曾文波

（1.邵陽市房產產權監(jiān)理處，湖南 邵陽422000）

數(shù)字正射影像圖(DOM)是將地表航空航天影像經垂直投影而生成的影像數(shù)據(jù)集，同時具有地圖幾何精度和影像特征，精度高、信息豐富、直觀真實、制作周期短，可作為成果數(shù)據(jù)進行利用，也可以作為背景數(shù)據(jù)進行底圖控制，還可以作為原始數(shù)據(jù)制作DLG等地理信息數(shù)字成果[1-5]。

1 DOM制作原理

DOM采用數(shù)字微分糾正技術解決投影差的問題，從而將中心投影生成的影像糾正為正射影像。數(shù)字正射影像有非基于DEM的糾正方法和基于DEM的糾正方法。前者在計算機上利用光學糾正儀進行操作，操作簡單、速度快但精度不高，只能用來做平地的正射影像圖，不能滿足有起伏和有建筑物的區(qū)域。基于DEM的糾正有單片糾正和全數(shù)字攝影測量方法。單片糾正需要測區(qū)內已有DEM數(shù)據(jù)作為支撐。對于DEM沒有覆蓋的區(qū)域，一般采用全數(shù)字攝影測量方法。首先根據(jù)影像紋理配成立體像對，生成數(shù)字高程模型，然后對每一個像元根據(jù)其高程進行數(shù)字微分糾正，生成正射影像圖[6,7]。

隨著普通航空遙感和飛控技術的快速發(fā)展，無人飛行器低空航測系統(tǒng)( UAV-MAP) 成為不可缺少的補充手段[8-10]。在無人機上裝載差分GPS 和IMU 構成組合導航系統(tǒng)，可以獲取攝影相機的外方位元素和飛機的絕對位置，實現(xiàn)定點攝影成像和無地面控制的高精度對地直接定位[2]。

2 基于Inpho的DOM制作

2.1 概況

Inpho數(shù)字攝影測量系統(tǒng)是Ackermann領導開發(fā)的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)軟件，包含空三加密、數(shù)字地面模型匹配、數(shù)字正射影像糾正、影像拼接、激光雷達數(shù)據(jù)處理等模塊，能夠處理多元影像數(shù)據(jù)如光學影像、數(shù)字影像及線推掃數(shù)字影像等，同時也支持帶IMU/DGPS 航攝的數(shù)據(jù)。Inpho軟件包含項目管理模塊In-BLOCK、空三模塊Match-AT、數(shù)字地面模型Match-T、影像糾正OrthoMaster以及影像拼接OrthoVista。各個模塊既可組成完整、緊密的全套系統(tǒng)，也可獨立工作，或整合到其他攝影測量系統(tǒng)的工作流程中[11]。

測區(qū)為邵陽市湘窖酒業(yè)生態(tài)城，以平地和丘陵為主，平均海拔240 m，高差約30 m，面積約2 km2，布設11條航線，航向重疊率75%，旁向重疊率50%，航攝比例尺1︰500，相機像素大小為6 μm。無人機飛行約40 min，共獲得航片253幅。

2.2 技術流程

1）數(shù)據(jù)準備與導入。一般包括測區(qū)航片資料、POS數(shù)據(jù)和相機文件。航片資料從CCD獲取后須進行影像糾正；POS數(shù)據(jù)的編輯一般按照“序號”、“X坐標”、“Y坐標”、“高程”、“Omega”、“Phi”、“Kappa”的順序進行；POS數(shù)據(jù)可以從無人機飛控系統(tǒng)中獲??；相機文件從相機檢校報告中獲取，一般包括相機的主距及像主點坐標、框標坐標、航攝儀畸變差參數(shù)等。航片資料和POS數(shù)據(jù)通過航片“序號”進行關聯(lián)，命名必須一致。在ApplicationsMaster中建立工程，并將所準備數(shù)據(jù)導入，自動生成航線。導入后的像片利用POS數(shù)據(jù)進行初始化。

2）空三加密?？杖用懿捎糜跋衿ヅ渌惴?，建立相鄰航片及相鄰航線之間的像片連接點，利用POS點數(shù)據(jù)、通過共線方程及平差解算，解求航片攝影瞬間的姿態(tài)參數(shù)及拍攝位置，最終獲取每張航片的外方位元素。若測區(qū)太大，可以分成多區(qū)以提高計算效率。經過空三加密后的同名像點和像對如圖1所示。

圖1 空三加密后的同名點及像對

3）DTM的建立與編輯。Match-T DSM內置的影像匹配算法可以提取各像對中相鄰航片的同名像點，自動獲得各測區(qū)數(shù)字地面模型DTM和數(shù)字高程模型DEM，從而為正射影像圖的微分糾正提供改正數(shù)據(jù)。DTM的網(wǎng)格大小一定程度上決定了計算速度和航片糾正精度，須根據(jù)實際情況進行設置。由于影像自動匹配的局限性，DEM的編輯需要一定的人工干預。在DEM 編輯時應注意特征點、線、面及城區(qū)居民地、立交橋等立體穿插建筑的編輯。利用DTM生成等高線如圖2所示。

圖2 利用DTM生成等高線圖

4）生成正射影像。糾正過程中需要建立工程項目，引入相機文件、影像文件、DTM等數(shù)據(jù)，對各單張航片進行批量正射糾正，獲得整個測區(qū)的單張數(shù)字正射影像。OrthoMaster支持通用格式空三及DEM 成果數(shù)據(jù)，設置參數(shù)時特別注意正射影像的重疊率（100%）和裁剪率（2～5%）、輸出時的文件格式（TIF）等。為了獲得好的糾正效果,應盡量選取每張航片中靠近像主點部分的影像。圖3為原始航片，圖4為經過正射糾正的DOM。

圖3 原始航片

5）勻光和鑲嵌。勻光處理時，應正確選擇合適的影像作為勻光的主片，使所有的影像在色調及色彩上趨于一致。影像拼接時應注意避開房屋密集區(qū)以及變形較大的部分，避免不同投射角的房屋或地物強行接邊，拼接線羽化區(qū)參數(shù)設置應合理[12]。DOM鑲嵌在OrthoVista中進行。它運用圖像處理技術，平差和整合多源多時相正射像片，生成無縫影像鑲嵌圖[13]。圖5為DOM導入邵陽市房產GIS與矢量數(shù)據(jù)疊加的效果圖。

圖4 經過糾正的單張DOM

圖5 DOM與矢量數(shù)據(jù)和疊加效果圖

可見，采用Inpho軟件可以保證空三精度，提高影像輸出的效果，對“數(shù)字城市”、“數(shù)字房產”的數(shù)據(jù)采集和更新以及DOM產業(yè)的發(fā)展有積極的作用。

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