□ 陰振聲

（山西省遙感中心，山西太原030001）

DPgrid軟件在<<太原市1∶2000成圖比例尺數(shù)字航空攝影測量>>項目中的應(yīng)用

□ 陰振聲

（山西省遙感中心，山西太原030001）

利用DPgrid（數(shù)字攝影測量網(wǎng)格）系統(tǒng)對太原市范圍內(nèi)的航片數(shù)據(jù)進行處理，詳細介紹了空三加密、數(shù)字正射影像制作的過程，為正射影像的生產(chǎn)提供了一種有效途徑。

數(shù)字攝影測量；空三加密；數(shù)字高程模型；數(shù)字正射影像

1.項目概況

《太原市1∶2000成圖比例尺數(shù)字航空攝影測量》項目，部分成果是：太原市行政區(qū)域范圍6900km21∶2000數(shù)字正射影像制作,分辨率20cm。本項目成像區(qū)域東西長約144公里，南北寬約107公里，測區(qū)面積約6900平方公里。

數(shù)據(jù)處理軟件的選取方面,經(jīng)過調(diào)研，國產(chǎn)軟件DPgrid(數(shù)字攝影測量網(wǎng)格)系統(tǒng)完全能滿足項目生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)的需求，與同行業(yè)軟件相比有技術(shù)支持和成本方面的優(yōu)勢,同時項目的實踐應(yīng)用也有助于國產(chǎn)軟件技術(shù)的發(fā)展與提高。

2.總體技術(shù)路線

項目采用DPGRID（數(shù)字攝影測量網(wǎng)格）系統(tǒng)進行GPS輔助空三加密，在此基礎(chǔ)上生成密集的DSM（數(shù)字表面模型）點，通過處理DSM點獲取DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)。然后利用DEM對影像進行正射糾正及鑲嵌，生成DOM（數(shù)字正射影像）。

3.空三加密

3.1 空三加密技術(shù)流程

本項目測區(qū)范圍達到了6900平方公里，涉及到近14000張航片的海量數(shù)據(jù)處理，需處理數(shù)據(jù)量近30TB。航空影像的自動空中三角測量是通過自動匹配技術(shù)獲取影像間的連接點，然后利用外業(yè)控制點和GPS/IMU等輔助測量參數(shù)來精確解算航空遙感影像的外方位元素。

本項目空三技術(shù)路線如圖1所示：

圖1 空中三角測量技術(shù)路線圖

3.2 測區(qū)影像并行處理與匹配

3.2.1 影像并行預(yù)處理

影像匹配大部分的時間用于影像預(yù)處理，例如影像的彩色轉(zhuǎn)為灰度，灰度影像的增強，創(chuàng)建多級金字塔，特征點的提取等。因此影像的并行預(yù)處理將會極大地縮短匹配的時間。

3.2.2 影像并行匹配與轉(zhuǎn)點

本系統(tǒng)的匹配算法將采用以下原則：

（1）調(diào)整匹配的搜索范圍的值，以確保搜索效率。

（2）“物體表面連續(xù)光滑”的假設(shè)在宏觀上不成立，應(yīng)保證所有目標(biāo)點的匹配之間的獨立性，即每個目標(biāo)點的搜索范圍應(yīng)均等。

（3）由于搜索的區(qū)域越大,影像匹配的效率也會相應(yīng)降低，所以為了保證數(shù)據(jù)處理的有效性，該系統(tǒng)采用了金字塔影像多級匹配的策略。

（4）觀測值獨立與連續(xù)光滑約束對立統(tǒng)一的原則。

3.2.3 測區(qū)自由網(wǎng)的構(gòu)建

利用自動匹配獲取的加密點，構(gòu)建測區(qū)自由網(wǎng)，并進行自由網(wǎng)平差解算。

3.3 像控點輸入

在帶像控點點位預(yù)測功能的輔助下，輸入外業(yè)像控點的影像坐標(biāo)。像控點應(yīng)嚴(yán)格按照像控點點之記展點。

3.4 區(qū)域網(wǎng)平差解算

在連接點、像控點以及GPS攝站坐標(biāo)等數(shù)據(jù)下進行光束法的平差解算，解算過程提供粗差探測。

在進行光束法攝像機標(biāo)定時，大多情況下，由于法方程系數(shù)矩陣的原因，需要對內(nèi)方位元素加以適當(dāng)?shù)臋?quán)進行平差，或者采用分步迭代策略，將內(nèi)、外方位元素分別作為未知數(shù)進行平差，以保證解算結(jié)果的穩(wěn)定性。

3.5 物方匹配

本次作業(yè)利用飛行構(gòu)架航線的辦法來節(jié)省外業(yè)控制的工作量，因此，在分別得到主區(qū)和構(gòu)架航線相應(yīng)的近似外方位元素的基礎(chǔ)上，對主區(qū)和構(gòu)架航線進行物方匹配。再通過探測粗差點的辦法，進行挑點，剔除錯誤的像點，使最終的結(jié)果滿足加密規(guī)范的要求。

3.6 主要精度指標(biāo)

3.6.1 內(nèi)定向

使用焦距、像素大小、像素行數(shù)/列數(shù)、像素值等航攝儀鑒定資料,應(yīng)注意影像坐標(biāo)系統(tǒng)的定義。

3.6.2 相對定向精度指標(biāo)

相對定向精度不應(yīng)大于表1的規(guī)定。

表1 相對定向精度指標(biāo)

3.6.3 絕對定向

絕對定向應(yīng)滿足表2誤差的規(guī)定。

表2 基本定向點殘差、檢查點誤差、公共點較差最大限值

4.數(shù)字正射影像（DOM）制作

4.1 DEM制作

4.1.1 DSM（數(shù)字表面模型）匹配

利用空三加密后的影像方位元素數(shù)據(jù)，利用核線匹配、多視匹配、多片最小二乘匹配等影像自動相關(guān)技術(shù)，對測區(qū)內(nèi)的影像自動匹配密集的DSM點，生成的DSM格網(wǎng)間距為2米。

4.1.2 DSM到DEM數(shù)據(jù)處理

在密集DSM點數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，將DSM點進行剔除粗差、平滑處理，去除屋頂點、樹冠上點等得到DTM數(shù)據(jù)，然后根據(jù)地形對DTM進行一定范圍內(nèi)平滑處理，最后內(nèi)插規(guī)則格網(wǎng)得到DEM數(shù)據(jù)。

4.2 DOM制作

4.2.1 影像勻光勻色處理

航空攝影所獲取的影像數(shù)據(jù)由于時相的原因，會存在影像內(nèi)部以及相鄰之間的亮度與色彩的差異問題，利用勻光勻色模塊以標(biāo)準(zhǔn)參考影像為模板，進行自動化處理。

4.2.2 單片正射糾正處理

由于航空攝影時，受到相機搭載平臺、氣候等因素的影響，以及地面現(xiàn)勢情況的影響，導(dǎo)致像片成像產(chǎn)生像點位移、圖形形變、比例尺差異等問題。通過將航攝像片投影變換，獲得相當(dāng)于航攝相機物鏡主光軸在鉛垂位置攝影的水平像片，同時改化規(guī)定的比例尺，這種作業(yè)過程稱為像片糾正。

利用空三加密成果與DEM數(shù)據(jù)對勻光后的影像進行單片正射糾正，得到每幅影像的單片正射糾正影像。

4.2.3 智能鑲嵌處理

對單片正射糾正影像，系統(tǒng)利用智能算法自動搜索繞過房屋、樹冠、水域等區(qū)域的鑲嵌線，對單像正射糾正影像進行智能化的鑲嵌處理，從而獲得高質(zhì)量的DOM鑲嵌成果。系統(tǒng)采用特殊的文件格式，因此可拼接任意大的DOM數(shù)據(jù)文件，一般一個航測區(qū)鑲嵌成為一個DOM文件，減少了圖幅之間的接邊問題。

4.2.4 正射影像編輯

利用多機協(xié)同的交互式編輯功能對DEM、DOM進行一體化的編輯，解決全自動處理過程中可能產(chǎn)生的顏色問題，幾何變形問題、接邊問題等。編輯功能主要有兩個特點，一是多人同時編輯同一個DOM成果文件，不同作業(yè)員編輯不同的區(qū)域，該區(qū)域的編輯結(jié)果實時反饋到其他作業(yè)員。二是DEM數(shù)據(jù)與DOM數(shù)據(jù)進行一體化的編輯處理，對DEM的修改可通過局部正射糾正實時更新DOM數(shù)據(jù)。最后進行DOM的分幅輸出。

4.3 DEM的質(zhì)量檢查內(nèi)容

空三加密時像機參數(shù)文件、控制點文件的輸入是否正確。相對定向、絕對定向結(jié)果是否符合限差要求。數(shù)據(jù)采集的檢查，檢查DEM格網(wǎng)要素是否有遺漏、移位等，平面、高程精度是否符合規(guī)范和設(shè)計要求。數(shù)據(jù)編輯檢查，主要檢查自動相關(guān)生成的DEM數(shù)據(jù)是否有跳點并對其進行修正。

4.4 DOM的質(zhì)量檢查內(nèi)容

4.4.1 正射糾正的質(zhì)量檢查。具體內(nèi)容包括：點位選取是否準(zhǔn)確；糾正控制點單點最大誤差是否超限；糾正控制點殘差中誤差是否超限；連接點各單方向誤差是否超限；區(qū)域整體平差中誤差是否超限。

4.4.2 鑲嵌、接邊質(zhì)量檢查。具體內(nèi)容包括：點匹配精度檢查；鑲嵌處應(yīng)無裂縫、模糊和重影現(xiàn)象；鑲嵌影像色彩檢查。

4.4.3 分幅、整飾成果質(zhì)量檢查。具體內(nèi)容包括：圖幅坐標(biāo)檢查；圖幅信息完整性、正確性檢查。

5.結(jié)束語

項目的順利完成，得益于軟件技術(shù)優(yōu)勢。其中數(shù)據(jù)的并行處理相比過去的單機軟件，運算效率有成倍提高，數(shù)據(jù)質(zhì)量較好的話，能實現(xiàn)高精度的快速拼圖；影像拼接時運用蟻群算法，通過分析影像數(shù)據(jù)，智能化選擇影像之間的拼接線，對于山區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的影像拼接，只需要很少的人工參與量，城區(qū)影像的拼接效率也有很大地提高；另外通過區(qū)域網(wǎng)生成DSM/ DEM的方法以及海量影像數(shù)據(jù)的讀寫與漫游等技術(shù)，使得項目的工作效率有很大地提高。作為軟件系統(tǒng)，還在進一步發(fā)展和完善當(dāng)中，通過該項目的生產(chǎn)實踐，為今后的數(shù)字正射影像的批量生產(chǎn)提供了一種實用的途徑。

【1】張祖勛，張劍清.數(shù)字攝影測量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

【2】王興國.數(shù)字正射影像圖（DOM）的制作與質(zhì)量控制[J].地礦測繪，2009（2）：17-20.

P237

B

2095-7319（2014）06-0060-04

陰振聲（1979—），男，山西介休人，工程師，2001年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)土地規(guī)劃與利用專業(yè)，現(xiàn)在山西省遙感中心工作，主要從事遙感圖像處理、地理信息系統(tǒng)方面的工作。