傾斜攝影在真正射影像生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

曹森林

摘 ?要：隨著航空攝影測(cè)量的發(fā)展，數(shù)字正射影像（DOM）因具有較高的幾何精度、完整的影像特征、較強(qiáng)的現(xiàn)勢(shì)性等特點(diǎn)成為重要的基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品之一，在國土資源調(diào)查、數(shù)字城市、土地確權(quán)、重大自然災(zāi)害應(yīng)急保障等眾多領(lǐng)域中占據(jù)著極其重要的地位。然而隨著航測(cè)技術(shù)的進(jìn)步以及航攝儀器的發(fā)展，傳統(tǒng)正射影像因存在遮擋、重影、邊緣模糊和套合不完整等問題越來越無法滿足生產(chǎn)的需要，因此真正射影像受到從業(yè)人員的喜愛。該文基于傾斜攝影測(cè)量研究真正射影像生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)，通過與普通正射影像的對(duì)比分析，闡述真正射影像的優(yōu)勢(shì)與特征。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測(cè)量 ?真正射影像 ?數(shù)字表面模型 ?正射影像

中圖分類號(hào)：P231 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2021）02（a）-0049-03

Research on the Application of Tilt Photography in Real Digital Orthophoto Map Production

CAO Senlin

（College of Marine Technology and Surveying and Mapping， Jiangsu Ocean University， Lianyungang， Jiangsu Province， 222005 China）

Abstract： With the development of the aerial survey， digital orthophoto map （DOM） has become one of the important basic geographic information products due to its high geometric accuracy， complete image features， and strong presence. It is used in many fields such as land and resources surveys， digital cities， land right confirmation and major natural disaster emergency protection， which occupies an extremely important position.However， with the progress of aerial measurement technology and the development of aerial photography instruments， traditional digital orthophoto map is unable to meet the needs of production due to such problems as occlusion， double shadow， blurring edge and incomplete set. Therefore， real digital orthophoto map arises at the right moment and is favored by practitioners.Based on the research of the key techniques in the production of real projective images by oblique photogrammetry， this paper expounds the advantages and characteristics of real digital orthophoto map through the comparison and analysis with ordinary normal digital orthophoto map.

Key Words： Tilt photogrammetry; True digital orthophoto map; Digital surface map; Digital orthophoto map

目前，正射影像的制作是用數(shù)字高程模型（DEM）作為數(shù)字微分糾正的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在較大程度上消除了因地形起伏引起的投影變形，具有高精度的幾何信息、豐富的紋理信息和色彩信息、便于數(shù)據(jù)的更新利用，具有較強(qiáng)的現(xiàn)勢(shì)性的特點(diǎn)[1-2]。然而隨著攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的發(fā)展以及航攝儀器的完善，影像的分辨率也越來越高，致使傳統(tǒng)正射影像的缺點(diǎn)也暴露出來，主要表現(xiàn)為影像的遮擋、邊緣模糊、重影、影像的接邊困難、影像與矢量數(shù)據(jù)套合不完整等問題。對(duì)于正射影像的制作來說，不僅要解決因地形起伏、相機(jī)姿態(tài)引起的投影變形問題，還要解決因地面物體的高度信息而造成的投影誤差，特別是對(duì)建筑物密集區(qū)域和存在高大建筑物的區(qū)域，影像的遮擋和投影誤差更加嚴(yán)重[3-4]。為了解決因地面三維目標(biāo)引起的高差位移現(xiàn)象，業(yè)內(nèi)專家提出了真正射影像的概念，真正射影像以數(shù)字表面模型（DSM）作為數(shù)字微分糾正的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，一方面它解決了地形起伏和相機(jī)姿態(tài)引起的投影變形，另一方面還解決了因地面物體的高度而引起的高差位移現(xiàn)象，把地面物體糾正到正確的位置。

1 ?數(shù)據(jù)獲取方法

此次實(shí)驗(yàn)外業(yè)影像數(shù)據(jù)采集使用大疆精靈4RTK無人機(jī)進(jìn)行測(cè)量工作，同時(shí)使用RTK采集4個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行精度控制。為了保證無人機(jī)安全和測(cè)量作業(yè)的順利實(shí)施，無人機(jī)起飛之前必須對(duì)現(xiàn)場外部環(huán)境進(jìn)行實(shí)地觀察確保作業(yè)安全[5-6]。根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》的要求航向重疊度一般設(shè)定為60%～80%，最小不少于53%;旁向重疊度一般設(shè)定為15%～60%，最小不少于8%[7-8]。此次飛行設(shè)置旁向重疊度70%，航向重疊度為80%，共設(shè)計(jì)5條航線，其中一條垂直航線4條傾斜航線，航高80m，測(cè)繪面積0.102 m2，共拍攝影像 1 849張，地面分辨率為2 ?cm。

2 ?影像數(shù)據(jù)處理

2.1 空中三角測(cè)量

為了保證成果精度，我們通過刺入控制點(diǎn)進(jìn)行精度控制。刺點(diǎn)之后對(duì)影像進(jìn)行空中三角運(yùn)算，獲得每張影像精確的外方位元素和待定點(diǎn)的地面坐標(biāo)，同時(shí)生成測(cè)區(qū)稀疏的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

2.2 三維模型重建及真正射影像生成

利用數(shù)據(jù)空三之后，通過多視影像密集匹配、TIN三角網(wǎng)的構(gòu)建、紋理映射最終生成測(cè)區(qū)的三維模型（見圖1），然后根據(jù)模型生產(chǎn)真正射影像（見圖2）。

3 ?影像質(zhì)量評(píng)析

該文利用真正射影像和普通正射影像，從數(shù)據(jù)的完整性與幾何精度這兩個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析。從視覺效果和影像完整性方面來看，對(duì)于地物遮擋、投影錯(cuò)誤、影像不完整等問題，正射影像無法解決（見圖3），而真正射影像就可以很好地解決了這個(gè)問題（見圖4）。

在數(shù)據(jù)精度方面我們采用實(shí)地測(cè)量的5個(gè)檢查點(diǎn)與影像中量測(cè)的點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算中誤差來分析精度。

（1）

通過計(jì)算檢查點(diǎn)可以得到真正射影像中X坐標(biāo)中誤差為0.0129m，Y坐標(biāo)中誤差為0.0230m，平面中誤差為0.0263m;正射影像中X坐標(biāo)中誤差為0.021m，Y坐標(biāo)中誤差為0.035m，平面中誤差為0.04m;通過以上的計(jì)算可以得出真正射影像的精度優(yōu)于正射影像的精度，完全符合1∶500數(shù)字影像的精度要求。

4 ?結(jié)語

通過上述實(shí)驗(yàn)分析可以看到利用傾斜攝影測(cè)量的方式生產(chǎn)真正射影像是非常有效的，它不僅可以利用數(shù)字表面模型較好地解決了傳統(tǒng)正射影像存在的投影差問題，還可以較大程度上解決因地物遮擋而導(dǎo)致的信息缺失，并且在同等條件下它的成果精度比普通正射影像的精度要高，可以極大地滿足社會(huì)各界對(duì)高質(zhì)量正射影像數(shù)據(jù)的需求。

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