李錦業(yè) 蘇 瑩

(建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京100007)

引言

數字正射影像圖(Digital Orthophoto Map，DOM)是對衛(wèi)星、航空遙感影像進行數字微分糾正和鑲嵌生成的影像數據集，它同時具有地圖幾何精度和影像特征[1]。數字正射影像圖是攝影測量的重要產品，是地理環(huán)境的基礎數據之一。本文所要研究的大比例尺數字正射影像圖(以下簡稱“DOM”)是指基于航空遙感影像制作而成的DOM。

1 數字正射影像圖的制作

1.1 傳統制作方法

傳統的DOM制作過程主要包括外業(yè)控制點測量、內業(yè)空中三角測量、提取特征點線、DEM編輯、數字微分糾正、影像鑲嵌、影像分幅裁切、勻光勻色處理等作業(yè)步驟(如圖1所示)。

該方法工序復雜，費用較高，在制作大城市甚至特大城市范圍的DOM時往往需耗費較長的工期，使得基礎地理數據的更新速度滯后于城市經濟的發(fā)展速度;另一方面，由于傳統的DOM制作方法需要依靠大量的外業(yè)控制點實現絕對定向，在沙漠、森林、大面積水域等無明顯控制點可采的地區(qū)，DOM的制作受到很大限制。

圖1 傳統DOM制作流程圖

1.2 機載POS系統輔助制作方法

隨著全球定位系統(GPS)的發(fā)展以及慣導測量儀(IMU)的出現，在進行數碼航空攝影時，加入IMU/DGPS(慣導測量儀/差分全球定位系統)技術，可以減少外業(yè)控制測量甚至不需要外業(yè)控制，這種方式即為機載POS系統輔助的DOM制作方法。

機載POS系統全稱為高精度定位定向系統(Position Orientation System，簡稱 POS 系統)[4]。它集成慣性測量裝置、航攝儀、機載GPS接收機和地面基準站四個部分。利用機載POS系統和一個或多個地面基準站可以直接獲取航攝像片的6個外方位元素，然后根據攝影測量共線方程的原理，直接解算地面點的空間位置坐標。

因為GPS的精度、我國受大地水準面的擬合精度等多方面因素制約，完全利用POS系統進行DOM制作還未進入全面實用的階段，較常見的解決方案是將POS系統獲取的定位定向參數，引入航空攝影測量區(qū)域網平差中，結合少量的地面控制點，采用統一的數字模型和算法，獲得精確的影像外方位元素和立體測圖控制點的地面坐標。

今后隨著相關理論、技術的不斷進步，以及社會發(fā)展對地理信息快速、全面、高效、連續(xù)更新的需求，全球定位系統、慣性測量裝置組合系統將會在航空攝影中發(fā)揮越來越重要的作用，機載POS系統輔助制作DOM的方法具有極高的使用價值和良好的發(fā)展前景。

2 數字正射影像圖的應用方向

數字正射影像圖(DOM)同時具有地圖和圖像的特點，信息量豐富，可讀性強，幾何精度高，可直接量測距離，其在城市公共服務、城市管理、城市規(guī)劃等領域都有著十分廣泛的應用。

2.1 提供承載

DOM是地表信息的真實反映，它能夠高效逼真的將“數字城市”展示在電腦或各類屏幕上，同時，DOM是連續(xù)且無縫拼接的，這些特點使得DOM能夠承載各類信息并開展綜合應用。

目前，城市的各類公共服務地理信息平臺、虛擬城市管理系統、城市規(guī)劃應用系統、違規(guī)建筑查詢執(zhí)法系統、城市交通信息系統、國土資源管理信息系統等均以DOM作為基礎的承載底圖，疊加各類矢量要素，實現直觀展示、空間分析等功能;在商業(yè)領域，以DOM為基礎，疊加道路、居民點、公共服務設施等數據，可以實現出行路線查詢、基礎設施查詢等便民服務，從而支撐了諸如“百度地圖”、“搜狗地圖”等商業(yè)網站的高訪問量。

2.2 提供信息

DOM是由多個波段的灰度數據組合而成的，通過對DOM的專業(yè)處理，可以提取不同行業(yè)人員所關心、感興趣的深層信息，以達到遙測、反演等目的。例如，通過不同時相DOM的疊加分析，可以快速得到農作物種類、水庫豐水期和枯水期面積等信息;可以根據同一時段獲取的DOM上的建筑陰影來提取建筑高度參數，再結合航攝瞬間的飛行高度、太陽高度角等參數通過進一步計算得到建筑容積率、建筑密度等相關指標;可以基于數碼航攝獲取的近紅外波段，利用一定的植被指數模型計算得到植被健康狀況、植被生物量等植被生理指數。

通過DOM挖掘深層次的信息具有快速、高效、宏觀等特點，可以很大程度上節(jié)省人力、物力，但是這種應用方式對人員的專業(yè)知識要求比較高，所以一般具有地學背景和知識的科研人員應用較多。

2.3 提供框架

通過對DOM的地理編碼，可以生成能夠組織管理各類數據的核心框架。據相關資料統計，人類活動的80%與空間分布有關;世界上現有的計算機數據庫的數據信息絕大部分都與空間位置相關。開發(fā)基于DOM構建的地理空間框架，使其成為有效的組織、管理各類數據信息的核心技術是數字正射影像圖的另一重要用途。

3 結論與展望

本文對大比例尺數字正射影像圖的制作方法和應用方向作了初步的分析和論述，作為地表現狀最快捷、最真實的反映，DOM正向著制作工藝更自動化、應用方式更深入的方向發(fā)展。隨著傾斜攝影技術的出現及發(fā)展，在未來的航空攝影中，采用傾斜攝影平臺進行航攝并制作城市三維模型，將能更直觀的展現現實世界，數據應用也會有更大的價值和潛力。

[1]《測繪基本術語》GB/T 14911-2008.

[2]張祖勛，張建清.數字攝影測量學[M].武漢:武漢大學出版社，2001.

[3]朱慶，徐冠宇，杜志強 等.傾斜攝影測量技術綜述[EB/OL].北京:中國科技論文在線，2012-05-22.

[4]郭大海，吳立新，王建超等.機載POS系統對地定位方法初探[J].國土資源遙感，2004(2).

[5]程敏.基于ADS80的4D產品快速生產關鍵技術研究[J].測繪與空間地理信息，2014，37(2):139-141.

[6]李穎.正射影像圖的處理方法與研究[J].測繪與空間地理信息，2013，36(11):225-228.