吳洪憲，廖玉祥

（1.廣東省國土資源測(cè)繪院，廣東 廣州 510500）

近年來，廣東省開展了兩次覆蓋全省范圍的高分辨率航空影像DOM 制作項(xiàng)目，其中2015 年廣東省高分辨率航空影像數(shù)據(jù)建設(shè)項(xiàng)目（以下簡稱“舊高分項(xiàng)目”）成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)和第三次全國國土調(diào)查等重大項(xiàng)目。目前正在開展的優(yōu)于0.2 m 分辨率航空遙感影像DOM 制作項(xiàng)目（以下簡稱“新高分項(xiàng)目”），生產(chǎn)的DOM 成果除了要達(dá)到1∶2 000 DOM 制作相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求外，還需要檢查其與舊高分項(xiàng)目影像成果的套合精度情況，以保障利用新、舊高分項(xiàng)目影像成果采集的矢量要素成果的可用性。為了滿足上述要求，減少外業(yè)像控測(cè)量的工作量，創(chuàng)新工作方式方法，研究提出了一種利用歷史空三加密成果進(jìn)行空三定向并制作DOM 的方法，結(jié)果證明該方法切實(shí)有效。

1 使用軟件介紹

1）Inpho。Inpho 全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)由世界著名的攝影測(cè)量專家Fritz 教授于20 世紀(jì)80 年代在德國斯圖加特創(chuàng)立。經(jīng)過30 多年的發(fā)展，Inpho 在框幅式相機(jī)（膠片相機(jī)、量測(cè)/非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)）航空影像空三加密、DTM 提取、正射校正和鑲嵌勻色處理中具有無以比擬的優(yōu)勢(shì)。Inpho 主要有如下優(yōu)點(diǎn):①高精度的空三加密模塊，便捷的空三分區(qū)操作；②分布式處理與多線程多線程并發(fā)運(yùn)算；③可由DSM直接生成DOM[1]。

2）DPGrid。DPGrid 是武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院張祖勛院士主導(dǎo)研發(fā)的航空攝影測(cè)量、無人機(jī)航測(cè)的綜合應(yīng)用平臺(tái)，主要有如下優(yōu)點(diǎn):①空三完成后的DSM、DEM、DOM 可以一鍵式自動(dòng)化完成，具有良好的互操作性，具備DEM 與DOM 同步編輯功能；②各種功能可以定制；③與現(xiàn)有立體測(cè)圖設(shè)備及軟件結(jié)合緊密[2]。

2 技術(shù)路線和方法

在舊高分項(xiàng)目已有空三加密成果（即歷史空三加密成果）的區(qū)域，利用2019 年獲取的數(shù)字航空影像與初始外方位元素進(jìn)行自由網(wǎng)平差，恢復(fù)像片的空中姿態(tài)。結(jié)合舊高分項(xiàng)目的航空影像和空中三角測(cè)量成果，與對(duì)應(yīng)區(qū)域的新高分項(xiàng)目航空影像數(shù)據(jù)和自由網(wǎng)平差結(jié)果進(jìn)行影像目視判讀，按照一定的點(diǎn)位要求，手工量測(cè)兩期影像中特征明顯的同名地物點(diǎn)，作為新高分項(xiàng)目影像的內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)。在舊高分項(xiàng)目空三中平差計(jì)算出內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再將內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)作為外業(yè)像控點(diǎn)導(dǎo)入新高分項(xiàng)目空三中進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差，以獲取新高分項(xiàng)目航空影像的精確外方位元素。空三完成后，利用空中三角測(cè)量成果進(jìn)行影像密集匹配，點(diǎn)云濾波，生成數(shù)字高程模型，再對(duì)航空影像進(jìn)行微分糾正，完成影像鑲嵌成圖，具體作業(yè)流程如圖 1 所示[3-4]。

圖1 利用歷史空三加密成果進(jìn)行新空三定向并生產(chǎn)DOM 的方法流程圖

3 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)區(qū)位于廣東省韶關(guān)市、南雄市和仁化縣交界處，地形類別為丘陵地、山地。舊高分項(xiàng)目影像采用UCE 航攝儀攜帶IMU/GNSS 獲取的16 條航線、共857 張片，新高分項(xiàng)目影像采用DMC 航攝儀攜帶IMU/GNSS 獲取的11 條航線、共569 張片，兩次航線近似平行。具體航攝參數(shù)如表 1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)區(qū)新、舊高分項(xiàng)目航攝參數(shù)對(duì)照表

舊高分項(xiàng)目影像按照航向跨度10 條基線、旁向跨度2 條航線布點(diǎn)方案，結(jié)合實(shí)際地形地貌情況、角隅點(diǎn)布設(shè)雙點(diǎn)，布設(shè)基本定向點(diǎn)62 點(diǎn)、檢查點(diǎn)12 點(diǎn)。新高分項(xiàng)目影像按照航向跨度20 條基線、旁向跨度4 條航線內(nèi)業(yè)布點(diǎn)方案，均布設(shè)為雙點(diǎn)，布設(shè)基本定向點(diǎn)48 點(diǎn)，檢查點(diǎn)31 點(diǎn)（剔除實(shí)地已發(fā)生變化的舊高分項(xiàng)目外業(yè)像控點(diǎn)）。具體分布情況如圖 2 所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)區(qū)新、舊高分項(xiàng)目像主點(diǎn)、像控點(diǎn)布設(shè)情況

4 實(shí)驗(yàn)步驟

4.1 空三工程合并

利用新高分項(xiàng)目原始航空影像、POS 數(shù)據(jù)和相機(jī)參數(shù)等在Inpho 中進(jìn)行新高分項(xiàng)目空三自由網(wǎng)平差計(jì)算，提取像片連接點(diǎn)。再將新高分項(xiàng)目影像空三工程合并到舊高分項(xiàng)目影像空三工程成果里[5]。

4.2 內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)選取

合并后的空三工程經(jīng)檢查無誤后，進(jìn)行2 個(gè)工程公共連接點(diǎn)的選取，如圖 3 所示。手工量測(cè)兩期影像中特征明顯的同名地物點(diǎn)，作為新高分項(xiàng)目影像的內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)。

圖3 在Inpho 中選取新、舊高分項(xiàng)目影像的公共連接點(diǎn)

內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)選取原則:①同一位置選擇2 個(gè)公共連接點(diǎn)，避免只有一個(gè)點(diǎn)的情況下偶然誤差過大；②沿航飛方向每條航帶上間隔約20 條基線選取公共連接點(diǎn)，垂直航飛方向上每間隔約4 條航帶選取公共連接點(diǎn)；③公共連接點(diǎn)要選在2015 年和2019 年像片重疊度高的區(qū)域；④邊界航帶要打在航線外側(cè)，航帶拐角處要打公共連接點(diǎn)。按照以上原則，重復(fù)上述操作，直至滿足內(nèi)業(yè)控制點(diǎn)布設(shè)要求。

4.3 內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)的導(dǎo)出

兩期影像公共連接點(diǎn)添加完成后，在合并的空三工程中移除2019 年航空影像和航帶數(shù)據(jù)，進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算，對(duì)不滿足精度要求的點(diǎn)重新調(diào)整點(diǎn)位直至滿足要求，然后導(dǎo)出空三平差結(jié)果，并從中提取2019 年空三所需的內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)坐標(biāo)。

4.4 內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)的導(dǎo)入

在已進(jìn)行自由網(wǎng)平差的2019 年空三工程中，導(dǎo)入舊高分項(xiàng)目外業(yè)實(shí)測(cè)像控點(diǎn)作為檢查點(diǎn)（剔除實(shí)地已發(fā)生變化的舊高分項(xiàng)目外業(yè)像控點(diǎn)），將上一步提取的內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)作為空三加密像控點(diǎn)導(dǎo)入到2019 年空三工程中，如圖 4 所示。在工程中反復(fù)調(diào)整內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)點(diǎn)位并進(jìn)行平差計(jì)算，直至空三平差精度滿足要求。至此，利用舊高分項(xiàng)目空三成果對(duì)新高分項(xiàng)目空三進(jìn)行加密完成。

圖4 2019 年空三工程中的內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)分布情況（局部）

4.5 DOM 制作

新高分項(xiàng)目空三完成后，利用空三成果在DPGrid中進(jìn)行影像密集匹配，點(diǎn)云濾波，生成數(shù)字高程模型，再對(duì)航空影像進(jìn)行微分糾正，完成影像鑲嵌成圖[6-8]。

5 結(jié)果和分析

實(shí)驗(yàn)區(qū)采用手工添加的內(nèi)業(yè)加密像控點(diǎn)作為基本定向點(diǎn)，進(jìn)行IMU/GNSS 輔助空中三角測(cè)量及精度檢測(cè)，基本定向點(diǎn)、檢查點(diǎn)（剔除實(shí)地已發(fā)生變化的舊高分項(xiàng)目外業(yè)像控點(diǎn)）精度統(tǒng)計(jì)如表 2 所示。

通過舊高分項(xiàng)目外業(yè)像控點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)新高分項(xiàng)目IMU/GNSS 輔助空中三角測(cè)量成果的檢核結(jié)果可知，檢查點(diǎn)的平面位置較差中誤差為0.27 m、最大較差為0.84 m，滿足規(guī)范中對(duì)空中三角測(cè)量檢查點(diǎn)平地、丘陵地平面位置最大較差1.4 m 的要求；高程較差中誤差0.39 m、最大較差0.89 m，滿足相關(guān)規(guī)范中對(duì)空中三角測(cè)量檢查點(diǎn)丘陵地高程最大較差1.0 m 的要求。

利用2019 年外業(yè)實(shí)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行新高分項(xiàng)目DOM 成果的絕對(duì)精度核查，利用舊高分項(xiàng)目DOM 成果進(jìn)行新高分項(xiàng)目DOM 成果的套合精度檢核，精度統(tǒng)計(jì)如表 3 所示。

表 2 實(shí)驗(yàn)區(qū)新高分項(xiàng)目空三基本定向點(diǎn)和檢查點(diǎn)的精度統(tǒng)計(jì)表

表3 實(shí)驗(yàn)區(qū)DOM 成果絕對(duì)精度和套合精度統(tǒng)計(jì)表

通過實(shí)驗(yàn)區(qū)新高分項(xiàng)目DOM 成果的絕對(duì)精度檢核情況可知，采用歷史空三加密成果進(jìn)行新空三定向制作DOM 的作業(yè)方法得到的正射影像成果絕對(duì)位置精度為0.50 m，優(yōu)于平地、丘陵地平面位置中誤差限值1.2 m 要求，且無明顯系統(tǒng)粗差點(diǎn)，能滿足1∶2 000 DOM 精度要求，可用于實(shí)際生產(chǎn)。

通過新高分項(xiàng)目DOM 成果與舊高分項(xiàng)目DOM 成果的套合精度可知，平面位置中誤差為0.40 m（2 個(gè)像素），整體套合精度較好，這樣可保證前期基于舊高分項(xiàng)目DOM 成果采集的矢量數(shù)據(jù)成果可較好地疊加在新高分項(xiàng)目DOM 成果上，從而大大減少因兩期或多期影像底圖套合問題，減少對(duì)矢量數(shù)據(jù)邊界進(jìn)行調(diào)整修改的工作量。

6 結(jié) 語

高分辨率的航空影像在自然資源規(guī)劃管理和基礎(chǔ)測(cè)繪工作中，發(fā)揮重要信息參考和決策支持作用。秉持繼承歷史、節(jié)約資源的原則，實(shí)現(xiàn)高分影像的持續(xù)聯(lián)動(dòng)更新，切實(shí)保障基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢(shì)性、繼承性，為地理信息服務(wù)工作提供長期有效的數(shù)據(jù)保障是一項(xiàng)十分重要的工作。本文提出的一種利用歷史空三加密成果進(jìn)行新空三定向并制作DOM 的方法，既可以節(jié)省大量的外業(yè)像控測(cè)量工作，也可以保持區(qū)域內(nèi)新生產(chǎn)的高分影像成果與往期高分影像成果的相關(guān)性和延續(xù)性，使得往期的矢量數(shù)據(jù)成果可快捷準(zhǔn)確地疊加在新生產(chǎn)的高分影像成果上，無需做大量的矢量數(shù)據(jù)邊界范圍調(diào)整和修改工作，對(duì)高分影像的生產(chǎn)具有很好的參考和借鑒意義。