劉澤鑫　崔洪昊　李金營(yíng)

摘要：文章介紹了基于航空攝影測(cè)量技術(shù)制作1∶500數(shù)字正射影像圖的作業(yè)流程，以無(wú)棣縣數(shù)字正射影像圖制作為例，對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了討論，證實(shí)了用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)能夠提高成圖質(zhì)量、快速制作數(shù)字正射影像圖，并對(duì)正射影像圖的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量技術(shù)；空三加密；數(shù)字正射影像圖；成圖質(zhì)量；地理信息數(shù)據(jù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：P283 文章編號(hào)：1009-2374（2015）28-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.008

1 概述

數(shù)字正射影像圖是對(duì)航空航天像片進(jìn)行數(shù)字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數(shù)字正射影像集，它同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像。

無(wú)棣縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展已有信息化管理的需要，無(wú)棣縣提出了構(gòu)建統(tǒng)一的、權(quán)威的“數(shù)字城市”地理空間框架的迫切要求，基于該框架實(shí)現(xiàn)城市政府及各部門(mén)間的數(shù)據(jù)交換和共享，以減少重復(fù)建設(shè)，消除信息孤島。數(shù)字正射影像圖是“數(shù)字城市”基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的重要組成部分，也是目前航空技術(shù)的重要產(chǎn)品之一，具有地面信息豐富、紋理特征真實(shí)、易判讀、成本低、成圖周期短等優(yōu)勢(shì)。伴隨經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)及電子政務(wù)的不斷普及，數(shù)字正射影像在城市發(fā)展與建設(shè)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用與體現(xiàn)。

2 測(cè)區(qū)概況

無(wú)棣縣屬于山東省濱州市，位于山東省最北部，瀕臨渤海，毗鄰河北，是山東北大門(mén)，屬黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和山東藍(lán)色半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)兩大國(guó)家戰(zhàn)略疊加區(qū)。全縣版圖面積1601km2，海岸線(xiàn)75km，轄9鎮(zhèn)2街道，568個(gè)行政村，43萬(wàn)人。界于東經(jīng)117°30′05″至118°03′06″，北緯37°41′11″至38°15′48″之間。無(wú)棣縣城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地面積約為98.8km2，城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地周邊面積為1215.6km2。為了建設(shè)“數(shù)字無(wú)棣”地理空間框架，充實(shí)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，加強(qiáng)基礎(chǔ)測(cè)繪工作，無(wú)棣縣國(guó)土資源局組織實(shí)施了對(duì)無(wú)棣縣縣域進(jìn)行航空攝影測(cè)量，制作全縣數(shù)字正射影像圖的工作。

3 技術(shù)要點(diǎn)

3.1 航空攝影

無(wú)棣縣地勢(shì)較平，測(cè)區(qū)按平地要求，采用正常重疊進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)置連續(xù)對(duì)向飛行航線(xiàn)，航向重疊不小于60%，旁向重疊不小于25%。

2013年11月正元地理信息有限責(zé)任公司采用先進(jìn)的運(yùn)-5飛機(jī)，配合國(guó)際上較先進(jìn)的UCE航空攝影相機(jī)對(duì)無(wú)棣縣進(jìn)行航空攝影測(cè)量，共獲取數(shù)碼航攝照片7501張（地面分辨率0.1cm的影像5713張，地面分辨率0.05cm影像1788張），滿(mǎn)足航測(cè)成圖的作業(yè)要求。

3.2 像控點(diǎn)測(cè)量

3.2.1 像控點(diǎn)布設(shè)。本次像控點(diǎn)的布設(shè)采用了區(qū)域網(wǎng)的布點(diǎn)方法，布設(shè)過(guò)程中嚴(yán)格按照《1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》的規(guī)定和要求進(jìn)行，

3.2.2 像控點(diǎn)的選刺。像控點(diǎn)選刺應(yīng)選在目標(biāo)小、影像清晰、易辨別的地物折角頂點(diǎn)以及線(xiàn)狀地物良好的交點(diǎn)處。

在進(jìn)行平高像控點(diǎn)測(cè)量時(shí)，應(yīng)避免干擾，盡量選在視野開(kāi)闊區(qū)域，避開(kāi)大面積水域，遠(yuǎn)離大功率無(wú)線(xiàn)電發(fā)射源。

3.2.3 像控點(diǎn)測(cè)量。本次像控點(diǎn)測(cè)量利用山東省CORS系統(tǒng)采用GPS-RTK測(cè)量模式，共布設(shè)像片控制點(diǎn)930個(gè)，均為平高控制點(diǎn)。測(cè)量過(guò)程嚴(yán)格按照規(guī)范的要求

進(jìn)行。

3.3 空三加密

本項(xiàng)目空三加密使用的軟件是inpho全自動(dòng)空三軟件，除半自動(dòng)量測(cè)控制點(diǎn)之外，內(nèi)定向、選取加密點(diǎn)、轉(zhuǎn)刺加密點(diǎn)、相對(duì)定向、模型連接、生成測(cè)區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)等步驟均自動(dòng)完成，生成最終加密成果，以備航空攝影測(cè)量全數(shù)字采集使用。

3.3.1 相對(duì)定向和模型連接。當(dāng)植被覆蓋較多的山區(qū)或影像質(zhì)量不理想導(dǎo)致自動(dòng)相對(duì)定向失敗時(shí)，則采用人工添加同名地物點(diǎn)進(jìn)行匹配完成相對(duì)定向；對(duì)于連接失敗的模型由人工添加同名連接點(diǎn)來(lái)完成區(qū)域網(wǎng)的模型連接，同時(shí)在選點(diǎn)中盡量在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位選取成對(duì)連接點(diǎn)，以增加網(wǎng)的連接強(qiáng)度。

3.3.2 立體量測(cè)像控點(diǎn)。根據(jù)外業(yè)刺點(diǎn)照片和點(diǎn)之記使用inpho立體量測(cè)功能進(jìn)行像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺，加點(diǎn)時(shí)首先量測(cè)測(cè)區(qū)四周的控制點(diǎn)初次平差解算后預(yù)測(cè)加密點(diǎn)，利用預(yù)測(cè)結(jié)果立體量測(cè)為準(zhǔn)，這樣大大提高工作效率。當(dāng)在絕對(duì)定向量測(cè)像控點(diǎn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)與外業(yè)溝通，采取補(bǔ)救措施保證像控點(diǎn)正確。

3.3.3 區(qū)域網(wǎng)接邊。以相鄰區(qū)域網(wǎng)中的同名地物點(diǎn)進(jìn)行接邊，當(dāng)接邊符合要求后取平均值作為最終成果，并且對(duì)于相鄰區(qū)域網(wǎng)重疊區(qū)域選取大量的同名點(diǎn)進(jìn)行接邊，保證加密點(diǎn)的精度。

3.4 DEM編輯

應(yīng)用VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，直接在立體模型上采集特征點(diǎn)和特征線(xiàn)，根據(jù)量測(cè)的特征點(diǎn)和特征線(xiàn)生成像方格網(wǎng)DEM，編輯DEM至切準(zhǔn)模型。對(duì)于湖泊、水庫(kù)等水涯線(xiàn)閉合區(qū)域，進(jìn)行強(qiáng)制置平；對(duì)于高架路、橋梁等高出地面的地物，把DEM修正到實(shí)際地面上。

像方DEM創(chuàng)建后，采用“物方DEM檢查編輯”漫游檢查DEM點(diǎn)與模型的吻合情況，對(duì)于沒(méi)有要準(zhǔn)立體模型的區(qū)域，應(yīng)加測(cè)更多的特征點(diǎn)和特征線(xiàn)，再次創(chuàng)建物方DEM，直到所有DEM點(diǎn)都切準(zhǔn)模型表面，自動(dòng)拼接單模型DEM，對(duì)于粗差點(diǎn)重新編輯DEM格網(wǎng)點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)修改，使精度滿(mǎn)足模型接邊限差。

3.5 DOM生成

自動(dòng)生成單模型的DOM，并檢查單模型的DOM是否變形、扭曲、重影、模糊，對(duì)于不理想?yún)^(qū)域分析原因，進(jìn)行修改直至產(chǎn)品合格。

手工選取拼接線(xiàn)，選拼接線(xiàn)時(shí)盡量沿線(xiàn)狀地物選取，避免切割房屋、山體、路橋等重要地物。對(duì)拼接后的DOM影像進(jìn)行目視檢查，看模型拼接處影像有無(wú)錯(cuò)位和色彩差異很大的情況，對(duì)于影像拼接錯(cuò)位，返回到絕對(duì)定向，檢查控制點(diǎn)點(diǎn)位是否判錯(cuò)；對(duì)于影像色彩差異大，通過(guò)調(diào)整生成正射影像的像片再重新生成DOM影像，個(gè)別調(diào)整后仍不行的情況，對(duì)單模型影像進(jìn)行色彩、亮度等再處理；對(duì)于局部有扭曲變形的區(qū)域用原始影像進(jìn)行修補(bǔ)。

DOM接邊和調(diào)色在“易拼圖”和“Photoshop7.0”影像處理軟件中進(jìn)行。同圖幅之間的拼接采用“易拼圖”中圖幅接邊手工選取鑲嵌線(xiàn)的方式，該過(guò)程應(yīng)保證圖幅DOM的完整和準(zhǔn)確，保證圖幅與圖幅間的色彩平衡。為增強(qiáng)DOM可讀性，提高其實(shí)用性，在制作過(guò)程中對(duì)主要的地理名稱(chēng)和道路名稱(chēng)進(jìn)行注記，注記文件為DWG格式。

3.6 DOM精度檢查

為保證DOM數(shù)據(jù)精度，除保證色彩完整等，還需檢查DOM的精度，可利用DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加套合檢查DOM的精度。

4 正射影像圖制作過(guò)程中要注意的問(wèn)題

（1）在建筑物密集區(qū)正射糾正時(shí)特別容易產(chǎn)生扭曲變形，因此一定要保證DEM數(shù)據(jù)取舍合理，確保實(shí)地平臺(tái)的完整性，減少變形；（2）影像鑲嵌時(shí)，要反復(fù)比較，剔除高大建筑物陰影所帶來(lái)的地物損失；（3）地物密集地區(qū)走拼接線(xiàn)時(shí)，一定反復(fù)對(duì)照，消除不同航片上由于建筑物及高大樹(shù)木的投影差而帶來(lái)的影像疊置和地物丟失現(xiàn)象；（4）在影像圖制作中要注意加強(qiáng)影像圖的自查、互查及成圖檢查，特別要注意接邊及圖內(nèi)影像的合理性檢查。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合無(wú)棣縣數(shù)字正射影像的制作實(shí)踐，闡述了采用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法制作數(shù)字正射影像的作業(yè)流程，對(duì)其中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并對(duì)制作過(guò)程中須注意的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明。隨著航空技術(shù)的發(fā)展以及城市數(shù)字化進(jìn)程的加快，數(shù)字正射影像圖作為“數(shù)字城市”地理空間框架的重要組成部分，將會(huì)隨著城市發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的要求得到普及和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王玨，陳映鷹.數(shù)字正射影像地圖的生成及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用[J].遙感信息，2001，（2）.

[2] 李琪，陳春花，孫莉.城市大比例尺數(shù)字正射影像圖制作技術(shù)淺析[J].地理空間信息，2010，8（5）.

作者簡(jiǎn)介：劉澤鑫（1973-），男，山東無(wú)棣人，無(wú)棣縣國(guó)土資源局助理工程師，研究方向：土地管理、土地開(kāi)發(fā)、土壤改良、測(cè)繪應(yīng)用；崔洪昊（1987-），男，山東無(wú)棣人，無(wú)棣縣國(guó)土資源局助理工程師，研究方向：測(cè)繪技術(shù)、地理信息、土地管理等；李金營(yíng)（1988-），男，山東無(wú)棣人，無(wú)棣縣金土地理信息科技有限公司助理工程師，研究方向：測(cè)繪技術(shù)、地理信息。

（責(zé)任編輯：周 瓊）