中分和高分影像全流程自動處理生產線，大大提高了影像生產效率。

叢集化硬體部署圖

（六）全面自主可控

2020年1月，美國商務部工業與安全域性更新《出口管制條例》，將“用於自動分析地理空間影象的軟體”列入管制範圍。新規限制的目標重點是具有深度學習能力的地理空間影像軟體，重點涉及影像處理分析和AI智慧解譯。因此，研發自主可控的遙感影象處理軟體，成為保障國家資訊保安、踐行航天強國戰略和服務社會發展的迫切需求。

KQRS Ortho軟體完全自主可控，除了在Intel X86架構下適配Windows類、Linux類(Ubuntu、CentOS)和Mac等國際主流作業系統外，完成了與龍芯CPU+中標麒麟作業系統、飛騰CPU+銀河麒麟作業系統、華為鯤鵬CPU+ CentOS作業系統等國產軟硬體環境的相容性適配，解決了程式自主可控安全可靠的卡脖子問題。

四、應用案例

KQRS Ortho以萬兆交換機、32G記憶體及8個虛擬機器的配置，採用分散式叢集生產，對全國4000景影像進行鑲嵌處理，接邊精度達0.5個畫素，定位精度達1.2個畫素，總時長不到140個小時。

叢集式處理正射產品成果

五、總結

隨著感測器技術、航空航天技術和資料通訊技術的不斷髮展，現代遙感技術已經進入到一個能動態、快速、多平臺、多時相、高解析度地提供對地觀測資料的新階段。遙感資料使用的大眾化，成為遙感科技的重要趨勢。隨著軟體的不斷更新，KQRS Ortho將加入更多功能，提升遙感資料分析處理、知識挖掘和決策支援能力，構建智慧化、高效能和實用化的遙感影象處理軟體。