高旭娜

摘要：本文基于筆者多年從事航空攝影測(cè)量影像數(shù)據(jù)處理的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，數(shù)字正射影像圖的數(shù)據(jù)處理流程為線索，探討了數(shù)字航空攝影測(cè)量的最新進(jìn)展與應(yīng)用領(lǐng)域，研究了生成正射影像圖的關(guān)鍵步驟及其過(guò)程中使用的核心技術(shù)，通過(guò)討論航空攝影測(cè)量的技術(shù)難點(diǎn)與研究熱點(diǎn)，探索其發(fā)展方向與應(yīng)用前景。相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量數(shù)字高程模型正射影像航空攝影 立體像對(duì)

中圖分類號(hào)： P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 技術(shù)路線

本文研究利用Virtuozo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)工作站進(jìn)行1:1000數(shù)字正射影像圖DOM的制作。在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站中，導(dǎo)入空三成果恢復(fù)測(cè)區(qū)并創(chuàng)建立體像對(duì)，作業(yè)生產(chǎn)區(qū)域DEM數(shù)據(jù)，并用特征點(diǎn)、線參與計(jì)算修改生成DEM。利用DEM數(shù)據(jù)對(duì)原始影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正，通過(guò)自動(dòng)生成的鑲嵌線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的模型正射影像進(jìn)行無(wú)縫拼接，并最終完成數(shù)字正射影像圖。最后按40cm×50cm矩形圖廓對(duì)影像進(jìn)行分幅裁切，形成DOM數(shù)據(jù)成果。

2 DEM生產(chǎn)

利用空三成果，自動(dòng)建立測(cè)區(qū)立體模型及其參數(shù)文件，在此基礎(chǔ)上生成核線影像。DEM數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)采用影像自動(dòng)相關(guān)技術(shù)，生成DEM點(diǎn)（或視差曲線）。采用視差曲線編輯過(guò)程時(shí)，視差曲線間隔要合理。視差曲線（或DEM點(diǎn)）必須切準(zhǔn)地面,真實(shí)反映地形態(tài)勢(shì)。

2.1 采集特征點(diǎn)、線、面

主要是針對(duì)一些在完成影像自動(dòng)匹配比較困難的地區(qū)和部位，例如大片居民區(qū)、水域及高層建筑旁被黑影遮蓋部分等所作出的處理，主要方法是量測(cè)出相應(yīng)部位的特征點(diǎn)、線、面。

（1）單特征線：是指地形發(fā)生明顯變化的地形變化線，量測(cè)時(shí)沿這些特征線以靜態(tài)讀點(diǎn)方式嚴(yán)格切準(zhǔn)立體模型采集。遇樹(shù)林等植被覆蓋區(qū)，要盡量切準(zhǔn)林間空地測(cè)讀碎部點(diǎn)高程；（2）雙特征線：是指依比例尺的陡坎、斜坡、堤、河流、公路、鐵路等，為了保證影像糾正質(zhì)量，對(duì)于帶狀構(gòu)造物，例如公路、鐵路、路堤、依比例尺雙線堤，應(yīng)按雙特征線量測(cè)上端兩側(cè)堤頂和下端兩側(cè)堤腳線。對(duì)于彎曲線狀地物，至少要采集弧線上的三條特征線，特征線不應(yīng)出現(xiàn)交叉點(diǎn)；（3）對(duì)高架路、橋等制作DEM時(shí)，應(yīng)在高架路、橋上邊沿量測(cè)特征線，DEM點(diǎn)需編至高架路、橋面上，以保證糾正后的影像不變形和位移；（4）封閉型要素：對(duì)于面積大于100平方米的水庫(kù)、池塘等靜止水域內(nèi)的DEM格網(wǎng)點(diǎn)高程應(yīng)一致，流動(dòng)水域的上下游DEM格網(wǎng)點(diǎn)高程應(yīng)呈梯度下降，關(guān)系合理。（5）采用點(diǎn)編輯、面編輯相結(jié)合的方法，將DEM點(diǎn)修正到立體模型表面。按要求輸出DEM數(shù)據(jù)。DEM的編輯必須結(jié)合地貌特征內(nèi)插生成格網(wǎng)DEM（2.5米間距），檢查DEM點(diǎn)與每個(gè)模型的吻合情況，對(duì)DEM點(diǎn)與模型不吻合的區(qū)域進(jìn)行修測(cè)，使每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)都貼近地表。

2.2 DEM匹配結(jié)果的編輯

采用顯示等高線模式或顯示等視差模式，在立體模型中對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行檢查、編輯。本項(xiàng)目中應(yīng)注意對(duì)以下的情況下進(jìn)行檢查、編輯：

（1）影像的不連續(xù)、被遮蓋及陰影等區(qū)域原因，檢查匹配點(diǎn)是否切準(zhǔn)地面；（2）建筑物、樹(shù)林等部位，檢查匹配點(diǎn)是否為地面點(diǎn)，而非物體表面上的點(diǎn)；（3）大面積平坦地區(qū)、溝渠及地形破碎區(qū)域，檢查匹配點(diǎn)和等視差曲線是否真實(shí)表現(xiàn)地形；（4）大面積跨圖幅的靜水面，對(duì)涉及的模型均給定值，保證水面DEM高度保持一致；（5）高架橋、高架鐵路、高架公路根據(jù)具體情況對(duì)其抬高或置平，保證DOM影像不變形。

2.3 建立DEM

根據(jù)加密點(diǎn)直接按區(qū)域生成大范圍區(qū)域DEM，通過(guò)引入特征點(diǎn)、線、面等采集數(shù)據(jù)構(gòu)三角網(wǎng)，進(jìn)行插值計(jì)算，按2.5m×2.5m格網(wǎng)間距建立數(shù)字高程模型即DEM。

2.4DOM生產(chǎn)

利用DEM完成影像微分糾正，按照分區(qū)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)影像以像元大小為0.1m進(jìn)行雙線性內(nèi)插或三次卷積內(nèi)插法進(jìn)行重采樣，生成分區(qū)正射影像(DOM)。通過(guò)自動(dòng)生成的鑲嵌線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的模型正射影像進(jìn)行無(wú)縫拼接。DOM接邊中高大建筑物的投影差帶來(lái)的接邊倒影，可采用調(diào)換左右片生成正射影像進(jìn)行貼補(bǔ)，使高層建筑物達(dá)到無(wú)縫接邊，并最終完成數(shù)字正射影像圖。

2.5 正射影像檢查修補(bǔ)

檢查所生成的正射影像是否失真、變形，尤其是房屋、橋梁和道路，是否有房角拉長(zhǎng)、房屋重影、橋梁和道路扭曲變形等。若有此情況，則要重新采集生成DEM，重新糾正，確保影像無(wú)誤。對(duì)正射影像上局部出現(xiàn)的模糊、重影現(xiàn)象，通過(guò)貼補(bǔ)糾正后的單模型正射影像進(jìn)行修補(bǔ)。

2.6 影像勻色

為保證鑲嵌后正射影像色彩一致、均勻，針對(duì)航攝過(guò)程中出現(xiàn)的色差，需對(duì)所生成的正射影像進(jìn)行色彩糾正，包括單影像色彩調(diào)整與多影像色彩均衡。勻色標(biāo)準(zhǔn)：選取幾個(gè)有代表性的圖幅，對(duì)測(cè)區(qū)中代表不同地貌的幾個(gè)影像圖進(jìn)行勻色，分析效果，調(diào)整出一幅符合整個(gè)測(cè)區(qū)顏色信息的標(biāo)準(zhǔn)樣圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣圖，對(duì)測(cè)區(qū)正射影像進(jìn)行全自動(dòng)色彩調(diào)整和平衡處理，確保最終DOM的整體色彩均勻一致。影像應(yīng)色彩真實(shí)、影像紋理清晰、層次豐富、反差適中、色調(diào)飽滿，色調(diào)正常，圖幅與圖幅之間色彩過(guò)渡自然、色調(diào)一致。

2.7 正射影像鑲嵌

相鄰的數(shù)字正射影像必須在空間和幾何形狀上都要精確的匹配。必須進(jìn)行可視化的檢查，以確保相鄰的數(shù)字正射影像中地面特征沒(méi)有偏移。還應(yīng)該盡量利用鑲嵌線避開(kāi)由于高程特征引起的偏移和錯(cuò)位，同時(shí)應(yīng)盡量保證地物的完整性。

2.8DOM檢查

（1）利用空三加密的保密點(diǎn)對(duì)DOM進(jìn)行檢查，當(dāng)同名點(diǎn)平面差異較大時(shí)應(yīng)查明原因，必要時(shí)進(jìn)行返工。（2）相鄰DOM影像鑲嵌處的接邊限差以目視直接判讀不得出現(xiàn)明顯接邊痕跡為主要原則，不應(yīng)大于4個(gè)像素，對(duì)滿足接邊精度要求的影像進(jìn)行無(wú)縫接邊，對(duì)于接邊超限的影像，須查明原因進(jìn)行修改。（3）正射影像鑲嵌前的接邊檢查，還需要檢查相鄰DOM影像鑲嵌處的顏色，保證相鄰DOM影像鑲嵌后影像過(guò)渡自然，不得出現(xiàn)明顯色差。

2.9 正射影像分幅裁切

按GB/7930-87的分幅規(guī)則,采用40cm×50cm規(guī)格進(jìn)行分幅，確定圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)為裁切范圍，每幅面積為0.2 KM2。

2.10 正射影像質(zhì)量控制

（1）采用目視檢查的方法進(jìn)行圖面檢查，保證正射影像圖面清晰，反差適中，色調(diào)均勻。（2）正射影像圖不得有重影，模糊或紋理斷裂等現(xiàn)象，影像應(yīng)連續(xù)完整，灰度無(wú)明顯不同，色彩平衡一致。并保證相鄰圖幅間的影像色調(diào)基本一致。（3）正射影像上的地物地貌真實(shí)，無(wú)扭曲變形，無(wú)噪聲等缺陷。（4）正射影像覆蓋范圍內(nèi)的影像無(wú)漏洞。

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字航空攝影測(cè)量是一門(mén)相對(duì)年輕的學(xué)科，它利用計(jì)算機(jī)替代“人眼”，使得數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在理論和實(shí)踐中都得到迅速發(fā)展,它將在三維可視化、GIS數(shù)據(jù)更新、數(shù)學(xué)近景攝影測(cè)量等方面得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。它的發(fā)展使得膠片攝影被數(shù)字?jǐn)z影所取代成為必然趨勢(shì)，數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的研究已成為當(dāng)前航空遙感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向，新型數(shù)字航空攝影機(jī)的應(yīng)用必將為航空攝影測(cè)量技術(shù)帶來(lái)一次變革 ,并把我國(guó)航空攝影測(cè)量技術(shù)推向數(shù)字航空攝影時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1] 李得仁,周月琴,金為銑.攝影測(cè)量與遙感概論.測(cè)繪出版社,1999.

[2] 李壽兵.航空攝影新技術(shù)推動(dòng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的發(fā)展.鐵路工程學(xué)報(bào),2005.