三線陣推掃式ADS80影像數(shù)據(jù)源生產(chǎn)地理國(guó)情影像底圖技術(shù)流程

李興梅

（甘肅省地圖院 甘肅蘭州 730000）

1 引言

2013年10月隨著甘肅省第一次全國(guó)地理國(guó)情普查工作開始啟動(dòng)，如何能快速、高效地生產(chǎn)影像工作底圖，是需要解決的主要問題，而用于生產(chǎn)地理國(guó)情普查影像底圖生產(chǎn)的數(shù)據(jù)源包括 ADS80航空影像和衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)兩類。按規(guī)范要求所使用的影像資料航攝時(shí)間不早于2011年，地面分辨率不低于0.5米，而我院近兩年生產(chǎn)的ADS80數(shù)據(jù)覆蓋范圍較大，滿足規(guī)定的航攝時(shí)間和地面分辨率的要求。況且ADS80影像航攝時(shí)間大多為夏季，植被茂盛，有利于提高地表覆蓋數(shù)據(jù)解譯工作的準(zhǔn)確性。因此，我院決定在有ADS80航攝完成的區(qū)域優(yōu)先選用ADS80航空影像進(jìn)行地理國(guó)情影像底圖的生產(chǎn)，沒有 ADS80航攝的區(qū)域由國(guó)家測(cè)繪地理信息局統(tǒng)一下發(fā)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)。針對(duì)不同的影像數(shù)據(jù)源，制定了不同的技術(shù)流程，以滿足2014年國(guó)情普查數(shù)據(jù)的采集需要。根據(jù)對(duì)國(guó)情普查影像底圖的要求，平面坐標(biāo)系采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，高程采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，按1∶25000標(biāo)準(zhǔn)分幅單元儲(chǔ)存，生產(chǎn)數(shù)據(jù)要統(tǒng)一到6°帶上，現(xiàn)就如何利用ADS80影像數(shù)據(jù)快速生產(chǎn)作地理國(guó)情影像底圖進(jìn)行梳理與一一闡述。

2 基礎(chǔ)測(cè)繪成圖區(qū)域

由于基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)制作的1∶10000正射影像分辨率為1m，1∶5000正射影像分辨率為0.5m，所以部分1m分辨率的基礎(chǔ)測(cè)繪DOM成果不能直接用作地理國(guó)情普查影像底圖。需要利用基礎(chǔ)測(cè)繪的 DEM數(shù)據(jù)成果重新生產(chǎn)0.5m分辨率的地理國(guó)情普查影像底圖。

首先，將 DEM成果數(shù)據(jù)不滿幅的圖幅立體補(bǔ)充完整，將所有的DEM數(shù)據(jù)成果轉(zhuǎn)換為6°分帶成果，再根據(jù)空三加密成果對(duì)L1級(jí)RGB和NIRN00A近紅外影像進(jìn)行正射糾正，然后對(duì)糾正過的各條帶正射影像進(jìn)行勻光、勻色處理，最后拼接成0.5m分辨率的1∶25000標(biāo)準(zhǔn)圖幅外擴(kuò)100個(gè)像元的RGB和NIR影像底圖。具體的生產(chǎn)流程圖見圖1。

圖1:有DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程圖

3 基礎(chǔ)測(cè)繪未成圖區(qū)域

對(duì)于基礎(chǔ)測(cè)繪未成圖區(qū)域的地理國(guó)情影像底圖生產(chǎn)，需要重新進(jìn)行空三加密、生產(chǎn)數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字正射影像DOM，具體的過程如下:

1.利用航攝完成后的影像數(shù)據(jù)、地面基站的同步數(shù)據(jù)或下載精密星歷數(shù)據(jù)對(duì) IMU/GPS進(jìn)行融合解算，解算完成后進(jìn)行空中三角測(cè)量工作，并判斷解算結(jié)果是否符合要求，是否有粗差存在。

2.加密控制點(diǎn)的布設(shè)，由于ADS80影像空中三角測(cè)量幾乎完全依賴于 IMU/GPS數(shù)據(jù)，對(duì)控制點(diǎn)的需求較少，用少量的控制點(diǎn)就能滿足空三加密的要求。因此，在實(shí)際操作中只需要在測(cè)區(qū)的四周及內(nèi)部均勻布設(shè)一定數(shù)量地面控制點(diǎn)，其主要目的是作為空三加密和生產(chǎn)的國(guó)情影像底圖的精度檢查。

3.用Leica-Orima軟件進(jìn)行空三加密，在區(qū)域網(wǎng)自動(dòng)連接點(diǎn)匹配完成后，進(jìn)行無地面控制點(diǎn)參與的區(qū)域網(wǎng)平差解算，再對(duì)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)滿足精度要求后，進(jìn)行DEM、DOM生產(chǎn)。我單位通過大量檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際檢測(cè)證明，無地面控制點(diǎn)參與的區(qū)域網(wǎng)平差結(jié)算成果，能夠滿足地理國(guó)情對(duì)影像底圖的精度要求，精度統(tǒng)計(jì)見表1、見表2。

4、DEM、DOM數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，首先是將長(zhǎng)航帶全色波段影像數(shù)據(jù)和RGB影像數(shù)據(jù)按一定范圍（比如1∶50000的區(qū)域范圍）進(jìn)行裁切，然后是利用ADS80影像三個(gè)視覺的16位全色波段影像在GEOWAY CIPS集群式影像處理系統(tǒng)中進(jìn)行 DEM的匹配，匹配完成后人工進(jìn)行修測(cè)，然后對(duì)航帶式 RGB影像進(jìn)行微分糾正，糾正成0.5米分辨率的DOM，最終鑲嵌成按1∶25000外擴(kuò)50個(gè)像素的地理國(guó)情影像底圖。具體生產(chǎn)流程圖見圖2。

表1:城市坐標(biāo)系統(tǒng)改造項(xiàng)目GPS控制點(diǎn)檢查國(guó)情影像底圖平面精度統(tǒng)計(jì)表

表2:像控點(diǎn)檢查地理國(guó)情影像底圖平面精度統(tǒng)計(jì)表

4 關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

1、無地面控制點(diǎn)的加密技術(shù)。由于GPS/IMU精度較高，不需要布設(shè)控制點(diǎn)，也能滿足地理國(guó)情影像底圖的制作要求，具體的精度統(tǒng)計(jì)見表1、表2。

2、應(yīng)用似大地水準(zhǔn)面化成果。由于ADS80三線陣式數(shù)碼航攝儀進(jìn)行航空攝影作業(yè)時(shí)，其機(jī)載 GPS和地面基站 GPS獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后的成果都在 WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下，而我們生產(chǎn)的國(guó)情影像底圖要求是在CGCS2000坐標(biāo)系統(tǒng)下，因此空三加密完成后的一個(gè)重要的工作就是空三成果坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換和高程基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。鑒于WGS84橢球與CGCS2000橢球參數(shù)差異極小，其平面投影坐標(biāo)差值也很小，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的 DOM的精度幾乎沒有影響，因此采用似大地水準(zhǔn)面精化模型將大地高轉(zhuǎn)換為正常高。

3、GEOWAY CIPS集群式影像處理系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。由于CIPS影像處理系統(tǒng)是構(gòu)建在刀片計(jì)算機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將計(jì)算、儲(chǔ)存、人力等資源進(jìn)行整合，適合大規(guī)模影像數(shù)據(jù)快速、批量處理的一套軟硬件產(chǎn)品集成系統(tǒng)。其核心主要在于高性能集群計(jì)算機(jī)環(huán)境的影像自動(dòng)處理，系統(tǒng)可以自動(dòng)完成從影像匹配、正射糾正、影像勻光勻色、鑲嵌成圖等工作。由于 ADS80影像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大，用傳統(tǒng)的分散的作業(yè)方式和常規(guī)航測(cè)生產(chǎn)流程生產(chǎn)影像底圖，費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，工作效率低。應(yīng)用 GEOWAY CIPS集群式影像處理系統(tǒng)后，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間，提高了工作效率，因此集群式的影像處理系統(tǒng)的快捷生產(chǎn)技術(shù)流程和高效的數(shù)據(jù)處理軟硬件設(shè)備，是提高工作效率理想的技術(shù)流程。

圖2:沒有DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程圖

5 結(jié)束語

利用GEOWAY CIPS高性能集群式網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的自動(dòng)、快速處理。通過精度檢測(cè)滿足地理國(guó)情普查對(duì)影像工作底圖的精度要求，生產(chǎn)的影像底圖已經(jīng)應(yīng)用于甘肅省承擔(dān)的地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程。

[1]張永戰(zhàn).ADS40生產(chǎn)中坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和大地水準(zhǔn)面精化成果應(yīng)用[J]科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008(18):138-139.

[2]李明，吳磊，許妙忠.基于ADS40數(shù)據(jù)正射影像制作技術(shù)[J]測(cè)繪信息與工程，2008，33(3):42-44.

[3]GDPJ05-2013，地理國(guó)情普查數(shù)字正射影像生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定[S]