數字航空攝影(yǐng)測量數據處理(lǐ)技術

發布日期：2018-05-29 00:00 浏覽量：9692

　　随著(zhe)陸地資源衛星、機載激光(guāng)雷達、星載SAR等計算(suàn)機技術、信息技術與測繪技術的(de)快(kuài)速發展，使航空攝影(yǐng)測量技術獲取空間數據的(de)方式從傳統的(de)野外測量單一方式發展成爲内外業綜合、以内業爲主的(de)數據采集方式，推動著(zhe)航空攝影(yǐng)測量技術快(kuài)速發展并取得(de)巨大(dà)進步。特别是數字航空攝影(yǐng)測量技術，廣泛應用(yòng)于城(chéng)市建築、城(chéng)市交通(tōng)、考古、礦山測量、水(shuǐ)利工程、工業測量、地質等各個(gè)領域，己經成爲航空攝影(yǐng)測量領域的(de)研究熱(rè)點。

　　1、數字航空攝影(yǐng)測量的(de)發展和(hé)應用(yòng)領域

　　自21世紀初數字航空相機問世以來(lái)，ADS40推掃式數字航空攝影(yǐng)儀、DMC數字航空攝影(yǐng)儀、UCD航空攝影(yǐng)儀和(hé)SWDC數字航空攝影(yǐng)儀也(yě)不斷湧現，再加上與近幾年出現的(de)CPS技術、數碼掃描技術、慣導技術、激光(guāng)掃描技術、雷達等高(gāo)端精确技術的(de)緊密融合，出現了(le)諸如C PS輔助航空攝影(yǐng)測量、POS輔助航空攝影(yǐng)測量、LIDAR激光(guāng)測高(gāo)掃描系統、SAR合成孔徑雷達成像系統等新型數字航空攝影(yǐng)測量技術。而且數字航空攝影(yǐng)測量應用(yòng)領域非常廣泛，包括地圖數據更新、土地測量、資源環境管理(lǐ)、城(chéng)市規劃、專題制圖、地質地理(lǐ)信息獲取、農林(lín)業地理(lǐ)信息獲取、城(chéng)市建築、水(shuǐ)利工程、城(chéng)市交通(tōng)、考古、醫療、礦山測量、工業測量、生物(wù)、材料力學等。

　　2、數字航空攝影(yǐng)測量數據處理(lǐ)關鍵技術

　　2. 1空中三角加密

　　應用(yòng)VirtuoGoAAT + Pat-B自動空中三角加密模塊，将數碼航空像片作爲空中二角加密的(de)原始數據，應用(yòng)Pat-B平差軟件進行光(guāng)束法區(qū)域網平差。通(tōng)過内定向、公共連接點轉刺、相對(duì)定向等航空攝影(yǐng)測量内業方法進行空中三角網構建，然後将航空攝影(yǐng)測量外業控制點成果與POS數據導入系統并按照(zhào)嚴密的(de)數字模型對(duì)其進行區(qū)域整體平差，從而得(de)到優化(huà)後的(de)外方位元素與加密點成果。将航空攝影(yǐng)測量外業分(fēn)區(qū)作爲航空攝影(yǐng)測量内業空中三角加密的(de)基本單元，利用(yòng)數字航空攝影(yǐng)測量系統采集像點坐(zuò)标，應用(yòng)解析空中三角平差程序解算(suàn)大(dà)地坐(zuò)标。值得(de)注意的(de)是，加密分(fēn)區(qū)間參與大(dà)地定向的(de)公共像控點必須同點号及同坐(zuò)标值，即公共像控點必須是唯一的(de)。另外，加密限差要按照(zhào)測繪類國家标準GB7930-87 《1: 500 1: 1 0001: 2 000地形圖航空攝影(yǐng)測量内業規範》的(de)相關規定執行。加密分(fēn)區(qū)間必須要接邊，而且作業完成以後還(hái)要填寫圖曆表，輸出作業說明(míng)、加密點分(fēn)布略圖、加密點坐(zuò)标、外業控制點分(fēn)布略圖、外業像控點坐(zuò)标、檢查點坐(zuò)标、大(dà)地定向、接邊點坐(zuò)标以及檢驗報告等加密成果。

　　2. 2DOM(數字正射影(yǐng)像圖)數據生産

　　1） DOM數據生産技術路線

　　本課題研究采用(yòng)Virtuozo全數字攝影(yǐng)測量系統工作站制作1: 1 000 DOM。在Virtuozo全數字攝影(yǐng)測量系統工作站中，導入空中三角加密成果恢複測區(qū)并創建立體像，對(duì)生産區(qū)域DE M(即數字高(gāo)程模刑)數據，利用(yòng)特征點、特征線參與計算(suàn)修改生成DEM。應用(yòng)DE M數據對(duì)原始影(yǐng)像進行數字微分(fēn)糾正(即直接應用(yòng)計算(suàn)機對(duì)數字影(yǐng)像進行逐個(gè)像元的(de)微分(fēn)糾正)，運用(yòng)自動生成的(de)鑲嵌線對(duì)整個(gè)測區(qū)的(de)模刑正射影(yǐng)像進行無縫拼接，完成DOM,并按照(zhào)40 cm x 50 cm矩形圖廓對(duì)DOM進行分(fēn)幅裁切，最終完成DOM數據生産。

　　2) DEM生産

　　應用(yòng)空中三角加密成果，自動創建測區(qū)立體模刑以及參數文件，生成核線影(yǐng)像(epipolar image) 。 DEM數據采集時(shí)，應用(yòng)影(yǐng)像自動相關技術，生成DE M點或者視差曲線，并且在視差曲線編輯過程中保持合理(lǐ)的(de)視差曲線間隔。DEM點或者視差曲線應該切準地面，從而真實地反映出地形态勢。

　　3) DEM建立

　　根據加密點直接按照(zhào)區(qū)域生成大(dà)範圍區(qū)域DEM,并通(tōng)過引入特征點、特征線及特征面等數據生成三角網，進行插值計算(suàn)，最後按照(zhào)2.5 m x2.5 m網格間距建立DEM。

　　4) DOM生産

　　應用(yòng)DEM數據對(duì)原始影(yǐng)像進行數字微分(fēn)糾正，按照(zhào)分(fēn)區(qū)對(duì)測區(qū)内影(yǐng)像以像元大(dà)小爲0. 1 m進行雙線性内插或者三次卷積内插法進行重采樣，生成分(fēn)區(qū)DOM，再利用(yòng)自動生成的(de)鑲嵌線對(duì)整個(gè)測區(qū)的(de)分(fēn)區(qū)DOM進行無縫拼接，最終完成DOM。其中，在DOM接邊過程中高(gāo)大(dà)建築物(wù)投影(yǐng)差産生的(de)接邊倒影(yǐng)，可(kě)以運用(yòng)調換左右片生成正射影(yǐng)像進行貼補，從而實現高(gāo)大(dà)建築物(wù)的(de)無縫接邊。

　　5) DOM檢查修補

　　對(duì)DOM進行檢查，看看是否失真或者變形，特别是高(gāo)大(dà)房(fáng)屋、道路、橋梁，是否出現房(fáng)屋重影(yǐng)、房(fáng)角拉氏、橋梁扭曲變形、道路扭曲變形等現象。如果出現DOM失真或者變形，應該重新采集生成DEM、重新進行數字微分(fēn)糾正，保證DOM無誤。對(duì)于DOM出現的(de)局部模糊或者重影(yǐng)情況，可(kě)以通(tōng)過貼補糾正後的(de)單區(qū)DOM進行修補。

　　6)影(yǐng)像勻色

　　爲了(le)保證鑲嵌無縫拼接後的(de)DOM色彩一緻、均勻，針對(duì)航空攝影(yǐng)過程中所出現的(de)色差問題，可(kě)以對(duì)生成的(de)DOM進行單影(yǐng)像色彩調整或者多(duō)影(yǐng)像色彩均衡的(de)色彩糾正。例如，可(kě)以選取幾個(gè)具有代表性的(de)圖幅，對(duì)測區(qū)中代表不同地貌的(de)影(yǐng)像圖進行勻色，并分(fēn)析勻色效果，調整出一幅符合整個(gè)航空攝影(yǐng)測區(qū)顔色信息的(de)标準樣圖。再根據标準樣圖，對(duì)DOM進行全自動色彩調整平衡處理(lǐ)，确保最終的(de)DOM整體色彩一緻、均勻，即影(yǐng)像紋理(lǐ)清晰，影(yǐng)像層次感豐富，影(yǐng)像色彩真實，影(yǐng)像反差适中，影(yǐng)像色調飽滿正常，不同影(yǐng)像的(de)色彩過渡自然且色調一緻。

　　7) DOM鑲嵌

　　相鄰的(de)DOM在空間與幾何形狀上都要精确匹配。另外，要進行可(kě)視化(huà)檢查，保證相鄰DOM中的(de)地面特征沒有偏移。最後，要盡可(kě)能應用(yòng)鑲嵌線避開因高(gāo)程特征導緻的(de)偏移與錯位，并盡量保證地物(wù)的(de)完整性。

　　8) DOM檢查

　　首先，運用(yòng)空中三角加密的(de)保密點對(duì)DOM進行檢查，當同名點的(de)平面差異較大(dà)時(shí)，應對(duì)其原因進行查明(míng)，在必要時(shí)甚至要返工;其次，相鄰DOM鑲嵌處接邊不得(de)有明(míng)顯的(de)接邊痕迹，不應該大(dà)于4個(gè)像素，對(duì)于滿足接邊精度要求的(de)DOM進行無縫拼接，不滿足的(de)必須查明(míng)原因并對(duì)其進行修改;最後，DOM鑲嵌前，也(yě)要檢查相鄰DOM鑲嵌處的(de)顔色，确保其顔色過渡自然，不能有明(míng)顯的(de)色差。

　　9）DOM分(fēn)幅裁切

　　按照(zhào)GB /7930-87分(fēn)幅規則，對(duì)DOM采用(yòng)40 cm x50 cm的(de)規格進行分(fēn)幅裁切，确定圖幅4個(gè)圖廓點坐(zuò)标爲裁切範圍，每幅面積爲0. 2 km2。

　　10) DOM質量控制

　　應用(yòng)目視檢查方法對(duì)DOM圖面進行檢查，确保圖面清晰、色調均勻、反差适中;其次，要保證DOM沒有重影(yǐng)、紋理(lǐ)斷裂、模糊等現象，DOM應該連續完整、色彩一緻平衡、灰度無明(míng)顯不同;再次，DOM中的(de)地物(wù)地貌真實，無噪聲、扭曲變形等缺陷;最後，DOM無漏洞。

　　3、數字航空攝影(yǐng)測量技術難題

　　目前，數字航空攝影(yǐng)測量技術己經相當成熟，特别是數碼相機的(de)快(kuài)速發展，爲數字航空攝影(yǐng)測量數字化(huà)發展提供了(le)基礎條件。但是數碼相機鏡頭畸變差較大(dà)，内方位元素也(yě)無法直接量取，導緻數碼相機無法直接在航空攝影(yǐng)測量中應用(yòng)。另外，數碼相機的(de)幅面較小，而且幅面多(duō)爲矩形，導緻數字航空攝影(yǐng)測量的(de)外業控制與内業處理(lǐ)工作量都較大(dà)。因此，以上技術難題己經成爲數字航空攝影(yǐng)測量的(de)技術難題與研究熱(rè)點，如何破解以上難題，使數碼相機真正成爲航空攝影(yǐng)儀，具有非常重要的(de)意義。

　　結語：數字航空攝影(yǐng)測量技術雖然是一門相對(duì)年輕的(de)技術，但是其逐漸取代傳統航空攝影(yǐng)測量技術己經成爲必然趨勢。加強對(duì)數字航空攝影(yǐng)測量技術的(de)進一步研究，破解數字航空攝影(yǐng)測量技術難題，必将推動我國航空攝影(yǐng)測量技術向數字化(huà)航空攝影(yǐng)測量時(shí)代發展。