基于攝影測(cè)量基本原理的航測(cè)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)分析

段磊

大連智慧星云科技有限公司 遼寧沈陽 110034

1 航測(cè)遙感影像技術(shù)概述

基于實(shí)際情況的航測(cè)遙感影像技術(shù)應(yīng)用，通過外層空間傳感器可獲得目標(biāo)影像及非影像信息，是當(dāng)代人類認(rèn)知發(fā)展與改造的重要技術(shù)方法，對(duì)推進(jìn)國防安全建設(shè)具有十分重要的意義，所涉及到的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)寬泛。具體而言，多源遙感影像模型將不同航測(cè)傳感器獲得的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，繼而消除不同傳感器獲取數(shù)據(jù)之間的冗余和沖突，最終形成新的影像數(shù)據(jù)。一定程度上而言，航測(cè)遙感影像技術(shù)應(yīng)用有效地提升了影像數(shù)據(jù)的清晰度以及可靠性，所獲取的多源影像數(shù)據(jù)更加豐富，因而利用價(jià)值更高[1]。

2 基于攝影測(cè)量基本原理的航測(cè)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)

2.1 解析空中三角測(cè)量軟件對(duì)比及軟件之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法分析

（1）從數(shù)據(jù)處理角度分析解析空中三角測(cè)量基本原理。解析空中三角測(cè)量(下文簡(jiǎn)稱空三)是利用連續(xù)攝取的具有一定重疊的航攝像片重建航線模型或區(qū)域模型，依據(jù)少量野外控制點(diǎn)對(duì)模型坐標(biāo)平差處理，從而獲取加密點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程坐標(biāo)的過程?？杖幚碛兴膫€(gè)步驟，影像畸變改正、解析法內(nèi)定向、解析法相對(duì)定向和絕對(duì)定向。影像在空三處理之前需要將由于相機(jī)物鏡變形引起的影像畸變改正掉，否則影像的像點(diǎn)坐標(biāo)誤差比較大，最大可達(dá)幾十個(gè)像素，嚴(yán)重影響空三處理的過程及成果精度，影像畸變改正可以通過獨(dú)立的畸變改正軟件或空三軟件完成，前提是要知道影像畸變參數(shù)，此參數(shù)可通過相機(jī)鑒定文件獲取;內(nèi)定向的目的是恢復(fù)影像與相機(jī)之間的位置關(guān)系建立投影光束，如圖1所示為恢復(fù)后的攝影光束，其中，S為攝影中心也是投影中心，f為焦距，x0，y0為攝影中心在掃描坐標(biāo)系中坐標(biāo)，以上內(nèi)定向所需參數(shù)可以通過相機(jī)鑒定文件獲取;相對(duì)定向是恢復(fù)影像之間相對(duì)位置關(guān)系，建立自由模型并進(jìn)行模型拼接的過程，此過程是根據(jù)計(jì)算機(jī)自動(dòng)匹配得到的同名點(diǎn)坐標(biāo)通過共面方程式解求相對(duì)定向元素完成，在實(shí)際工作中影像匹配及相對(duì)定向是依靠軟件自動(dòng)完成，不需要其他資料;相對(duì)定向建立的自由模型坐標(biāo)通過控制點(diǎn)平差得到加密點(diǎn)坐標(biāo)的過程稱為絕對(duì)定向。

通過以上分析可知，進(jìn)行空三處理所需的基礎(chǔ)資料包括:包括原始影像；相機(jī)檢校文件;GPS/IMU數(shù)據(jù);控制點(diǎn)文件及控制點(diǎn)點(diǎn)之記?？杖^程中，相對(duì)定向的步驟無需人為參與即可完成，絕對(duì)定向可由控制點(diǎn)及GPS/IMU聯(lián)合平差完成，若GPS/IMU成果精度不高，平差過程可只由控制點(diǎn)參與完成。

（2）常用空三軟件及軟件之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分析?？杖闹饕晒怯跋裢夥轿辉丶凹用茳c(diǎn)坐標(biāo)，空三處理的軟件可分為兩大類:第一類只獲取影像的外方位元素及加密點(diǎn)的坐標(biāo);第二類軟件除了具備傳統(tǒng)空三軟件的功能外，增加了影像快拼、DSM/DTM及DOM生成及編輯功能，更方便快速獲取地形資料。不同的空三軟件在智能化程度、數(shù)據(jù)平差、DSM/DTM及DOM的生成與編輯、與采集軟件接口配置等方面有很大區(qū)別。一般情況下做空三處理需要具備以下基礎(chǔ)數(shù)據(jù):原始影像;相機(jī)檢校文件;POS數(shù)據(jù);控制點(diǎn)及控制點(diǎn)點(diǎn)之記。實(shí)際生產(chǎn)中不是所有的航飛成果都完整包含這些數(shù)據(jù)，例如無人機(jī)搭載的非量測(cè)相機(jī)缺少相機(jī)檢校文件或相機(jī)檢校文件不準(zhǔn)確，沒有POS數(shù)據(jù)或POS數(shù)據(jù)不完整、丟失，這種情況下部分軟件就缺少了進(jìn)行空三處理的基本條件。這類情況下可通過pix4D、無人機(jī)管家、smart3D等智能化程度較高的軟件進(jìn)行空三處理，這類軟件具備影像自動(dòng)匹配排序及相機(jī)自檢校功能，可快速獲取空三成果數(shù)據(jù)。有了空三成果數(shù)據(jù)就有了影像的外方位元素?cái)?shù)據(jù)(也可理解為高精度POS)及相機(jī)檢校文件，若需要可把成果數(shù)據(jù)作為已知數(shù)據(jù)，通過其他空三軟件進(jìn)行二次空三。例如以pix4D獲取的外方位元素作為POS數(shù)據(jù)，在pix4D里輸出無畸變影像，以這里得到的POS數(shù)據(jù)、相機(jī)文件、無畸變影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)在inpho里進(jìn)行二次空三，然后利用inpho的DSM/DTM及DOM編輯功能獲取高精度DEM/DOM，最后將空三成果導(dǎo)入采集軟件進(jìn)行DLG的數(shù)據(jù)采集是一種內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)快速處理的實(shí)用方案[2]。

2.2 空三成果導(dǎo)入數(shù)據(jù)采集軟件方法

（1）采集軟件建立工程。按實(shí)際情況建立空白航帶，每條空白航帶加載對(duì)應(yīng)無畸變影像，設(shè)置影像分辨率，影像分辨率(也稱掃描分辨率)可以通過相機(jī)檢校文件獲取，若相機(jī)檢校文件里沒有影像分辨率參數(shù)，可通過計(jì)算得到，計(jì)算方法如下：CCD寬度/影像列數(shù)=象元大小(影像分辨率)。

（2）編輯相機(jī)文件。不同軟件相機(jī)文件格式不一樣，可以直接編輯采集軟件相機(jī)文件的文本，也可以在軟件操作界面按要求輸入相機(jī)文件參數(shù)。因?yàn)槭菬o畸變影像，這里只需要輸入影像角點(diǎn)坐標(biāo)及內(nèi)方位元素x0、y0、f，用于影像內(nèi)定向，無需輸入影像畸變參數(shù)。目前航測(cè)相機(jī)多為數(shù)碼相機(jī)，所以框標(biāo)形式為角框標(biāo)，編輯相機(jī)文件時(shí)需要輸入角點(diǎn)像素相對(duì)于像平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)，此坐標(biāo)包含在空三成果相機(jī)文件里，按空三生成的相機(jī)文件參數(shù)錄入采集軟件。完成以上相機(jī)文件編輯后，進(jìn)行影像內(nèi)定向，建立投影光束。相機(jī)參數(shù)錄入時(shí)需要注意采集軟件在相機(jī)文件編輯模塊所采用的單位，一般有兩種情況，一種是以毫米為單位，一種是以像素為單位，根據(jù)軟件自身的設(shè)定可按公式相互轉(zhuǎn)化(如象元大?。袼刈鴺?biāo)=數(shù)學(xué)坐標(biāo))。

（3）建立立體模型。創(chuàng)造了獲取立體模型的基本條件，最后通過測(cè)圖軟件自動(dòng)建立立體模型，就解決了將空三成果導(dǎo)入到測(cè)圖軟件的技術(shù)問題。航測(cè)軟件數(shù)據(jù)處理的基本原理是一致的，不同軟件在界面設(shè)置、處理流程、采用算法等方面有所不同，按此原理，各類航測(cè)軟件空三成果導(dǎo)入采集軟件的問題都可解決[3]。

3 結(jié)語

航測(cè)遙感技術(shù)不斷創(chuàng)新，在各行各業(yè)發(fā)揮重要的作用，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理需要以技術(shù)為支撐，科學(xué)、有效、準(zhǔn)確進(jìn)行處理好各項(xiàng)數(shù)據(jù)，只有這樣，才能全面保證數(shù)據(jù)有效、有用。