基于IPS的正射影像生產(chǎn)方法及質(zhì)量控制

徐雪平

(安徽省第一測(cè)繪院，安徽 合肥 230031)

1 正射影像圖的研究意義

用線劃圖表示實(shí)際的地物地貌通常并不十分直觀，而航空影像或衛(wèi)星影像才能最真實(shí)客觀地反映地表面的一切景物，具有十分豐富的信息。

數(shù)字正射影像圖與傳統(tǒng)的影像地圖及地形圖相比，有6個(gè)基本特點(diǎn)：(1)有豐富信息，比較直觀；(2)能局部開窗放大或縮小，能很好的判讀和測(cè)量；(3)制作及更新快速便捷，周期短、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)：(4)可用做背景層和其他專題要素套合，生成綜合數(shù)字正，射影像地形圖或各種專題數(shù)字正射影像圖；(5)與其他測(cè)繪數(shù)字產(chǎn)品疊加復(fù)合后，產(chǎn)生多種新的復(fù)合數(shù)字產(chǎn)品；(6)便于保存，同時(shí)不易受時(shí)間和環(huán)境的影響。

2 國(guó)內(nèi)外正射影像圖制作發(fā)展概況

隨著新技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一些原有的生產(chǎn)技術(shù)和手段逐漸地被計(jì)算機(jī)技術(shù)所取代，取而代之的是數(shù)字信息和產(chǎn)品。正射影像的制作經(jīng)歷了光學(xué)機(jī)械類型->函數(shù)解析類型->電子數(shù)字類型的過程，發(fā)展到計(jì)算機(jī)數(shù)字微分糾正。

數(shù)字微分糾正：利用內(nèi)定向參數(shù)和外方位元素及數(shù)字高程模型，按照一定的數(shù)學(xué)模型利用控制點(diǎn)解算，獲取正射影像。整個(gè)過程就是將影像按像元逐一進(jìn)行糾正，使用數(shù)字方式處理，就是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖像之間的幾何變換，糾正時(shí)首先要建立原始圖像像元與糾正后圖像像元之間的幾何坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后進(jìn)行灰度內(nèi)插。

3 DOM的應(yīng)用

數(shù)字正射影像地圖是一種新型的基礎(chǔ)數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品，具有廣泛的應(yīng)用前景。如：農(nóng)村土地確權(quán)發(fā)證基礎(chǔ)底圖、土地執(zhí)法監(jiān)察的依據(jù)、專題信息提取與數(shù)據(jù)更新、秸稈禁燒的執(zhí)法依據(jù)、城市規(guī)劃、環(huán)境分析以及三維景觀建模等，還可以用CAD等多種應(yīng)用軟件直接在數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)上進(jìn)行規(guī)劃或設(shè)計(jì)，形成以DOM為基礎(chǔ)的新產(chǎn)品：數(shù)字正射影像地形圖、其他專題數(shù)字影像圖。

4 利用ICAROS IPS3.1制作DOM

IPS3.1(Icaros Photogrammetric Suite攝影測(cè)量工作站)是卡洛斯公司推出的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站系統(tǒng)，它能夠快速、 準(zhǔn)確地處理航拍圖像數(shù)據(jù)，其中包括大飛機(jī)航拍數(shù)據(jù)和飛行姿態(tài)不穩(wěn)定的無人飛機(jī)拍攝的相片數(shù)據(jù)。流程圖如圖1所示。

圖1 DOM制作流程圖

4.1 空三加密

(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：航片數(shù)據(jù)、相機(jī)參數(shù)、控制點(diǎn)文件提前準(zhǔn)備，整理POS數(shù)據(jù)格式。

(2)打開Solution Manager3.1.0.35程序，建立空三工程。

(3)自動(dòng)匹配相對(duì)定向點(diǎn)，進(jìn)行自由網(wǎng)平差，剔除粗差點(diǎn)，分布不均勻處人工加點(diǎn)，直至滿足相對(duì)定向精度要求。

(4)導(dǎo)入控制點(diǎn)，逐點(diǎn)修測(cè)之，無立體量測(cè)功能，所有同名點(diǎn)航片同步放大縮小，肉眼判選同名點(diǎn)位置，山區(qū)有些點(diǎn)位非常難選，高程精度差。

平差精度檢測(cè)報(bào)告如表1所示。

表1 空三加密精度檢測(cè)報(bào)告

4.2 DEM生產(chǎn)

自動(dòng)生成精細(xì)DSM比較慢，只能進(jìn)行濾波，無法立體修測(cè)，不能用來制作1∶2000DOM。而對(duì)于應(yīng)急項(xiàng)目快速成圖，可以自動(dòng)生成粗略DSM，速度非?？?。本試驗(yàn)采用借助全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，導(dǎo)入空三，立體采集DEM。

4.3 DOM 生產(chǎn)及拼接裁切

(1)引入全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)立體采集的DEM，轉(zhuǎn)換格式，進(jìn)行正射糾正，得到單片正射影像圖。

(2)打開StitchMe3.0.2.4程序，創(chuàng)建正射影像拼接工程，并自動(dòng)生成拼接線。自動(dòng)生成的拼接線已經(jīng)自動(dòng)規(guī)避高層建筑，橋梁等，全測(cè)區(qū)瀏覽檢查拼接線，只需選修部分不合理拼接線,絕大部分拼接線無需修測(cè)。拼接線修測(cè)非常方便。

拼接線修測(cè)后，設(shè)置勻光勻色參數(shù)，輸出小于2 G的中等大塊圖同時(shí)完成了勻光勻色處理。對(duì)中等大塊圖查拼縫，處理高架路高架路橋錯(cuò)位等，最后借助ERDAS按圖廓元素輸出單幅圖。

4.4 精度統(tǒng)計(jì)

DOM精度統(tǒng)計(jì)如表2所示。

4.5 利用ICAROS IPS3.1制作DOM優(yōu)缺點(diǎn)

(1)空三加密：解算能力強(qiáng)、匹配算法強(qiáng)、速度快，對(duì)影像旋偏角等要求低，可以處理形狀、位置、畸變、投影變形差不一致的同名影像，匹配的點(diǎn)的數(shù)量和質(zhì)量高?？刹灰蕾嘔MU或POS精度，支持GPS漂移、局部丟失、像主點(diǎn)落水等數(shù)據(jù)處理。分網(wǎng)、合網(wǎng)、原網(wǎng)基礎(chǔ)上加減航片以及接邊處理也都非常方便。不能立體觀測(cè)人工點(diǎn)，可滿足制作數(shù)字正射影像圖的精度要求，但精度略低，無網(wǎng)間接邊功能。

表2 DOM精度統(tǒng)計(jì)

(2)自動(dòng)匹配生成精準(zhǔn)DSM/DTM非常慢，易出錯(cuò)，而且不能立體修測(cè)DEM，一般只能利用已有DEM或者借助全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，導(dǎo)入空三，立體采集DEM。

(3)StitchMe模塊自動(dòng)匹配生成的拼接線智能化高，已經(jīng)自動(dòng)規(guī)避高層建筑、橋梁等，少數(shù)拼接線需要編輯，而且編輯功能非常方便，勻光勻色效果也很好。但對(duì)輸入輸出影像有要求，輸入影像要小于900 MB，輸出的影像為有一定重疊小于2 GB中等大塊圖，其實(shí)如此設(shè)計(jì)也是為了能利用PHOTOSHOP軟件打開檢查拼縫，處理建筑物壓蓋、高架路橋錯(cuò)位等問題。輸出的影像也可以是直接引入圖廓元素輸出標(biāo)準(zhǔn)圖幅影像，但后期對(duì)小圖檢查處理拼接縫，則會(huì)導(dǎo)致非常多接邊處理問題。

5 展望

(1)會(huì)不會(huì)有更好的算法，如何能快速自動(dòng)匹配得到滿足精度要求的DSM/DTM，而且盡量少的人工修測(cè)。(2)找到高效的圖像匹配算法，自動(dòng)生成的拼接線能更加智能化，盡量避開建筑物、橋梁或其他建筑，幾乎無需人工修測(cè)拼接線。(3)有沒有方法可以解決人工檢查修改拼接縫問題。