淺談像素工廠PF在DOM產(chǎn)品制作中的諸多優(yōu)勢

馬莉莎

（河北省第三測繪院 河北省石家莊市 050000）

1 引言

DOM是根據(jù)像片的內(nèi)外方位元素和地面數(shù)字高程模型對數(shù)字化的航空影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正獲取DOM，再將影像鑲嵌、公里格網(wǎng)以及地名注記數(shù)據(jù)復(fù)合而成。它具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，既具有地圖幾何精度又有影像特征，可作為背景控制信息，從中提取自然資源和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展信息，為國土資源詳查、防治災(zāi)害和公共設(shè)施建設(shè)規(guī)劃等應(yīng)用提供可靠依據(jù)。像素工廠（PixelFactory，簡稱PF），它是由法國開發(fā)研制的地理信息生產(chǎn)系統(tǒng)，作為目前比較先進(jìn)的海量遙感數(shù)據(jù)影像自動化處理系統(tǒng)，被稱為“下一代工業(yè)化地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)的解決方案”。PF集自動化、并行處理、多種影像兼容性、遠(yuǎn)程管理等特點(diǎn)于一身，代表了當(dāng)前遙感影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展方向，它能夠批量地生產(chǎn)出高質(zhì)量的數(shù)字表面模型（DSM）和真DOM（TDOM）。PF實(shí)現(xiàn)了TDOM的商業(yè)化和大規(guī)模生長，并實(shí)現(xiàn)了針對TDOM的一系列解決方案，例如大氣糾正、物理糾正、勻色、自動拼接等。主要用于地形圖測繪、城市規(guī)劃、城市環(huán)境變化監(jiān)測等。

2 像素工廠的技術(shù)特點(diǎn)

相對于其它軟件系統(tǒng)的正射影像制作，像素工廠在DOM制作中具有以下的獨(dú)特技術(shù)特點(diǎn)：

2.1 大氣校正

航攝過程中由于受到天氣、氣候、地形等非人為因素的影響，會不同程度的影響飛行質(zhì)量，從而影響影像的質(zhì)量。PF通過大氣糾正的功能來改善原始影像的整體效果，從而減少后續(xù)影像調(diào)色的工作量。

2.2 拼接線

像素工廠能自動生成拼接線，并在生成拼接線時考慮到影像的輻射信息和建筑物的完整性，可以大大減少人工編輯拼接線的工作量，同時也減少了由于影像拼接線引起的拼接線兩邊顏色不一致現(xiàn)象。

2.3 參考影像

傳統(tǒng)影像色調(diào)調(diào)整算法都是對全分辨率DOM進(jìn)行調(diào)色，而像素工廠引入了快視影像的概念。由于快視圖較小，操作更快捷，因此在像素工廠里，對影像顏色的處理都是在快視圖上進(jìn)行的，最后把快視圖的輻射信息應(yīng)用到全分辨率影像上，實(shí)現(xiàn)整幅影像的色彩調(diào)整，這樣大大減少了在photoshop下的調(diào)色和圖幅接邊，極大地提高了工作效率。

2.4 影像拼接時考慮輻射信息

像素工廠在影像拼接的過程中會考慮影像整體及布局的輻射信息，并對其進(jìn)行勻光處理，減小航帶間色差對整體影像的影響。

3 像素工廠中DOM生產(chǎn)流程

利用像素工廠的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可以將DOM的生產(chǎn)流程分別為四個部分：空三優(yōu)化，DSM制作，DEM制作，DOM制作。下面逐一進(jìn)行詳細(xì)描述。

3.1 空三優(yōu)化

在空三優(yōu)化的初期，主要是把控制點(diǎn)文件、POS數(shù)據(jù)、TIF格式的原始影像、測區(qū)范圍數(shù)據(jù)導(dǎo)入像素工廠并建立測區(qū)。然后利用PF的強(qiáng)大計(jì)算功能，進(jìn)行空三優(yōu)化運(yùn)算，從而得到最優(yōu)的的外方位元素。

3.2 DSM制作

在影像導(dǎo)入時像素工廠會自動生成每張?jiān)加跋竦目煲曈跋?，并把全分辨的原始影像轉(zhuǎn)換成R、G、B三個波段的影像。然后利用空三優(yōu)化成果創(chuàng)建模型，并用此模型生成分辨率為原始分辨率2～3倍的DSM，然后進(jìn)行合并獲得全測的DSM。

3.3 DEM制作

將已生成的DSM和原始影像重采樣為原始分辨率10倍左右的DSM和影像，然后利用軟件生成近TDOM（真正射影像），以此作為DEM編輯的參考影像。使用XV3D圖形界面模塊編輯原DSM，將內(nèi)容為水面、房頂?shù)缆返确堑孛纥c(diǎn)及匹配錯誤點(diǎn)與真實(shí)的地面符合，從而獲取滿足DOM生產(chǎn)需求的DEM。

3.4 DOM制作

首先利用空三優(yōu)化成果和已生成的DEM制作單片DOM。利用低分辨率DOM和DSM數(shù)據(jù)自動生成拼接線，疊加在高分辨率單片DOM上，使用ManageMosaicProject軟件對拼接線進(jìn)行人工修飾。此外利用低分辨率單片DOM與修飾過的拼接線生成低分辨率的整測區(qū)大圖，并進(jìn)行色彩的調(diào)整，獲取整個測區(qū)色彩一致的效果圖。最后利用修飾過的拼接線和效果圖將高分辨率的單片DOM進(jìn)行拼接，并按照要求進(jìn)行單幅DOM成果的輸出。

4 像素工廠的主要優(yōu)勢

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，與其他軟件制作DOM相比，像素工廠具有以下優(yōu)勢：

4.1 像素工廠的生產(chǎn)周期大大縮短

對于相同大小的測區(qū)，像素工廠的生產(chǎn)周期比單機(jī)版全數(shù)字?jǐn)z影工作站快一倍以上。

假設(shè)測區(qū)概況如下：面積600km2，航片3000張，地形類別為平地，其中核心城區(qū)約為100km2，成圖比例尺為1：1000，共計(jì)2400幅DOM。就PF和國內(nèi)同類型軟件進(jìn)行對比，結(jié)論為PF生產(chǎn)周期為28d，投入4人共計(jì)81個產(chǎn)能，國產(chǎn)軟件生產(chǎn)周期為39d，投入4人共計(jì)157個產(chǎn)能。分析如下：

（1）生產(chǎn)周期：PF明顯優(yōu)于國產(chǎn)軟件。

（2）拼接線的處理。目前國產(chǎn)軟件尚無有效地自動生成功能，仍需大量的人工投入進(jìn)行填補(bǔ)，而PF基于DSM選取拼接線，并支持即時修改及拼接線處影像調(diào)色功能，都可以大幅度減少人力與時間的投入。

（3）關(guān)于DEM的獲取。目前國內(nèi)較為成熟的DEM獲取方式為（尤其平原、丘陵類地形）提取特征先，構(gòu)建TIN網(wǎng)再重采樣為合適的DEM產(chǎn)品，但是對于數(shù)千片影像的特征線提取的工作量是巨大的，即便是平原地區(qū)，也需要20臺測圖軟件同時運(yùn)行至少2～3d。因此一般情況下，在沒有可用的歷史數(shù)據(jù)的情況下，作業(yè)單位一般是等待該項(xiàng)目的DLG采集完成后提取相應(yīng)信息，在進(jìn)行DEM、DOM的制作。

（4）從以往的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)而言，PF產(chǎn)品質(zhì)量明顯優(yōu)于國產(chǎn)軟件的質(zhì)量，其直觀表現(xiàn)在于產(chǎn)品的二級檢查及修改的工作量。個人認(rèn)為國產(chǎn)軟件在拼接線處理上并無明確的思路與功能，目前多采用先勻光，再在第三方軟件選取拼接線（如Arcmap），最后進(jìn)行拼接并裁切輸出（如ERDAS）。這樣的產(chǎn)品質(zhì)量漏洞多存在于拼接線節(jié)點(diǎn)選取的認(rèn)為失誤以及拼接線附近影像顏色過度不自然。這樣的檢查與修改的工作量是極為繁瑣的，而PF可以大幅減少人力與時間。

4.2 像素工廠成圖質(zhì)量高

由于PF采用的是基于效果圖進(jìn)行勻光的生產(chǎn)流程，因此當(dāng)效果圖達(dá)到整體均勻、真實(shí)的條件下，高分辨率的DOM的色彩會利用空間坐標(biāo)與效果圖建立一一對應(yīng)的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)圖幅內(nèi)無明顯拼接痕跡，圖幅與圖幅之間無任何拼接痕跡，影像色彩均勻。

4.3 像素工廠自動化大大提高

像素工廠采用自動過濾DEM算法和鑲嵌線拼接算法，自動化程度大大提高，一方面保證了產(chǎn)品質(zhì)量，一方面減少了人力資源的投入。

4.4 像素工廠有明顯效率優(yōu)勢

像素工廠采用并進(jìn)行集群處理方式，對海量影像數(shù)據(jù)的處理相對于獨(dú)立影像處理工作站有明顯的效率優(yōu)勢。

總體而言，PF的引入將大幅度提高DOM的生產(chǎn)效率，并且能夠在沒有DEM歷史資料的前提下，盡快完成DOM的制作。這一點(diǎn)，相信是我國測繪軟件的發(fā)展方向之一。

5 總結(jié)

如今，以“像素工廠（PF）”為代表的工業(yè)級一體化數(shù)據(jù)加工處理系統(tǒng)是當(dāng)今世界一流的產(chǎn)品加工處理技術(shù)的集大成者，匯集了最新的計(jì)算機(jī)集群處理技術(shù)、分布式處理技術(shù)和智能遙感處理技術(shù)，代表了當(dāng)前數(shù)據(jù)產(chǎn)品加工處理的最新發(fā)展方向，同時也使DSM和TDOM這兩個產(chǎn)品得以大批量、高精度、高效率的生產(chǎn)?；贒OMTDOM和DSM的三維模型的快速建立對防震、防洪、災(zāi)害評估以及城鄉(xiāng)規(guī)劃、“數(shù)字城市”建設(shè)等都將發(fā)揮巨大的作用、呈現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。

[1]王樹根.攝影測量原理與應(yīng)用.武漢：武漢大學(xué)出版社，2009.

[2]耿澤勛，張保明，范大昭.數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué).北京：測繪出版社，2010.

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