INPHO與航天遠(yuǎn)景結(jié)合的DEM和DOM高效制作方法研究

婁安穎

【摘? 要】隨著航空攝影測(cè)量和遙感等數(shù)據(jù)采集方式在測(cè)繪生產(chǎn)中的應(yīng)用逐漸普及，大部分航攝數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目都需要生成DEM、DOM成果。論文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐，綜合應(yīng)用INPHO與航天遠(yuǎn)景對(duì)DEM和DOM的制作方法和技巧進(jìn)行了探討研究，并且依據(jù)INPHO與航天遠(yuǎn)景軟件各自具有的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì)，將兩個(gè)軟件的數(shù)據(jù)處理流程綜合到一起，有效實(shí)現(xiàn)了基于空三數(shù)據(jù)的DEM和DOM的高效制作。

【Abstract】With the application of aerial photogrammetry， remote sensing and other data acquisition methods in surveying and mapping production gradually popularized， most of the aerial photogrammetric data processing projects need to generate DEM and DOM results. Combined with the project practice， this paper discusses and studies the production methods and skills of DEM and DOM by comprehensively applying INPHO and Visiontek. At the same time， according to the data processing advantages of INPHO and Visiontek software， the paper integrates the data processing procedures of the two softwares， and effectively realizes the efficient production of DEM and DOM based on aerial triangulation data.

【關(guān)鍵詞】INPHO;航天遠(yuǎn)景;DEM;DOM

【Keywords】INPHO; Visiontek; DEM; DOM

【中圖分類號(hào)】P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）07-0170-02

1 引言

目前，各個(gè)測(cè)繪單位所使用的主流攝影測(cè)量系統(tǒng)包括國(guó)內(nèi)的航天遠(yuǎn)景、JX4、VirtuoZo等，也包括國(guó)外的INPHO、Imagestation、LPS等[1]。本文選擇比較有代表性的航天遠(yuǎn)景和INPHO軟件，根據(jù)多次項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析出航天遠(yuǎn)景和INPHO軟件各自具有的優(yōu)勢(shì)，提出將兩種軟件處理流程結(jié)合使用進(jìn)行航攝數(shù)據(jù)處理的思路，不僅提高了數(shù)據(jù)成果的精度，而且提高了數(shù)據(jù)處理的速度。

2 INPHO與航天遠(yuǎn)景軟件的特點(diǎn)

2.1 INPHO軟件的特點(diǎn)

INPHO是目前被廣泛應(yīng)用的攝影測(cè)量系統(tǒng)，是高端軟件的代表。INPHO作為專業(yè)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)軟件，包含空三加密、數(shù)字地面模型匹配、數(shù)字正射影像糾正、影像拼接等系列模塊。INPHO可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的空三加密工作，而且能方便地實(shí)現(xiàn)與其他平臺(tái)空三加密成果的互轉(zhuǎn)。

2.2 航天遠(yuǎn)景軟件的特點(diǎn)

航天遠(yuǎn)景是對(duì)航空攝影、衛(wèi)星遙感、外業(yè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行多源空間信息綜合處理的平臺(tái)。具有強(qiáng)大的影像匹配功能、方便的4D產(chǎn)品編輯界面和開(kāi)放的數(shù)據(jù)交換格式，并可方便地與其他軟件平臺(tái)共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了真正的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。航天遠(yuǎn)景也是由多個(gè)模塊構(gòu)成，涵蓋了空三加密、建立地形模型、正射糾正以及采編地形數(shù)據(jù)等功能。

2.3 INPHO與航天遠(yuǎn)景軟件結(jié)合的新思路

根據(jù)INPHO與航天遠(yuǎn)景軟件各自的優(yōu)勢(shì)，提出了將兩個(gè)軟件的數(shù)據(jù)處理流程結(jié)合使用的航攝數(shù)據(jù)處理方法?；谑褂肐NPHO軟件生成的空三加密成果，首先應(yīng)用INPHO的MATCH-TDSM和DTMaster模塊制作DEM成果，然后結(jié)合應(yīng)用INPHO的OrthoMaster、OrthoVista模塊和航天遠(yuǎn)景的EPT模塊生成DOM成果。

3 處理航攝數(shù)據(jù)制作DEM與DOM成果

3.1 DEM制作

3.1.1 DEM制作流程

在INPHO軟件下打開(kāi)空三加密后的工程，啟動(dòng)MATCH-TDSM模塊，選擇生成全區(qū)域或選定區(qū)域的數(shù)字地面模型DSM類型，根據(jù)測(cè)區(qū)情況和成果要求，選擇所處理的地表類型和格網(wǎng)間距，各個(gè)參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確后，單擊“運(yùn)行”，開(kāi)始通過(guò)自動(dòng)影像匹配生成DSM點(diǎn)云。提取DSM后，打開(kāi)INPHO軟件的DTM工具包，先應(yīng)用篩選/分類工具過(guò)濾掉建筑物和植被等明顯地物，再應(yīng)用表面建模工具將有漏洞的地方修補(bǔ)好，接下來(lái)將DSM點(diǎn)云導(dǎo)入DTMaster模塊，在DTMaster模塊下對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，最后將編輯后的點(diǎn)云導(dǎo)出成DTM格式，再對(duì)其進(jìn)行分幅裁切就得到了我們需要的DEM成果。

3.1.2 DEM編輯技巧

MATCH-TDSM模塊支持DTM和DSM兩種提取類型，選擇DSM類型，提取的點(diǎn)云包含房屋和植被等信息;選擇DTM類型，會(huì)對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行一定程度的過(guò)濾，能夠過(guò)濾掉小的獨(dú)立房屋和獨(dú)立植被。如果應(yīng)用DTM類型點(diǎn)云制作DEM成果，因DTM提取過(guò)程中過(guò)濾程度低，要保證成果質(zhì)量，還需要進(jìn)行一定量的人工編輯。如果應(yīng)用DSM類型點(diǎn)云制作DEM成果，雖然提取過(guò)程不進(jìn)行過(guò)濾，提取的點(diǎn)云包含房屋和植被信息，但I(xiàn)NPHO軟件提供了DTM工具包，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云濾波，過(guò)濾掉房屋和植被信息，而且過(guò)濾效果很好，同時(shí)，該工具包還提供了對(duì)過(guò)濾產(chǎn)生的漏洞進(jìn)行修復(fù)的功能，應(yīng)用DTM工具包中工具進(jìn)行過(guò)濾和漏洞修復(fù)處理后，只需要對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行少量編輯就能得到符合要求的DEM成果。所以本文選擇提取DSM類型點(diǎn)云，然后應(yīng)用INPHO軟件自帶的DTM工具包對(duì)其進(jìn)行處理。在DTMaster模塊下對(duì)自動(dòng)提取和自動(dòng)濾波處理后的DSM進(jìn)行編輯，對(duì)有粗差的點(diǎn)云進(jìn)行手動(dòng)處理，使其切準(zhǔn)地面。在平面狀態(tài)下，應(yīng)用濾波畫(huà)刷或重新插值等工具對(duì)高出地物進(jìn)行修改;在立體模式下，對(duì)主要高架橋、路坎和密集居民區(qū)等重要地物進(jìn)行修測(cè)，使其點(diǎn)云切準(zhǔn)地面。其他地物如高山、水系、田地及大車路等直接利用INPHO軟件自動(dòng)匹配、自動(dòng)修改的點(diǎn)云。

3.2 DOM制作

3.2.1 DOM制作流程

啟動(dòng)OrthoMaster模塊，導(dǎo)入編輯處理后的DEM成果，設(shè)置正射影像重疊度50%以及剪裁影像邊界百分比10%，并選擇正射像片生成參數(shù)，如制作1：2000比例尺DOM，設(shè)置輸出分辨率大小為0.2m，地理參照格式一般選擇tiff/tfw（tif，tfw），各個(gè)參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確后，單擊“運(yùn)行”，開(kāi)始由該區(qū)域DEM經(jīng)過(guò)數(shù)字微分糾正生成單模型DOM。接下來(lái)制作樣片，應(yīng)用航天遠(yuǎn)景軟件的EPT模塊參照樣片對(duì)單模型DOM進(jìn)行統(tǒng)一勻光勻色。勻色效果滿意后，將勻色后的單模型DOM全部添加到OrthoVista模塊下進(jìn)行拼接線的生成和編輯，拼接線編輯完后，輸出一個(gè)或多個(gè)拼接后的大塊影像。對(duì)輸出的大塊影像進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)有DEM引起的房屋、道路、林地等扭曲和變形，應(yīng)用EPT模塊的影像修補(bǔ)功能對(duì)影像進(jìn)行修改。如果影像經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)位置精度、圖面質(zhì)量等都符合要求，如制作1：2000比例尺DOM，應(yīng)用事先制作好的外擴(kuò)20m的1：2000比例尺的圖廓對(duì)影像進(jìn)行分幅裁切，得到DOM成果。

3.2.2 DOM鑲嵌勻色技巧

在項(xiàng)目實(shí)踐中要進(jìn)行影像鑲嵌，鑲嵌過(guò)程中為了使紋理一致，并保障地物的合理性，需要生成并編輯拼接線，OrthoVista模塊下生成拼接線的算法比較成熟，生成的拼接線大部分較為合理，僅進(jìn)行少量編輯就可以滿足影像鑲嵌要求，所以本文選擇OrthoVista模塊提取并編輯鑲嵌線。OrthoVista模塊下拼接線自動(dòng)生成后，后續(xù)需要核實(shí)、編輯鑲嵌線，在少量需要手動(dòng)編輯鑲嵌線的位置，盡量沿著道路等線狀地物采集拼接點(diǎn)，避免切割房屋、山體、路橋等重要地物。經(jīng)過(guò)合理有效的影像鑲嵌線編輯后，可消除不同影像上由于建筑物及高大樹(shù)木的投影差而帶來(lái)的視覺(jué)矛盾，保證了影像數(shù)據(jù)的連續(xù)、無(wú)縫和視覺(jué)一致性。

4 案例驗(yàn)證

4.1 航攝數(shù)據(jù)情況

為驗(yàn)證該數(shù)據(jù)處理流程的準(zhǔn)確性和高效性，選取了慶元縣的航攝數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證，獲取慶元縣數(shù)據(jù)時(shí)，使用的是UCXp數(shù)字航攝儀，航攝焦距為100.5mm，相幅大小為17310×11310（像素），地面分辨率優(yōu)于0.2m，像片旁向重疊度30%～38%，像片航向重疊度65%，并且具有與航攝數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的POS數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)數(shù)據(jù)。

4.2 DEM制作

在INPHO軟件中打開(kāi)空三加密的成果，先應(yīng)用MATCH-TDSM模塊提取出試驗(yàn)區(qū)域的DSM，再應(yīng)用DTM工具包中過(guò)濾工具和表面建模工具對(duì)DSM進(jìn)行處理，過(guò)濾掉大部分的建筑物和地面植被，然后將處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入DTMaster模塊中，經(jīng)過(guò)少量編輯處理，就可以得到符合要求的DTM，最后應(yīng)用制作好的有20m外擴(kuò)的圖廓對(duì)DTM進(jìn)行分幅裁切，得到最后的單幅DEM成果。

4.3 DOM制作

打開(kāi)OrthoMaster模塊，導(dǎo)入前一流程編輯好的DTM，設(shè)置好糾正參數(shù)后，糾正獲取各個(gè)單模型的DOM，再制作樣片，通過(guò)航天遠(yuǎn)景里的EPT模塊對(duì)影像進(jìn)行整體勻色，然后應(yīng)用OrthoVista模塊生成并編輯鑲嵌使用的拼接線，輸出整個(gè)區(qū)域的拼接影像，最后應(yīng)用制作好的有20m外擴(kuò)的圖廓對(duì)拼接后的DOM進(jìn)行分幅裁切，得到最后單幅DOM成果。

5 結(jié)語(yǔ)

本次實(shí)際操作過(guò)程通過(guò)不斷嘗試，汲取兩個(gè)軟件的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì)，將兩個(gè)軟件結(jié)合到一起，在對(duì)航攝數(shù)據(jù)進(jìn)行空三加密處理后，應(yīng)用空三加密成果制作DEM和DOM，與單獨(dú)使用INPHO或單獨(dú)使用航天遠(yuǎn)景相比，其優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，不僅提高了數(shù)據(jù)成果的精確性及準(zhǔn)確性，而且縮短了編輯作業(yè)時(shí)間。隨著INPHO與航天遠(yuǎn)景在航攝內(nèi)業(yè)的應(yīng)用逐漸普及，會(huì)探索出兩個(gè)軟件間更契合的結(jié)合方式，從而找到更加優(yōu)化的DEM和DOM制作方法。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄧非，閆利.攝影測(cè)量實(shí)驗(yàn)教程[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2012.