淺析DOM制作方法與應用研究

■陳鑫矗

（遼寧省地理信息院 遼寧沈陽110034）

淺析DOM制作方法與應用研究

■陳鑫矗

（遼寧省地理信息院 遼寧沈陽110034）

采用航空攝影手段在數(shù)字攝影測量系統(tǒng)平臺上用全數(shù)字化和自動化方法快速生成DEM，數(shù)字正射影像（DOM），并從正射影像上自動或人機交互式地提取各種專題信息，然后將這些結果直接送入GIS數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)庫的建立和更新，這將是未來測繪行業(yè)的發(fā)展方向。本文闡述了生成數(shù)字正射影像的原理及制作正射影像的全過程，以及數(shù)字正射影像在國民生產(chǎn)及各個領域所發(fā)揮的作用。

正射影像圖遙感影像數(shù)字正射糾正

在通過航空攝影或由衛(wèi)星傳感獲取地面影像時，由于攝影瞬間無法保證攝影機的絕對水平，得到的是有一定角度的傾斜的影像，影像各部分的比例尺不一致。另外，攝影機在成像時為中心投影，地形起伏在像片上會引起投影差。我們使用的地圖都是正射投影，要使影像具有地圖的正射投影的特性，需要對影像進行傾斜糾正和投影差的糾正，經(jīng)改正消除各種變形后得到的影像稱為正射影像，數(shù)字正射影像就是經(jīng)過平面糾正以數(shù)字形式進行存儲的影像地圖。

1　遙感圖像的幾何糾正

遙感圖像幾何糾正的目的是改正原始影像的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像。它的基本環(huán)節(jié)有兩個，一是象素坐標變換；二是象素亮度重采樣。數(shù)字圖像糾正的處理過程：（1）準備工作。包括圖像數(shù)據(jù)、地圖資料、大地測量成果、航天器軌道參數(shù)和傳感器參數(shù)收集分析以及所需控制點的選擇和測量等。（2）原始圖像輸入。若是衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，可按規(guī)定的格式用專門的程序讀入計算機；若是硬拷貝透明像片，則要利用數(shù)字化掃描裝置按選定取樣間隔對影像數(shù)字化掃描后，輸入計算機系統(tǒng)。（3）糾正變換函數(shù)的建立。糾正變換函數(shù)用以建立影像坐標和地面（或地圖）坐標間的數(shù)字關系，即輸入影像和輸出影像間的坐標變換關系。根據(jù)所采用數(shù)字模型的不同確定不同糾正認識方法，如多項式、共線方程法等。糾正函數(shù)中有關的參數(shù)，一般可利用控制點數(shù)據(jù)來求取，也可以利用某些可預測的參數(shù)，如衛(wèi)星軌道參數(shù)、傳感器姿態(tài)參數(shù)等來直接構成。（4）糾正后影像的輸出。可以利用圖像輸出裝置直接從計算機產(chǎn)生各種形式的輸出影像，也可以把數(shù)字影像記錄在磁介質或刻錄到光盤上以供其他用。

圖1　數(shù)字圖像糾正的處理過程

2　 DOM的鑲嵌方法

數(shù)字正射影像圖（DOM）是利用數(shù)字高程模型（DEM），利用數(shù)字微分糾正技術，改正原始影像的幾何變形，而要得到一幅標準圖幅DOM地圖，需多個像對的正射影像進行拼接鑲嵌，所以DOM的質量由鑲嵌工藝決定。由于多個影像灰度和攝影角度不同，使接邊復雜程度遠大于線劃圖接邊。不僅包含地物幾何坐標的拼接，同時影像色彩（灰度）的過渡會影響正射影像視覺的整體效果。（1）圖像的數(shù)字鑲嵌。在航空圖像的應用中，當測區(qū)處于幾幅圖像的交界處或較大需多幅圖像才能覆蓋時，需要把覆蓋測區(qū)的那些圖像配準，進而把這些圖像鑲嵌起來，便于更好地統(tǒng)一處理、翻譯、分析和研究。應用計算機進行遙感圖像鑲嵌改善了鑲嵌圖像的質量，為后期的圖像處理應用創(chuàng)造良好的基礎。數(shù)字鑲嵌就是對若干幅互為鄰居的數(shù)字圖像通過彼此間的幾何鑲嵌、色調調整、去重疊等數(shù)字處理，鑲嵌拼接成一幅統(tǒng)一的新圖像。（2）自動鑲嵌和手工鑲嵌。對黑白山區(qū)影像作業(yè)時，所采用正射影像是經(jīng)過DEM拼接后數(shù)據(jù)生成的，從而保證了精度。航向多采用自動方法同時對多像正射影像對進行自動鑲嵌，由于地物少，接邊時灰度過渡效果好，而其投影差基本改正，所以能在精度要求下高效完成，而旁向拼接時，由于上下航線投影變化大，不進行人工干預，經(jīng)常會在接邊處產(chǎn)生重影、模糊。采用手工拼接方法，精度及影像效果較好。對彩色城區(qū)影像工作時，必須全部采用手工拼接，由于城區(qū)地物多，且對高大建筑無DEM的改正，因此，其投影差無法消除，而自動拼接時，計算機的拼接線較隨意，其過渡值也較大。所以拼接地區(qū)重影不能消除，且高大建筑的影像也易受損失。我們的作業(yè)方法是：①選擇較小的羽化值10-30象素為拼接過渡。②拼接線取近似直線的平滑曲線效果最好，避免取小角度折線。③避閃高大建筑物。④定義作業(yè)區(qū)時應考慮拼接線的走向，加大選取范圍。⑤對無法消除的拼接缺損應用單模型正射影像進行修補。由于未對地物采集DEM數(shù)據(jù)，也就不對其影像進行糾正，所以地物影像不是正射影像，高樓投影差較大，正射影像orl生成采用最近頂點法，即選取靠近中心的影像，減小投影差，并減少高大建筑物對其它地物遮擋，保存更多地面信息，同時有利于人工拼接線的選取。

3　數(shù)字正射影像的應用

數(shù)字正射影像是一種新型數(shù)字測繪產(chǎn)品，是有著應用前景的基礎地理信息數(shù)據(jù)。（1）它可用于對數(shù)字線劃地圖數(shù)據(jù)的更新，提高數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，加快地形的更新速度；（2）它廣泛應用于城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境分析、綠地調查、地籍測量等方面，與線劃圖、文字注記進行疊加形成影像地圖，豐富地圖的形式，增加地圖的信息量；（3）利用數(shù)字正射影像與數(shù)字地面模型或者建筑結構可建立三維立方體景觀圖，豐富城市管理、規(guī)劃的手段與方法。（4）作為背景圖直接應用于城市各種地理信息系統(tǒng)。數(shù)字影像產(chǎn)品具有獲取速度快、信息量多、直觀性好的特點，除了為“數(shù)字城市”提供城市空間數(shù)據(jù)外，還是進行天氣預報、海洋預報、環(huán)境預報、災害監(jiān)測、監(jiān)測資源調查、土地利用、城市規(guī)劃、作物監(jiān)測、國土普查、鐵路選線、國防等工作的重要助手。正射影像圖它不僅用于對數(shù)字線劃地圖數(shù)據(jù)的更新，提高數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，加快地圖的更新速度，也可作為背景圖直接應用于城市各地理信息系統(tǒng)。專業(yè)的影像圖可為各各不同的領域劃帶來提取數(shù)據(jù)的方便。

4　結語

本文研究的重點是正射影像圖的制作的整個過程及正射影像在國家建設中的應用，數(shù)字正射影像具有傳統(tǒng)的影像圖和線劃圖無法比擬的優(yōu)點，它通過逼真的影像、豐富的色彩客觀反映地表現(xiàn)狀，與線劃圖相比具有地面信息豐富，地物直觀，工作效率高、成圖周期短的特點。影像地圖本身具有直觀，信息量豐富，可讀性強等諸多優(yōu)點，數(shù)字正射影像圖作為傳統(tǒng)光學影像圖的替代和更新產(chǎn)品，不但體現(xiàn)在其制作工藝、制作方式、制作技術和流程上的科學性和先進性，更體現(xiàn)在其產(chǎn)品的多用性和先進性。

[1]李德仁,周月琴,金為銑.攝影測量與遙感概論.測繪出版社.

[2]戴瑜.寧波市1:5000數(shù)字正射影像圖的制作及應用.WWW.suqreslft.com 2000.07.

[3]劉光.地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)教程-語言篇 (M).北京:清華大學出版社,2003.1.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-125-1