饒帥雄

(江門市勘測院，廣東 江門529000)

一、引 言

數(shù)字正射影像圖(DOM)是地理信息系統(tǒng)的重要組成部分。衛(wèi)星遙感和常規(guī)航攝由于周期長、費用高，無法及時有效地滿足應(yīng)急測繪、小面積高分辨率地理信息數(shù)據(jù)更新的需求。無人機低空攝影是近年來較熱門的一個領(lǐng)域，具有機動靈活、高效快速、精細準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、無須申請空域等特點，在小區(qū)域和高風(fēng)險區(qū)域高分辨率影像快速獲取方面具有明顯的優(yōu)勢。無人機將在環(huán)境保護、農(nóng)林作業(yè)、公共安全、海上監(jiān)測、國土資源勘查、電力巡線、生物保護、科學(xué)研究等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。

二、基于UASMaster軟件數(shù)字正射影像圖的制作

無人機大師(UASMaster)是Trimble公司開發(fā)的無人機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以對不同類型量測相機的影像進行快速區(qū)域空中三角測量、影像匹配和影像糾正，集成了空三加密、DTM/DSM提取和編輯、正射校正和鑲嵌勻色等功能。UASMaster含有“黑匣子”處理模式，在建立工程后可一鍵式獲取空三加密成果、DEM和DOM成果。USAMaster的生產(chǎn)流程如圖1所示。

1．生產(chǎn)項目及數(shù)據(jù)介紹

項目名稱:江門某地正射影像DOM制作。

正射影像(DOM):精度1∶2000，地面分辨率0．05 m。

本測區(qū)航攝資料于2015年4月獲取，為無人機拍攝，共280張相片，為3．57 GB。

圖1 UASMaster生產(chǎn)流程

2．工程設(shè)置

主要包括:工程名稱、坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置、相機參數(shù)及畸變系數(shù)設(shè)置、影像坐標(biāo)系設(shè)置、影像導(dǎo)入、GNSS/IMU數(shù)據(jù)導(dǎo)入、像控點導(dǎo)入等。

注意事項如下:

1)相機參數(shù)按照相機檢校報告進行設(shè)置，尤其注意相機焦距、傳感器大小、像元大小及相機畸變糾正參數(shù)的設(shè)置。

2)影像導(dǎo)入需要設(shè)置合理的平均高程。

3)影像路徑不能有中文字符。

4)導(dǎo)入數(shù)據(jù)之前需要仔細檢查確認，保證影像ID和GNSS/IMU數(shù)據(jù)ID相同，GNSS/IMU數(shù)據(jù)坐標(biāo)正確，并設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)差。

3．航線生成

根據(jù)GNSS/IMU數(shù)據(jù)，設(shè)置好方位角限差和距離限差，程序會自動計算航線。當(dāng)然也可根據(jù)實際飛行手動設(shè)置航線，進行分塊處理，處理界面如圖2所示。

圖2 生成航線

4．檢查航線拼接

檢查航線拼接的界面如圖3所示。

圖3 檢查航線拼接

航線拼接中容易出現(xiàn)的問題及更正措施如下:

1)影像旁向或航向重疊度不夠，應(yīng)保證航向重疊率75%以上，旁向重疊率50%以上。

2)航線內(nèi)有斷點，應(yīng)檢查工程設(shè)置過程中生成航線時是否出現(xiàn)漏片。

3)航線內(nèi)影像排列錯亂，需要重新設(shè)置相機參數(shù)更改影像坐標(biāo)系。

4)影像拼接質(zhì)量差，檢查平均地面高程設(shè)置是否合理。

5)如果更改了影像坐標(biāo)系需要重新進行航條的生成，并重復(fù)以上步驟。

5．連接點自動生成及檢查

空三加密是對具有重疊的航空影像進行自動匹配連接點，從而獲取每張影像的相對姿態(tài)位置。在UASMeasurement工具中，設(shè)置好參數(shù)程序會自動提取，如圖4所示。軟件具有強大的同名點匹配功能，經(jīng)測試，在林地、山地、水田等弱紋理地區(qū)自動進行連接點提取效果也比較好。在UAS Measurement工具中檢查連接點質(zhì)量，查看連接點是否分布均勻，航線是否扭曲變形，還需要檢查航線影像排列是否正確，若不正確則要重新選擇匹配策略。

圖4 連接點自動生成

6．像控點量測及檢查

在UASMeasurement工具中進行，在MultiAerial立體觀測下進行手動精確量測，給航線加控制點。完成控制點刺點后檢查各控制點屬性，修改或刪除誤差較大的點。

7．生成數(shù)字地面模型和數(shù)字地表模型

在UASEdit工具中進行，根據(jù)地表特征和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置好參數(shù)，自動生成數(shù)字地面模型(DTM)和數(shù)字地表模型(DSM)。如果DEM和DOM精度要求高，則需要先對DTM進行精編，如通過濾波或人工修改的方式，修改建筑和植被，獲得地面真實模型，并利用精編后的DEM進行DOM鑲嵌。

8．生成正射影像和鑲嵌

UASEdit工具具有全自動的正射影像和鑲嵌功能，通過設(shè)置像素尺寸，會自動生成全區(qū)域完整的正射影像圖(DOM)，如圖5和圖6所示。

三、制作過程中若干技術(shù)要點總結(jié)

最終生成正射影像圖如圖6所示，數(shù)據(jù)大小為2 GB，精度為1∶2000，地面分辨率為0．05 m，最終符合項目要求。制作過程中若干技術(shù)要點總結(jié)如下:

圖5 生成正射影像

圖6 最終生成的正射影像圖

1)UASMaster軟件處理之前作好所有的前期準(zhǔn)備工作，檢查所有文件的完整性和正確性。

2)相機參數(shù)按照相機檢校報告設(shè)置，尤其要注意像方坐標(biāo)系的設(shè)置。

3)導(dǎo)入GNSS/IMU數(shù)據(jù)時要避免中文路徑，注意GNSS/IMU數(shù)據(jù)的ID與影像的ID保持一致。

4)導(dǎo)入影像時設(shè)置好測區(qū)平均高程，平均高程設(shè)置是否正確會影響后續(xù)自動點匹配的準(zhǔn)確性。

5)在區(qū)域網(wǎng)較大時，通過將區(qū)域網(wǎng)分塊處理，在配置有限的設(shè)備上能夠提高工作效率。

6)自動解算出連接點后，檢查連接點的質(zhì)量和數(shù)量，要保證每幅影像上的連接點不少于50個，如果有個別影像上沒有連接點或者自動點不正確，需要人工修改，直至符合要求。

7)最后生成的DOM要仔細檢查，查找到問題后可適度返回修改DEM來提高DOM的精度。

8)若勻光勻色自動處理效果不夠好，可以用圖像處理軟件Photoshop處理，以保證影像的連續(xù)性及視覺上一致性。

四、結(jié)束語

UASMaster無人機數(shù)據(jù)航測處理系統(tǒng)集快速DEM、DOM獲取與基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)于一體，較好地滿足了無人機航測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)和應(yīng)急測繪中由無人機快速獲取DEM/DSM和DOM的需求。

［1］ 張祖勛，張劍清．?dāng)?shù)字攝影測量學(xué)［M］．武漢:武漢大學(xué)出版社，1997．

［2］ 王佩軍，徐亞明．?dāng)z影測量學(xué)［M］．武漢:武漢大學(xué)出版社，2005．

［3］ 孫冬梅．基于Inpho在建庫影像勻光勻色中的應(yīng)用［J］．測繪技術(shù)裝備，2010，12(4):22-23．

［4］ 胡海友．基于Inpho的空三加密及正射影像制作方法研究［J］．鐵道勘察，2013(6):12-15．

［5］ 戴小真．基于Inpho系列軟件的數(shù)字正射影像圖的制作［J］．現(xiàn)代測繪，2007，30(5):27-29．