RFC 22:RPC地理参考

作者：弗兰克·温特丹

状态：通过、实施

总结

提出了一种基于元数据表示的有理多项式系数（RPCs）的图像定位机制。

许多现代原始卫星产品都与rpc一起分发，包括GeoEye和DigitalGlobe的产品。RPCs提供了对图像上的地理参照的更高的系统描述，并且还包含了在理论上使正交校正（给定DEM）和一些3D操作（如建筑物高度计算）成为可能的观察几何的信息。

RPC域元数据

带有RPC的数据集将在“RPC”域中包含以下数据集级元数据项，以标识有理多项式。

错误偏差：错误-偏差。以米为单位的图像中所有点的水平轴的均方根偏差误差（未知时为-1.0）
错误：错误-随机。图像中每个点每水平轴的均方根随机误差（米）（如果未知，则为-1.0）
LINE_OFF：线偏移
SAMP_OFF：采样偏移
纬度偏移
LONG_OFF：大地经度偏移
高度偏移：大地高度偏移
线比例尺：线比例尺
采样比例：采样比例
纬度比例尺：大地纬度比例尺
LONG_比例尺：大地经度比例尺
高度比例尺：大地高度比例尺
线数系数（1-20）：线分子系数。rn方程分子中多项式的20个系数。（空格分隔）
LINE_DEN_COEFF（1-20）：线分母系数。rn方程分母中多项式的20个系数。（空格分隔）
SAMP_NUM_COEFF（1-20）：样本分子系数。cn方程分子中多项式的20个系数。（空格分隔）
SAMP_DEN_COEFF（1-20）：样本分母系数。cn方程分母中多项式的20个系数。（空格分隔）

这些字段直接从文档“潜在GeoTIFF RPC文档”派生，位于：

http://geotiff.maptools.org/rpc_prop.html

用line OFF和SAMP OFF表示的线和像素偏移相对于像素的中心（#5993）

更新NITF驱动程序

此模型中已支持RPC，但将被修改为将它们放入RPC域而不是主元数据域。
添加对读取Digital Globe.RPB文件的支持。
暂时不支持编写rpc。

更新GeoTIFF驱动程序

升级以支持读取Digital Globe.RPB文件。
可能支持读取空间成像（GeoEye？）rpc.txt文件。
支持读取RPC TIFF标记（根据 http://geotiff.maptools.org/rpc_prop.html ）
支持编写RPC TIFF标记。
支持写入.RPB文件（如果RPB=YES或PROFILE不是GDALGeoTIFF）。

对GenImgProj变压器的更改

目前，很难使用GDALGenImgProjTransformer（）可靠地创建基于rpc的warp transformer，因为它将优先于rpc使用geotransform（如果可用）。许多包含有用RPC信息的图像还包括geotransform（近似或精确）。因此，建议修改GDALCreateGenImgProjTransformer（）函数，以便在创建转换器时提供更多指导。拟议的新职能是：

void *
GDALCreateGenImgProjTransformer2( GDALDatasetH hSrcDS, GDALDatasetH hDstDS,
                                  char **papszOptions );

支持的选项：

SRC_SRS:WKT SRS用作hsrcd的覆盖。
DST_SRS:WKT SRS用作hdstd的覆盖。
GCPS_OK：如果为false，则不使用GCPS，默认为TRUE。
MAX_GCP_ORDER：尽可能用于GCP派生多项式的最大顺序。默认值是根据gcp的数量自动选择。值为-1将触发使用薄板样条曲线而不是多项式。
方法：可以具有GEOTRANSFORM、GCP_多项式、GCP_TPS、GEOLOC_数组、RPC中的一个值，以强制在源数据集上仅考虑一种地理定位方法。
RPC_HEIGHT：用于RPC计算的固定高度。

这取代了以前的函数，该函数不支持传递任意选项，因此不易扩展。旧函数将通过调用新函数重新实现。

最重要的补充是方法选项，可以设置为专门使用图像到地理参考坐标系方法之一，而不是让代码来选择它认为最好的方法。

对gdalwarp和gdaltransform的更改

为了便于将transformer选项传递到更新后的GDALCreateGenImgProjTransformer2（），将更新gdalwarp和gdaltransform程序（基于此函数构建）以包含-to（transformer选项）开关并使用新函数。

通过翻译保持地理位置

RPC信息需要通过不改变数据空间排列的翻译来复制和保存。为此，RPC元数据复制将添加到：

VRT驱动程序的CreateCopy（）。
GDALDriver的默认CreateCopy（）。
GDALPamDataset：：CopyInfo（）
当且仅当没有进行大小调整或子设置时，将更新gdalúu translate以将RPC元数据复制到中间内部VRT。

对RPC转换器的更改

实现从像素/直线到纬度/长/高的迭代“反变换”，而不是简单的线性近似器。
添加对RPC_HEIGHT offset的支持，因此所有到transformer的Z值都假定是相对于此偏移的（通常是真实的和场景的平均高程）。
使RPC转换器可序列化（在VRT文件等中）。

向后兼容性问题

以前，NITF驱动程序在默认域中返回RPC元数据。在GDAL 1.6.0的RFC实现中，使用此元数据的任何应用程序都需要咨询RPC域。这个 RPC_ 元数据值的前缀也已删除。

GDALCreateGenImgProjTransformer（）函数被保留，因此添加新的通用工厂不会导致兼容性问题。

SWIG绑定问题

原始访问是由已建立的元数据api进行的，因此不需要对此进行任何更改。
Warp API只绑定在一个高级别，因此在这方面不应该有任何更改。
出于测试目的，需要在GDAL transformer API周围提供绑定。以下计划的绑定松散地基于OGRCoordinateTransformation API绑定。到目前为止，我只发现TransformPoint（bDstToSrc，x，y，z）入口点在Python中很有用，甚至返回了一个（bSuccess，（x，y，z））结果，这有点尴尬。有更好的办法吗？

/************************************************************************/
/*                             Transformer                              */
/************************************************************************/

%rename (Transformer) GDALTransformerInfoShadow;
class GDALTransformerInfoShadow {
private:
  GDALTransformerInfoShadow();
public:
%extend {

  GDALTransformerInfoShadow( GDALDatasetShadow *src, GDALDatasetShadow *dst,
                             char **options ) {
    GDALTransformerInfoShadow *obj = (GDALTransformerInfoShadow*)
       GDALCreateGenImgProjTransformer2( (GDALDatasetH)src, (GDALDatasetH)dst,
                                         options );
    return obj;
  }

  ~GDALTransformerInfoShadow() {
    GDALDestroyTransformer( self );
  }

// Need to apply argin typemap second so the numinputs=1 version gets applied
// instead of the numinputs=0 version from argout.
%apply (double argout[ANY]) {(double inout[3])};
%apply (double argin[ANY]) {(double inout[3])};
  int TransformPoint( int bDstToSrc, double inout[3] ) {
    int nRet, nSuccess = TRUE;

    nRet = GDALUseTransformer( self, bDstToSrc,
                               1, &inout[0], &inout[1], &inout[2],
                               &nSuccess );

    return nRet && nSuccess;
  }
%clear (double inout[3]);

  int TransformPoint( double argout[3], int bDstToSrc,
                      double x, double y, double z = 0.0 ) {
    int nRet, nSuccess = TRUE;

    argout[0] = x;
    argout[1] = y;
    argout[2] = z;
    nRet = GDALUseTransformer( self, bDstToSrc,
                               1, &argout[0], &argout[1], &argout[2],
                               &nSuccess );

    return nRet && nSuccess;
  }

#ifdef SWIGCSHARP
  %apply (double *inout) {(double*)};
  %apply (double *inout) {(int*)};
#endif
  int TransformPoints( int bDstToSrc,
                       int nCount, double *x, double *y, double *z,
                       int *panSuccess ) {
    int nRet;

    nRet = GDALUseTransformer( self, bDstToSrc, nCount, x, y, z, panSuccess );

    return nRet;
  }
#ifdef SWIGCSHARP
  %clear (double*);
  %clear (int*);
#endif

} /*extend */
};

文档

除了标准的API文档外，RPC元数据机制还将引入到“GDAL数据模型”文档中。

实施

这项工作将由弗兰克·温特丹在加拿大核安全委员会的支持下执行。

测试

将实现包含RPC、GCP_TPS、GCP_多项式、GEOLOC和GEOTRANSFORM方法的transformer API的测试脚本。
将编写用于读写RPB和GeoTIFF RPC标记的测试脚本。