基于LIDAR技術的(de)空三加密及DOM制作方法

　　1、概述

　　Lidar測量技術（ Light Detection And Ranging）， 目前是一種先進的(de)空間測量術，它集激光(guāng)掃描、全球定位系統（GNSS）和(hé)慣性導航系統（INS）三種技術于一身，能夠快(kuài)速、精确地獲取地表信息，是目前繼GPS技術之後的(de)又一重大(dà)技術革命。與傳統航測生産模式相比，Lidar測量技術具有生産周期短、成圖精度高(gāo)、費用(yòng)低等優點。Lidar測量技術可(kě)以通(tōng)過專用(yòng)的(de)軟件處理(lǐ)獲得(de)的(de)數據，使地面高(gāo)程模型（DEM）、數字正射影(yǐng)像圖（DOM）大(dà)規模、快(kuài)速生産得(de)以實現。

　　2、軟件介紹

　　Lidar數據的(de)處理(lǐ)軟件比較多(duō)，其中應用(yòng)比較成熟的(de)有TerraSolid系列軟件，是由芬蘭TerraSolid公司開發的(de)一套商業化(huà)處理(lǐ)Lidar數據的(de)軟件，它是基于MicroStation平台開發、通(tōng)過MDL程序調用(yòng)各種處理(lǐ)模塊。其中的(de)主要模塊有TerraScan，TerraPhoto，TerraModeler等。TerraScan專門處理(lǐ)點雲數據，可(kě)以編譯各種宏命令，手動或者自動分(fēn)類數以萬計的(de)點雲；TerraPhoto可(kě)以進行手動、半自動、全自動空三加密；全手工或半自動制作DOM等。

　　3、數據處理(lǐ)流程

　　利用(yòng)飛(fēi)行的(de)機載Lidar設備、航空數碼相機，采集海量的(de)原始點雲、航迹信息、數碼航片等數據，通(tōng)過影(yǐng)像調色、數據預處理(lǐ)、空三加密、拼接線修改、勻色、DOM生成等一系列處理(lǐ)，生産出符合相應精度标準的(de)DOM成果。

　　3.1空三加密

　　空三加密是在TerraPhoto模塊下(xià)完成的(de)，其精度是保證生成DOM産品精度的(de)關鍵，與傳統的(de)航測制作DOM相比，整個(gè)産品的(de)制作完全不需要外業像控點，主要是通(tōng)過添加連接點（tie points），對(duì)相機文件的(de)三個(gè)參數（Heading、Roll、Pitch）進行調整來(lái)完成，它們對(duì)DOM産品的(de)精度有重要的(de)影(yǐng)響。

　　首先進行手動加密，除每條航線的(de)首尾航片必須加點控制外，中間的(de)航片每隔幾張需要加密點，并且保證每張相片上至少都有點控制範圍。加密的(de)點要盡量布設在航片的(de)四個(gè)邊角區(qū)域，均勻分(fēn)布，使控制的(de)範圍最大(dà)化(huà)。加密過程中通(tōng)過連接點（tie points）的(de)叠代計算(suàn)，反複對(duì)相機文件的(de)三個(gè)參數（Heading、Roll、Pitch）進行調整，使其值穩定，不再變化(huà)。

　　手動加密的(de)精度高(gāo)，可(kě)以大(dà)大(dà)減輕後續半自動加密和(hé)全自動加密的(de)工作量，提高(gāo)工作效率，最終提高(gāo)成果的(de)精度。手動加密完成後進行半自動、全自動空三加密。最後還(hái)要對(duì)基本定向點的(de)指标進行分(fēn)析和(hé)評價。

　　全自動空三加密由于完全缺少人(rén)工幹預，往往會出現不符合實際、誤差較大(dà)的(de)點，即所謂壞點。所以全自動加密結束後，要對(duì)每張航片的(de)數據壞點進行剔除。剔除的(de)原則是要求連接點（tie points）的(de)平面位置中誤差和(hé)最大(dà)誤差符合空三加密精度要求。另外加密在水(shuǐ)面上、房(fáng)屋、橋梁上等不符合要求的(de)點，也(yě)要剔除。

　　由于加密工作區(qū)往往很大(dà)，整塊加密效率低。因此要分(fēn)割成各個(gè)區(qū)域，單獨進行手動和(hé)半自動空三加密，完成後把各個(gè)區(qū)域的(de)連接點（tie points）集成過來(lái)統一進行全自動加密。如果加密範圍過大(dà)會導緻系統計算(suàn)時(shí)間長(cháng)，對(duì)硬件要求也(yě)很高(gāo)，因此可(kě)以選擇對(duì)model_keypoint點雲進行抽稀，再進行全自動加密計算(suàn)，這(zhè)樣可(kě)以保證後期DOM制作的(de)精度，兼顧了(le)生産效率和(hé)産品質量。

　　3.2 DOM制作及勻色

　　下(xià)面進行DOM的(de)制作。原始航片勻色處理(lǐ)工作對(duì)DOM産品質量影(yǐng)響非常大(dà)。首先要對(duì)原始航片進行勻色處理(lǐ)，使原始航片色調整體自然，符合實際，對(duì)于季節變化(huà)引起地物(wù)變化(huà)的(de)航片應盡可(kě)能讓銜接部分(fēn)過度自然。然後通(tōng)過修改拼接線、在拼接線附近添加color point勻色、生成标準圖框等操作生成DOM。

　　在TerraPhoto模塊下(xià)，有兩種修改拼接線的(de)方法，一種是手動生産方法，就是純手工修改拼接線、目視添加color point進行勻色處理(lǐ)；一種是自動修改拼接線、自動尋找color point勻色的(de)方法。這(zhè)兩種方法有不同的(de)适應範圍，在居民區(qū)等比較密集複雜(zá)的(de)區(qū)域比較适合純手工修改拼接線，由于拼接線調整過大(dà)，會加大(dà)後面拼接線附近勻色及後期圖幅接邊的(de)工作量，這(zhè)種手工的(de)生産方法費時(shí)費力、效率低下(xià)；在農田、耕地、池塘比較密集的(de)郊區(qū)、農村(cūn)、山區(qū)，建築物(wù)密集區(qū)域少，可(kě)以充分(fēn)利用(yòng)軟件自動添加color point勻色和(hé)自動修改拼接線的(de)功能，采用(yòng)半自動的(de)DOM生産方案，往往可(kě)以提高(gāo)生産效率。所以針對(duì)不同的(de)地形，首先進行目視判斷地物(wù)複雜(zá)密集程度，再選擇采取最佳方案。

　　無論采用(yòng)哪種方法，要注意保證地物(wù)單位的(de)完整性，不出現地物(wù)錯位、地物(wù)明(míng)顯丢失等錯誤，不要穿過建築物(wù)，盡量沿著(zhe)道路、水(shuǐ)面、田埂等平坦地形修改拼接線。手動添加color point時(shí)，要适當添加在拼接線兩邊，地物(wù)變化(huà)、變形明(míng)顯、影(yǐng)像色調不一緻的(de)地方，也(yě)要避免出現偏色、暗色、亮斑等噪點，使色調均勻，過度自然。

　　然後就可(kě)以按标準圖框生成輸出成果。

　　結語

　　Lidar技術已經成爲一種先進的(de)測量技術方法，具有廣闊的(de)運用(yòng)前景和(hé)發展潛力。它比普通(tōng)航空攝影(yǐng)測量更具優勢，具有精度高(gāo)、效率高(gāo)、産品豐富等特點，能極大(dà)地提高(gāo)生産效率，縮短生産周期，提高(gāo)作業精度，将會逐步取代傳統的(de)航空攝影(yǐng)測量技術，廣泛地應用(yòng)于測繪等各領域。

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