張 震 方子巖 張 環(huán)

(1.浙江省工程勘察院，浙江寧波 315012;2.東南大學(xué)，江蘇南京 210096;3.浙江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，浙江寧波 315012)

正射影像圖(DOM)作為4D產(chǎn)品之一，已得到廣泛應(yīng)用。常規(guī)DOM的獲取，是在數(shù)字微分糾正時(shí)基于數(shù)字高程模型DEM。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，常規(guī)DOM已不能滿足進(jìn)一步的需要，人們使用正射影像圖，不僅要求地表面是正射影像，而且希望地表面上的所有地物也是正射影像。這就要求在DEM的基礎(chǔ)上將高出地表面的其他地物的高程也一一獲取，給出一個(gè)數(shù)字表面模型DSM，提供給數(shù)字微分糾正，從而獲得真DOM。也就是說，真DOM的獲取，是在數(shù)字微分糾正時(shí)基于數(shù)字表面模型DSM。

DSM的獲取比DEM更困難，DSM無法用曲面描述，因而各種內(nèi)插方法不適用。目前，較好的方法是用全數(shù)字?jǐn)z影測量方法獲取DSM?；诠簿€方程的三維嚴(yán)密數(shù)字微分糾正是獲取常規(guī)DOM和真DOM的重要方法，這里討論框幅式攝影機(jī)影像及其共線方程作為糾正變換函數(shù)獲取DOM和真DOM的原理和方法。

1 數(shù)學(xué)曲面擬合地表面內(nèi)插得到DEM

目前，4D產(chǎn)品之一DEM的建立方法是:用地形測量方法或攝影測量方法獲得建立區(qū)域數(shù)據(jù)點(diǎn)→選擇合適的數(shù)學(xué)曲面→用數(shù)據(jù)點(diǎn)求出曲面方程的系數(shù)使之?dāng)M合與實(shí)際區(qū)域地面→按要求的密度內(nèi)插出DEM點(diǎn)→得到DEM。利用數(shù)學(xué)曲面內(nèi)插得到的DEM，其前提是假設(shè)該區(qū)域連續(xù)(光滑)，因而不考慮區(qū)域內(nèi)高出地面的各類建筑物。如圖1所示。

圖1 數(shù)學(xué)曲面擬合地表面內(nèi)插得到DEM

2 數(shù)字?jǐn)z影測量方法得到DSM

用數(shù)字?jǐn)z影測量方法，例如在全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站上，可以獲得包括各類建筑物頂面高程的數(shù)字表面模型DSM。如圖2所示。

圖2 數(shù)字?jǐn)z影測量方法得到DSM

3 獲取常規(guī)DOM

基于DEM和共線方程的數(shù)字微分糾正獲取常規(guī)DOM，其過程如圖3所示，注意圖中建筑物頂面的D點(diǎn)由于高程未知，無法獲得正射影像。所以，在常規(guī)DOM中，高出地面的各類建筑物仍然是中心投影的影像。

圖3 基于DEM和共線方程的數(shù)字微分糾正獲取DOM

4 獲取真DOM

基于DSM和共線方程的數(shù)字微分糾正獲取真DOM的過程如圖4所示。在糾正過程中，由于是基于數(shù)字表面模型DSM，糾正區(qū)域內(nèi)各類建筑物頂面高程已知，以共線方程為糾正變換函數(shù)實(shí)施的三維嚴(yán)密數(shù)字微分糾正，可獲得真DOM。在真DOM上，高出地面的各類建筑物都是正射影像。圖4中以某建筑物頂面上的D點(diǎn)為例，敘述一個(gè)點(diǎn)的數(shù)字微分糾正實(shí)現(xiàn)過程。

圖4 基于DSM和共線方程的數(shù)字微分糾正獲取真DOM

5 結(jié)論

(1)共線方程糾正是建立在圖像坐標(biāo)與地面坐標(biāo)嚴(yán)格數(shù)學(xué)變換關(guān)系基礎(chǔ)上的，是對構(gòu)像空間幾何形態(tài)的直接描述，是對傳感器成像時(shí)的位置和姿態(tài)進(jìn)行模擬，以地面點(diǎn)、傳感器鏡頭中心和像點(diǎn)三點(diǎn)共線為條件。該方法糾正過程需要DEM或DSM，可以改正因地形起伏或高出地面的建筑物的投影差。共線方程糾正是真正意義上的三維數(shù)字微分糾正，能夠得到正射影像。

(2)DEM的獲取過程中，利用數(shù)學(xué)曲面擬合地面進(jìn)行內(nèi)插忽略了各類建筑物的存在;DSM是數(shù)字表面模型，反映了地形起伏表面和各類建筑物、森林植被的頂面。

(3)基于DEM和共線方程的數(shù)字微分糾正，獲得的是常規(guī)DOM;基于DSM和共線方程的數(shù)字微分糾正，獲得的是真DOM。常規(guī)DOM只改正了地形起伏引起的投影差，沒有改正建筑物的頂面高度的投影差，得到的只是起伏地面的正射影像。而真DOM上地形起伏和建筑物的投影差都得到改正，得到起伏地面和高出地面的人工地物、森林植被的正射影像。目前DSM一般采用數(shù)字?jǐn)z影測量方法獲取。

［1］方子巖．?dāng)z影測量學(xué)［Z］．南京:東南大學(xué)，2009

［2］項(xiàng)仲貞，方子巖．?dāng)z影測量與遙感所用的傳感器類型及構(gòu)像方程［J］．鐵道勘察，2011(1)

［3］詹慶明，周新剛．從激光點(diǎn)云中提取古建筑線性和圓形特征的比較［J］．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2011(6)

［4］李福金，秦志偉．最小二乘影像匹配算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．測繪與空間地理信息，2011(2)

［5］謝文寒．城市大比例尺真正射影像陰影與遮擋問題的研究［J］．測繪學(xué)報(bào)，2010(1)

［6］克里斯蒂安·海普克，唐糧．?dāng)z影測量與遙感之發(fā)展趨勢和展望［J］．地理信息世界，2011(2)

［7］蘆瑩瑩，榮 光．應(yīng)用VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站制作數(shù)字正射影像的方法及常見問題［J］．城市建設(shè)，2011(4)