利用航空攝影制作數(shù)字正射影像圖

周憲

（湖南省地質(zhì)測繪院湖南衡陽421008）

利用航空攝影制作數(shù)字正射影像圖

周憲

（湖南省地質(zhì)測繪院湖南衡陽421008）

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的時(shí)代，傳統(tǒng)的地形探測方法早已不能滿足社會(huì)發(fā)展所提出的要求，對于傳統(tǒng)地形探測使得地形圖更新太慢，而航空攝影來進(jìn)行數(shù)字正攝影像圖的出現(xiàn)則正好彌補(bǔ)了這一不足之處。本文就對數(shù)字正射影像圖的特點(diǎn)及其發(fā)展進(jìn)行了分析，并闡述了利用航空攝影進(jìn)行數(shù)字正射影像圖制作的流程及其應(yīng)注意的方面。

航空攝影數(shù)字正射影像圖

0　引言

根據(jù)現(xiàn)代科技以及有關(guān)測繪的實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn)開發(fā)出了數(shù)字化測繪技術(shù)這一半自動(dòng)化的微機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量工作站。在該系統(tǒng)工作站中，主要是由用于各種比例尺的DEM（數(shù)字高程模型）、DOM（數(shù)字正射影像）、DLG（數(shù)字線劃地圖）以及DRG（數(shù)字柵格地圖）這四大類組成，其中DOM就是航測技術(shù)中一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，而且隨著航測技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)從解析向數(shù)字升級，為人們帶來了更多的便利。

1　數(shù)字正射影像圖的概述

數(shù)字正射影像的英文全稱是Digital Orthophoto Map，縮寫為DOM，它是通過對數(shù)字高程模型的利用逐一對掃描處理過的數(shù)字化航片和遙感影像的像元進(jìn)行輻射改正與鑲嵌，其裁剪需要根據(jù)所規(guī)定的圖幅來進(jìn)行，進(jìn)而得到最終的形象。

數(shù)字正射影像圖是對航空航天像片進(jìn)行數(shù)字微分糾正及鑲嵌，并根據(jù)一定圖幅范圍進(jìn)行裁剪而得到的數(shù)字正射影像集。它是一種具備地圖的幾何精度，同時(shí)也具備影像特征的圖像。但是因?yàn)檎溆跋竦臄?shù)據(jù)源的獲取不同，再加上相關(guān)設(shè)備及其技術(shù)條件的不同，使得其制作方法有很多種，但主要的方法有三種，分別是正射影像圖掃描、單片數(shù)字微分糾正以及全數(shù)字?jǐn)z影測量方法。其中，正射影像圖掃描是指在光學(xué)正射影像圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行影像掃描數(shù)字化，再通過幾何糾正就能對數(shù)字正射影像的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。數(shù)字正射影影像圖的優(yōu)點(diǎn)眾多，例如具有很強(qiáng)的直觀性、豐富的信息量以及高精度等，而且還具有較為簡單的組成結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)和更新周期短。同時(shí)而且數(shù)字正射影像是數(shù)字的，在計(jì)算機(jī)中可以對其局部進(jìn)行開發(fā)和放大，代表其判讀性能、量測性能以及管理性能都很強(qiáng)，可以用以農(nóng)村土地發(fā)證中，指認(rèn)宗界、地界比，并將其點(diǎn)位坐標(biāo)數(shù)字化，還可以用于土地利用調(diào)查等。數(shù)字正射影像還可以作為獨(dú)立的地名注名和背景層，復(fù)合公里網(wǎng)格、圖廓線以及其他要素，進(jìn)而進(jìn)行各專題圖的制作。再加上城市化進(jìn)程的不斷深入，數(shù)字正射影像圖對城市的規(guī)劃和建設(shè)有著很大的影響，并被城市規(guī)劃行業(yè)作為一種數(shù)字技術(shù)，不斷的實(shí)踐和挖掘，進(jìn)而不斷擴(kuò)大了其相關(guān)市場，同時(shí)也讓其發(fā)展前景變得十分寬廣。

2　利用航空攝影進(jìn)行數(shù)字正射影像圖的制作過程

到目前為止，生成數(shù)字正射影像圖的最為普遍的方法就是通過全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)來完成，這種方法所得到的數(shù)字正射影像圖不僅具有很高的精度以及自動(dòng)化程度，同時(shí)還能夠進(jìn)行大批量DOM的生產(chǎn)。其作業(yè)流程應(yīng)該是：

（1）首先，掃描初始航片。

（2）外業(yè)控制測量。

（3）解析空中三角測量加密。

（4）全數(shù)字?jǐn)z影測量的三定向，即絕對定向，相對定向以及內(nèi)定向。其中絕對定向是通過人工立體觀測左右影像，并對其定位，最后對大地坐標(biāo)系及平面坐標(biāo)系進(jìn)行相對應(yīng)聯(lián)系的建立。相對定向就是將相對方位的兩張圖像加以恢復(fù)為立體圖像，并為其進(jìn)行立體模型的建立。而內(nèi)定向則是按照相片的框標(biāo)以及攝影機(jī)的定位參數(shù)將其向相片坐標(biāo)糾正，這種方法主要消除相片變形的問題。

（5）核線影像的制作。在制作的過程中，其同名核線上會(huì)有同名像點(diǎn)，在經(jīng)過核線排列方式形成最終的核線影像。通過這樣的方式所得到的核線影像可以讓立體觀測時(shí)候不會(huì)有上下視差現(xiàn)象的出現(xiàn)，以此才能確保數(shù)字正射影像圖的質(zhì)量。

（6）匹配影像。在進(jìn)行匹配的時(shí)候需要通過全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)來完成，通常采用的方法是金字塔式的多級匹配，采取這種方法的主要的目的就是保證影像匹配的合理性更強(qiáng)。

（7）在完成影響匹配并得出結(jié)果之后，就要手工繪制匹配影像中的特征點(diǎn)，同時(shí)還要進(jìn)行立體編輯。

（8）將初值點(diǎn)、立體交互的編輯結(jié)果以及特征點(diǎn)線導(dǎo)入系統(tǒng)，使其進(jìn)行高程模型DEM的自動(dòng)生成。

（9）通過分析數(shù)字高程模型，DEM所具有的左右核線應(yīng)該是單獨(dú)且相鄰的，進(jìn)而形成單像對的DOM。立體交互的編輯結(jié)果、絕對定向以及左右核線影像這三個(gè)方面都會(huì)對此處的DOM產(chǎn)生影響。對于DOM來說，如果左右核線影像的采樣方式存在差異的時(shí)候，也會(huì)得到迥然不同的數(shù)字正射影像圖，所以在進(jìn)行左右核線影像的過程中，一定要注意保證每個(gè)測區(qū)所采取的采樣方式都是一致的，進(jìn)而才能最大限度的防止最終得到存在誤差的數(shù)據(jù)。對于連續(xù)像對出現(xiàn)不一致的絕對定向的時(shí)候，最終數(shù)字正射影像圖的接邊必定也會(huì)有誤差出現(xiàn)，這樣就會(huì)導(dǎo)致所形成的影像產(chǎn)生錯(cuò)位和重影等問題。在編輯立體交互的時(shí)候，如果左右像對數(shù)字高程模型的接邊有誤差出現(xiàn)，同樣會(huì)對最終的數(shù)字正射影像圖產(chǎn)生影響。對于數(shù)字正射影像圖來說，數(shù)字高程模型的優(yōu)劣會(huì)對數(shù)字正射影像的最終形態(tài)有著決定性的作用，但也不能說數(shù)字高程模型正確，最終得到的DOM也會(huì)正確，因此在生成數(shù)字正射影像的時(shí)候，除了要將數(shù)字高程模型把握好，還要注意其中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的問題。

（10）數(shù)字正射影像的鑲嵌精度檢查是通過PS技術(shù)進(jìn)行檢查，并得到結(jié)果。空三是立體攝影測量的一種，它是航空攝影測量中利用像片內(nèi)在幾何特性，在室內(nèi)加密控制點(diǎn)的方法，也就是通過對具有一定重疊的連續(xù)攝取的航攝像片的利用，并根據(jù)少量野外控制點(diǎn)，通過攝影測量方法進(jìn)行與實(shí)地相應(yīng)的航線模型的建立，進(jìn)而得到加密點(diǎn)的高程及其平面坐標(biāo)，主要是進(jìn)行最終所需測量數(shù)據(jù)的獲取。

3　制作數(shù)字正射影像圖的難點(diǎn)

在采集數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)的時(shí)候，處理山地構(gòu)面以及高山地DLG數(shù)據(jù)是比較困難的，因此在進(jìn)行制作的過程中，可以采取抽稀操作，同時(shí)將其中的首曲線刪除，這樣才能更好進(jìn)行合理的TIN的構(gòu)建，使得最終得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并不會(huì)有誤差出現(xiàn)。對于數(shù)字正射影像的拼接來說，需要著重注意大比例尺圖以及城鎮(zhèn)圖，并且在進(jìn)行拼接還需要對高層建筑物的接邊差加以注意，此時(shí)進(jìn)行接邊可以采取兩種方法，分別是圖幅tif和像對tif。在創(chuàng)建數(shù)字正射影像的大比例尺地圖的時(shí)候，為了使得地物不變形，就要處理器橋梁以及位于上坡的建筑，并且在進(jìn)行構(gòu)面的時(shí)候，最好少于四個(gè)點(diǎn)，也就是保證構(gòu)面是四邊面或者三邊面。就渡槽和橋梁而言，其組成應(yīng)該為三個(gè)平面，最好是梯形的橫截面。如果渡槽和橋梁的高差較大，那么就需要嵌套組合數(shù)字正射影像和地面矢量，并盡量使其所構(gòu)面和相交的兩個(gè)平面之間具有較大的夾角，但不能大于180度。當(dāng)圖幅中出現(xiàn)多個(gè)像對的時(shí)候，采用批量制作的最佳的方法。在對DOM進(jìn)行批量制作之前，需要先將*.job文件以及TIN編輯好，再在JX4C工作站系統(tǒng)中導(dǎo)入編輯好的文件，以此對DOM批處理功能加以糾正。*. job文件的標(biāo)志行參數(shù)通常設(shè)為2，這是因?yàn)樵摲N批處理時(shí)間不會(huì)太長，而且相鄰像對影像的重疊會(huì)比較大，更容易進(jìn)行影像的拼接。當(dāng)完成數(shù)字正射影像的批處理之后，就能在其拼接界面開始鑲嵌。同時(shí)在完成DOM采集之后，還需要通過PS技術(shù)加以處理，在矢量測圖界面檢查數(shù)字正射影像和數(shù)字線劃地圖的配套情況。在完成數(shù)字正射影像的制作后，其應(yīng)該具備的特征包括細(xì)節(jié)詳盡、紋理清楚、統(tǒng)一的色調(diào)、飽和的植被信息，同時(shí)最重要的還應(yīng)該沒有錯(cuò)位的問題。

4　結(jié)束語

總而言之，數(shù)字正射影像既可以作為地圖分析背景的控制信息，也能將其中自然資源或者社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最新（歷史）信息加以提取，進(jìn)而為城市建設(shè)規(guī)劃以及防止災(zāi)害等多個(gè)方面提供可靠依據(jù)，此外也能進(jìn)行新信息的提取和派生，實(shí)現(xiàn)修測和更新地圖，在當(dāng)今信息時(shí)代，“數(shù)字地球”是一個(gè)得到重點(diǎn)關(guān)注的行動(dòng)，更突顯數(shù)字正射影像的重要性和作用，因此更加不能懈怠對DOM的進(jìn)一步研究和發(fā)展。

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P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-269-2