正射影(yǐng)像如何利用(yòng)DEM進行處理(lǐ)和(hé)制作？

發布日期：2018-11-26 00:00 浏覽量：16010

近幾年來(lái)，全數字攝影(yǐng)測量技術已日趨成熟。作爲“4D”産品之一的(de)數字正射影(yǐng)像圖同時(shí)具有幾何精度和(hé)影(yǐng)像特征，其優點是相對(duì)精度高(gāo)、信息豐富、直觀真實、周期短、成本低。它爲全方位的(de)更新數字化(huà)地形圖提供了(le)一條新思路。

正射影(yǐng)像是指将中心投影(yǐng)的(de)像片，經過糾正處理(lǐ)，在一定程度上限制了(le)因地形起伏引起的(de)投影(yǐng)誤差和(hé)傳感器等誤差産生的(de)像點位移的(de)影(yǐng)像。傳統攝影(yǐng)測量方法生産飛(fēi)正射影(yǐng)像精度高(gāo)，但首先要求航空攝影(yǐng)、航片洗片、掃描數字化(huà)，還(hái)要有準确的(de)外業像片控制成果和(hé)進行内業像片控制點加密以及在全數字攝影(yǐng)測量系統上進行像片糾正處理(lǐ)等。

随著(zhe)國家對(duì)基礎設施建設力度的(de)加大(dà)，用(yòng)于城(chéng)市規劃、建設和(hé)管理(lǐ)的(de)城(chéng)市大(dà)比例尺地形圖需求量增多(duō)，且對(duì)地形圖現勢性要求也(yě)日益提高(gāo)。爲了(le)使城(chéng)鄉建設管理(lǐ)更加規範化(huà)、精确化(huà)、信息化(huà)，更好地爲社會發展和(hé)國民經濟建設服務，作爲城(chéng)市建設的(de)基礎測繪資料大(dà)比例尺地形圖的(de)更新工作就顯得(de)尤爲重要。從我國目前發展情況看，各大(dà)城(chéng)市都已淘汰模拟地形圖，基本完成了(le)對(duì)地形圖的(de)全面數字化(huà)，建立了(le)基礎地理(lǐ)信息數據庫。若想對(duì)現有數字化(huà)地形圖全面更新，利用(yòng)以往的(de)更新地形圖方法，無論從更新的(de)生産周期方面（其更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上地形要素的(de)變化(huà)速度），還(hái)是從更新所需成本來(lái)看（其經費相當可(kě)觀）．都難以滿足城(chéng)市發展的(de)需要。

所以，利用(yòng)當前以3S技術爲代表的(de)數字化(huà)測繪新技術，選擇新方法更新地形圖已迫在眉睫。數字化(huà)地形圖把地面實況分(fēn)爲水(shuǐ)系、交通(tōng)、居民地、地貌、植被和(hé)境界等幾大(dà)類别。就城(chéng)市的(de)發展狀況來(lái)看，地物(wù)要素的(de)變化(huà)主要集中在交通(tōng)、居民地和(hé)植被三個(gè)方面。而地形地貌一般變化(huà)緩慢(màn)，多(duō)數地區(qū)不必更新，可(kě)保持原來(lái)的(de)地形數據。所以不需要把地形圖更新工作建立在立體模型下(xià)進行數據采集，而是在原有的(de)數字化(huà)矢量圖的(de)基礎上，疊加現有的(de)正射影(yǐng)像圖，直接更新變化(huà)的(de)地物(wù)要素。實踐證明(míng)此方法可(kě)行，且事半功倍。

一、數字正射影(yǐng)像圖的(de)制作原理(lǐ)

目前，制作數字正射影(yǐng)像圖通(tōng)常使用(yòng)兩種糾正方法：非基于DEM的(de)糾正方法和(hé)基于DEM的(de)糾正方法。

前者與光(guāng)學糾正儀的(de)原理(lǐ)一樣，隻是操作的(de)過程移植到計算(suàn)機上，所處理(lǐ)的(de)對(duì)象變成了(le)數字影(yǐng)像而已。這(zhè)種方法操作簡單、速度}央，但精度不高(gāo)，而且隻能用(yòng)來(lái)做(zuò)平地的(de)正射影(yǐng)像圖。

基于DEM的(de)糾正又分(fēn)爲兩種，一是單片糾正，二是全數字攝影(yǐng)測量方法。如果某個(gè)測區(qū)已經有DEM數據，即可(kě)使用(yòng)單片糾正法。就目前來(lái)看，DEM還(hái)沒有覆蓋大(dà)部分(fēn)區(qū)域，因此很多(duō)生産單位都使用(yòng)全數字攝影(yǐng)測量方法。全數字攝影(yǐng)測量方法利用(yòng)全數字攝影(yǐng)測量系統，首先根據影(yǐng)像紋理(lǐ)配成立體像對(duì)，生成數字高(gāo)程模型，然後對(duì)每一個(gè)像元根據其高(gāo)程進行數字微分(fēn)糾正，生成正射影(yǐng)像圖。

使用(yòng)這(zhè)種方法能保證成果的(de)質量，但它的(de)成圖周期相對(duì)較長(cháng)，對(duì)作業員(yuán)的(de)綜合素質要求比較高(gāo)，作業員(yuán)應該對(duì)全數字攝影(yǐng)測量系統比較熟悉，而且應該了(le)解計算(suàn)機圖形圖像處理(lǐ)方面的(de)知識，這(zhè)裏主要就全數字攝影(yǐng)測量系統生産數字正射影(yǐng)像圖進行一些介紹。

二、數字正射影(yǐng)像圖的(de)生産流程

全數字攝影(yǐng)測量系統生産DOM大(dà)緻的(de)步驟如下(xià)：

1)定向包括内定向、相對(duì)定向、核線重采樣和(hé)絕對(duì)定向。

2)生成DEM根據影(yǐng)像紋理(lǐ)，計算(suàn)機自動生成一定密度的(de)數字高(gāo)程模型。

3)生成DOM根據DEM，生成一定分(fēn)辨率的(de)DOM。

4)影(yǐng)像鑲嵌制作所需的(de)圖廓，并根據圖廓鑲嵌和(hé)裁切正射影(yǐng)像圖。

5)影(yǐng)像調整用(yòng)圖像處理(lǐ)軟件對(duì)影(yǐng)像進行處理(lǐ)，使DOM達到最佳的(de)視覺效果。

6)用(yòng)圖像處理(lǐ)軟件把DOM、圖廓導入，加上必要的(de)注記，便是一幅完整的(de)數字正射影(yǐng)像圖。

三、數字正射影(yǐng)像圖的(de)評價标準

正射影(yǐng)像圖的(de)制作原理(lǐ)和(hé)過程都是比較簡單的(de)，但是要真正做(zuò)好它卻并非易事，應該保證作業嵌和(hé)作業中的(de)每一個(gè)步驟，包括航攝、控制、掃描、定向、編輯、影(yǐng)像處理(lǐ)和(hé)圖廓注記都滿足要求。這(zhè)裏就正射影(yǐng)像圖的(de)評價标準對(duì)各個(gè)步驟的(de)要求做(zuò)一些概括。

評價DOM的(de)指标主要有：精度、清晰度、完整性、準确性和(hé)實時(shí)性等。

1、精度

在正射影(yǐng)像上，精度主要反映在相對(duì)之間的(de)鑲嵌誤差、圖幅之間的(de)接邊差是否超過一定的(de)限度、影(yǐng)像是否存在局部模糊，影(yǐng)像是否重影(yǐng)、地物(wù)是否扭曲變形（主要看較大(dà)房(fáng)屋的(de)邊線河(hé)和(hé)直線道路）等等。

選擇掃描分(fēn)辨率也(yě)很重要。一般分(fēn)辨率大(dà)小與成圖比例尺和(hé)航攝比例尺關系很大(dà)。對(duì)于航攝比例尺爲1：35000，要做(zuò)1：10000的(de)數字正射影(yǐng)像，掃描分(fēn)辨率爲25 um便能達到成圖要求。

2、清晰度

清晰度是人(rén)們對(duì)于正射影(yǐng)像的(de)第一感覺，是評價正射影(yǐng)像質量的(de)最關鍵因素。清晰度的(de)問題主要體現在影(yǐng)像模糊，色調、飽和(hé)度較差，像對(duì)間鑲嵌邊緣反差和(hé)灰度明(míng)顯不一緻，産生這(zhè)些問題的(de)最主要原因是航攝質量和(hé)掃描質量。

3、完整性

正射影(yǐng)像圖的(de)完整性主要包括影(yǐng)像的(de)完整性和(hé)圖廓注記的(de)完整性。

4、準确性和(hé)實時(shí)性

正射影(yǐng)像圖的(de)準确性是指圖廓注記準确與否。在生産單位，制作好的(de)正射影(yǐng)像圖通(tōng)常經過幾道驗收，所以最後提供給用(yòng)戶使用(yòng)的(de)正射影(yǐng)像圖一般注記方面出的(de)問題比較少。實時(shí)性指影(yǐng)像所反映的(de)信息與現在的(de)實際情況的(de)差異，應保證在生産正射影(yǐng)像圖時(shí)，使用(yòng)最新的(de)航攝資料。

地理(lǐ)信息的(de)數據獲取是當今測繪系統必須要解決的(de)重大(dà)問題之一，如何保持地理(lǐ)信息系統内容的(de)現實性、地圖的(de)快(kuài)速更新，又是其關鍵問題。而數字正射影(yǐng)像圖和(hé)遙感影(yǐng)像具有 “最容易快(kuài)速更新”的(de)特點，如果把它們運用(yòng)起來(lái)，必将會大(dà)大(dà)縮短地理(lǐ)信息的(de)更新周期。而且，随著(zhe)人(rén)工智能的(de)進一步成熟，實現真正意義上的(de)實時(shí)數據更新也(yě)必将實現，到那時(shí)數字正射影(yǐng)像圖不再僅僅是測繪的(de)一種産品，而是很多(duō)産品的(de)基礎資料。

四、正射影(yǐng)像數據制作過程

正射影(yǐng)像是利用(yòng)數字高(gāo)程模型( DEM)對(duì)掃描處理(lǐ)後的(de)數字化(huà)航空像片，逐像元進行投影(yǐng)差改正、鑲嵌，裁切而生成，所以要保證DEM的(de)精度。其具體過程如下(xià)。

1) 在正射影(yǐng)像數據制作的(de)過程中，會生成.tif圖形文件和(hé).tfw坐(zuò)标文件。

2)由于高(gāo)樓、樹木(mù)陰影(yǐng)等的(de)遮擋，會對(duì)一些高(gāo)層附帶的(de)群房(fáng)，圍牆，以及大(dà)部分(fēn)道路上的(de)檢修井無法判讀，這(zhè)部分(fēn)要由外業調繪，并标注地名和(hé)樓層等屬性信息；

3)對(duì)外業調繪成果進行數字化(huà)；

4)經檢查驗收後，輸入數據庫。

對(duì)正射影(yǐng)像利用(yòng)DEM進行處理(lǐ)和(hé)制作，可(kě)以在城(chéng)市及區(qū)域規劃、土地利用(yòng)、地質、農業、林(lín)業、牧地、水(shuǐ)資源、濕地制圖、環境評價和(hé)地形分(fēn)析及評價、軍事、水(shuǐ)利建設、等等方面提供服務。利用(yòng)正射影(yǐng)像，對(duì)大(dà)範圍的(de)數字化(huà)地形圖進行快(kuài)速更新是勘察測繪研究改變傳統地形圖更新模式的(de)一種嘗試。