淺談城市大比例尺數(shù)字正射影像圖的制作技術

陳玲，丁亞杰，錢正偉

(常州市測繪院，江蘇 常州 213002)

1 前言

隨著航空攝影測量技術的不斷發(fā)展以及數(shù)字產(chǎn)品社會需求的日益擴大和數(shù)字測圖技術的不斷完善，航天遙感和航空攝影測量也在發(fā)生著顯著的變化。數(shù)字正射影像圖是“數(shù)字城市”的地理空間基礎數(shù)據(jù)重要組成部分，其地面信息豐富，地物直觀，工作效率高，成圖周期短、成本低、精度高的優(yōu)勢已經(jīng)越來越多地被廣泛應用及充分體現(xiàn)。

2 測區(qū)概況

2.1 測區(qū)概況

為了進一步加強常州市基礎測繪業(yè)務建設，同時及時更新基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的需要，常州市測繪院實施了對常州市市區(qū)約 620 km2面積，制作1∶1000 DMC真彩色數(shù)字化正射影像圖的工作。測區(qū)內高鐵、高架環(huán)繞，高樓密布，建筑毗連，這些都為數(shù)字正射影像的制作增加了許多難度。

2.2 制作流程(圖1)

圖1 制作流程圖

3 技術要點

3.1 測區(qū)劃分及像控點測量

測區(qū)按每一區(qū)域航線不超過8條，每條航帶的基線數(shù)不超過30條劃分。整個成圖范圍共分成43個測區(qū)。像控布設全部布設為平高控制點，每4條～6條基線一個點，航帶間均布設平高點。不規(guī)則區(qū)域布點時，凹角點與凸角點之間距離超過2條基線時，凸角處均布設平高控制點。像控采用網(wǎng)絡RTK模式測量像控點。

3.2 空三加密

使用全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)VirtuoZo，AATM+PATB進行空三加密，生成加密點，并創(chuàng)建立體模型。加密過程中各項目定向限差如下:

(1)相對定向后標準點殘余上下視差限差為0.005 mm，檢查點殘余上下視差限差為0.008 mm;

限差要求 表1

(2)絕對定向后，定向點殘差、多余控制點不符值、區(qū)域網(wǎng)內公共點較差、區(qū)域網(wǎng)間公共點較差的限差符合表1要求。

3.3 數(shù)字高程模型DEM的編輯

(1)匹配編輯

空三加密完成后，創(chuàng)建了本測區(qū)所有立體模型。然后依次進行核線重采樣、自動匹配，主要的工作量是對自動生成的匹配結果進行匹配編輯，使所有匹配點切準地面。匹配編輯完成后，生成單模型的DEM和DOM，對DEM在透視狀態(tài)下目視，如果發(fā)現(xiàn)有誤，則返回匹配編輯狀態(tài)調整編輯，直到滿足要求，此時生成的DOM應該目測初步合格。

(2)DEM拼接

DEM拼接以測區(qū)為單位，設置的區(qū)域按照測區(qū)內圖幅坐標四周向外擴50 m的坐標值輸入，生成DEM。

DEM拼接完成，高程較差為2倍～3倍高程中誤差的點所占比例不大于4%，一般均在1.5%～3.0%之間;高程較差大于3倍中誤差的區(qū)域呈現(xiàn)紅色，如果紅色較多，則需返回重新編輯，直到滿足誤差要求為止。

3.4 數(shù)字正射影像DOM的制作

制作數(shù)字正射影像DOM的重點是進行正射影像的修補，對于按圖幅范圍外擴50 m生成的正射影像，某些區(qū)域會出現(xiàn)變形(如扭曲、模糊或重影等)，必須進行影像的修補。調用正射影像修補模塊，把該圖幅的DEM作為基礎，調用范圍內的VZ影像進行修補。修補后圖面上不得有影像處理后的痕跡，在屏幕上視覺良好。經(jīng)修補后的正射影像，按1∶1000標準分幅圖廓坐標進行裁切，即可得到圖幅DOM的影像數(shù)據(jù)*.tif。

4 新技術的應用及難點處理

4.1 影像勻光軟件、加載彩紅外波段信息的應用

DMC影像由12bit格式轉換成調色軟件能處理的8bit格式后色調偏暗，且存在影像色調不均的情況，以前傳統(tǒng)作法是在Photoshop軟件中進行批處理，調亮，但處理后仍需人工再對每張影像色彩進行細調，如此花費的時間和人力都很多。本次項目中我們使用武漢大學的GeoDodging勻光軟件，批量對影像進行了勻光處理，使影像色彩還原。不同的地物需加以區(qū)分，例如:田塊、房屋、水域等。對待不同的區(qū)域首先選擇具有代表性的地塊進行調色，作為模版，然后進行批量處理。處理后的影像色彩均勻清晰，反差適中，并且大大減少了人工干預的時間，縮短工期，提高工作效率。

傳統(tǒng)的真彩色影像為RGB三波段影像，色彩比較平淡。利用DMC中的彩紅外波段數(shù)據(jù)，能夠調整植被層的色彩，使植被層色彩更加鮮亮，并且不影響其他地物的色調。將不同區(qū)域的地物區(qū)分開如:市區(qū)、郊區(qū)、水域等，利用專業(yè)的軟件，批量將彩紅外波段數(shù)據(jù)與真彩色影像數(shù)據(jù)進行融合，使影像色彩飽和，層次豐富，顏色鮮明，達到最佳的視覺效果。

最后對處理后的影像進行檢查，對色調有偏差或局部需修改的影像則應用圖像處理軟件加以調整，使影像整體達到層次豐富，色調統(tǒng)一，反差適中的效果，如圖2所示。

圖2 影像色彩處理前后對比

圖3 更新前后DEM疊加DOM

4.2 基于DEM更新機制下的正射影像制作流程

基于常州市測繪院實施的全市域每兩年更新一次正射影像的機制，考慮到本次項目工期緊、質量要求高等特點，采用了新的正射影像制作流程。首先以常州市測繪院在2009年制作正射影像時的DEM成果為基礎，然后用今年最新的空三成果生成的模型對其進行更新處理，再用這些更新后的DEM制作DOM。具體做法是先將2009年的DEM成果按新測區(qū)范圍拼接成一個完整的DEM成果，然后在用新影像解算的空三測區(qū)內引入2009年的DEM成果，在立體DEM編輯模式下對2009年的DEM進行修改編輯，其修改編輯后的結果就為最新的DEM成果，最后以最新的DEM成果來糾正射影像，如圖3所示。這樣的制作方法提高了工作效率，縮短了工期，并且進一步完善改進了制作正射影像的生產(chǎn)流程。

4.3 高架、高鐵、立交等制作難點的處理

城市發(fā)展突飛猛進，在此作業(yè)區(qū)內，涉及高架、京滬高鐵、滬蓉高速，立交匝道等架空地形的影像制作，這些是正射影像處理技術的難點所在。制作架空地物的正射影像，不能以地表的DEM來糾正，需用架空處的DEM來單獨糾正，從而得到架空處符合精度的正射影像。為此我們通過采用編輯兩套DEM的方法，即地表DEM和高架高鐵等架空處DEM，來分別糾正產(chǎn)生相應的正射影像，然后分別對正射影像進行修補，最后將兩者結合到一起，得到高精度的正射影像。

在編輯DEM時，地表處的DEM應去除掉架空部分的影響，只保證地表DEM的正確，而對于架空處的DEM編輯則只需保證架空處DEM的正確，對地表處則無需編輯。對兩套DEM分別糾正生成的正射影像進行修補時要注意地表的正射影像除高架部分其他地物都要修補完整，必要時可將架空部分的影像范圍縮小，對路面的修補則一定要保證路面影像的完整及連貫性。對于兩者的結合可通過Photoshop載入選區(qū)的方法將兩者準確無誤地結合在一起，為了使制作的正射影像達到美觀、真實的效果，架空地物的陰影也需保留完整。

通過上述方法得到的正射影像地面地物與實際坐標相符，高架高鐵等架空處影像也與地形完全吻合，既保證了地面的影像精度和DEM精度，又保證了架空處的影像精度，如圖4所示。

圖4 高架匝道處DOM

5 結語

隨著城市化進程的加快，城市面貌也在發(fā)生著巨大的變化，數(shù)字正射影像圖作為城市地理空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，可以全面反映整個城市發(fā)展和社會進步的面貌和現(xiàn)狀。以上作業(yè)方法能有效地解決正射影像制作中的常見問題，可提高正射影像的質量。

［1］張祖勛，張劍清.數(shù)字攝影測量學［M］.武漢:武漢大學出版社，1997

［2］趙巍，翟文.制作高質量正射影像的生產(chǎn)實踐［J］.測繪技術裝備，2005(3)

［3］黃桂蘭，暴軍.數(shù)字正射影像在城市中的作用［J］.遙感信息，2000(4)

［4］韓涼，羅永新.DMC數(shù)字航片在蘇州測繪項目中的應用［J］.測繪與空間地理信息，2006.4

［5］陳周云，李冰，黃海英等.城市大比例盡真彩色數(shù)字正射影像的制作［J］.測繪工程，2005(4):49～51