基于GEOWAY軟件大批量UCX航片快速制作正射影像的方法

張軍臣 周華 胡坤 梁建飛

摘 要：本文通過GROWAY軟件由立體模型自動匹配生成格網(wǎng)間距小、精度高的DEM，快速生成高精度正射影像，進(jìn)而探索出快速生產(chǎn)大批量UCX航片無控正射影像的方法。

關(guān)鍵詞：UCX航片;空中三角測量;正射影像

0 引言

隨著我國航空航天事業(yè)的迅速發(fā)展，困難地區(qū)高清影像的獲取能力顯著增強(qiáng)，影像數(shù)據(jù)量呈幾何級數(shù)增長。影像成果直觀、更新速度快，對影像成果的需求也日益增長。如何有效縮短影像生產(chǎn)周期并快速的投入到應(yīng)用，一直是影像成果應(yīng)用追求的目標(biāo)。筆者結(jié)合擔(dān)負(fù)任務(wù)的經(jīng)驗，介紹了利用吉威公司GEOWAY CIPS軟件在無控條件下，快速制作航空正射影像的方法。

1 航片無控快速制作流程

1.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

使用到的UCX影像，旁向重疊度達(dá)到了90%以上，在制作前首先要挑選片子，可以采用隔片選取的方式，能夠滿足任務(wù)需求。第一步需要整理原始影像數(shù)據(jù)。根據(jù)影像旁向重合度情況挑選出需要的影像。整理相機(jī)參數(shù)文件。包括像主點(diǎn)、焦距、影像寬高、畸變系數(shù)等信息，如果原始資料未提供相機(jī)參數(shù)文件，需要人工整理成軟件要求的格式（文件名為“camera.txt”）。

1.2 空中三角測量處理

無控的空中三角測量就是以航片本身的POS位置為基礎(chǔ)，在GEOWAY AT模塊下進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)整體平差，恢復(fù)像片的空間位置信息，求得所有影像的外方位元素。在像片數(shù)量較多的情況下，可將測區(qū)進(jìn)行分區(qū)，總體把握原則如下：

（1）一個分區(qū)里影像文件不宜超過500-600張影像;

（2）不同航帶分區(qū)時，相鄰分區(qū)至少需要重疊一條航帶;

（3）同一航帶內(nèi)進(jìn)行分區(qū)時，相鄰分區(qū)需要至少重疊3-4張影像。

如果對不規(guī)則區(qū)域整體進(jìn)行平差，不僅耗費(fèi)時間巨大，而且會影響平差計算時的精度。因此，通常分區(qū)進(jìn)行初始構(gòu)網(wǎng)和自由網(wǎng)平差，并進(jìn)行反復(fù)迭代運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算達(dá)到精度后導(dǎo)出分區(qū)之間的連接點(diǎn)，生成連接點(diǎn)文件（connectTracks.txt），進(jìn)行分區(qū)之間的接邊，再將各個分區(qū)工程匯總到到總工程中，完成整體空三加密，最后導(dǎo)出空三成果。

1.3 DEM數(shù)據(jù)處理

DEM數(shù)據(jù)是正射影像糾正的基礎(chǔ)，高精度影像需要高精度的DEM，采用立體模型匹配是生成DEM的主要方法。DEM數(shù)據(jù)生成是以空中三角測量加密的定向信息文件為基礎(chǔ)、自動恢復(fù)的立體模型為處理單元，通過密集匹配提取數(shù)字表面模型（DSM）點(diǎn)云文件，并通過進(jìn)行點(diǎn)云抽稀、數(shù)字表面模型濾波和數(shù)字表面模型后處理，得到最終數(shù)字高程模型DEM。在生產(chǎn)過程中，利用GEOWAY CIPS軟件創(chuàng)建工作流，實現(xiàn)DEM全自動化生成。

1.4 DOM生成

DOM生成基于空中三角測量加密后的影像文件和DEM成果進(jìn)行正射糾正，經(jīng)過鑲嵌、勻光勻色、裁切分幅，獲得色彩均勻、紋理清晰的標(biāo)準(zhǔn)分幅正射影像成果。

2 主要試驗

2.1 數(shù)據(jù)情況

選擇九條航帶影像（共445張影像，243GB），長度約140公里，寬度約10公里的區(qū)域為例，由于測區(qū)整體飛行姿態(tài)不同，航線呈折線狀，所以分為2個分區(qū)，區(qū)域大部分坡度在6度～25度，高差在00m～1000m山地地形。

2.2 DEM處理

一般在航空影像DEM生產(chǎn)過程中建議使用工作流模式進(jìn)行生產(chǎn)，優(yōu)點(diǎn)在于可以全程自動完成，也可以手工逐步完成。第一步建立4個工程，分別密集匹配四個等級（1、2、4、8）點(diǎn)云;第二步對四個等級點(diǎn)云進(jìn)行鑲嵌、去噪音、柵格化和DEM鑲嵌處理;最后對四個等級的DEM進(jìn)行后處理生成最終的DEM成果。1級DEM為最高級別，約需10.2小時，地表匹配精度高，冗余數(shù)據(jù)多，濾波過程慢，后處理算法難度大，飛點(diǎn)或者毛刺多。8級DEM為最低級別約需2.1小時，地表匹配精度低，濾波過程快，后處理算法難簡單，地形有一定失真。2級和4級DEM用時基本接近，濾波后，整體比較平滑，毛刺較少，可以滿足使用需求，2級DEM精度略好于4級DEM。

2.3 正射影像糾正

將數(shù)字線劃圖與4種方式糾正影像成果疊加進(jìn)行精度檢查，1級DEM糾正的影像個別位置有變形、拉花等現(xiàn)象，8級DEM糾正的影像個別位置有變形、拉花等現(xiàn)象，且精度較差。2級DEM和4級DEM糾正的正射影像無明顯不接邊、變形等情況，影像成果基本滿足精度要求，可作為正射影像成果和影像判繪的成果資料，2級DEM糾正的影像精度略好于4級DEM。

2.4 試驗結(jié)論

試驗證明2級和4級為最佳匹配等級，既快速生產(chǎn)又能滿足精度。如果需要對DEM編輯時，2級和4級從數(shù)據(jù)冗余大小、匹配精準(zhǔn)度而言，也是最優(yōu)數(shù)據(jù)。軟件具備二維編輯功能，主要是針對由于DEM不平滑、遮擋和高程異常等導(dǎo)致正射影像扭曲、拉花、變形的區(qū)域進(jìn)行快速編輯，處理效率高，通過Terrain一體化地形編輯軟件進(jìn)行編輯，能快速準(zhǔn)確生成DEM成果。一般建議采用2級和4級匹配DEM進(jìn)行正射糾正，既保證了數(shù)據(jù)處理效率，有保證了成果精度。

3 結(jié)束語

本文基于GEOWAY軟件，采用自動匹配DEM的方法，實現(xiàn)大批量UCX航片快速制作正射影像。精度達(dá)到相關(guān)比例尺的精度要求，可作為成果資料使用，技術(shù)方法對其他影像快速生成正射影像具有極大的參考性，對影像成果的應(yīng)用有著重要的意義。

作者簡介：張軍臣（1987-），男，新疆烏魯木齊人，本科學(xué)士，助理工程師，從事攝影測量與遙感專業(yè)工作。