航空攝影測量數據處理關鍵技術研究

高旭娜

摘要：本文基于筆者多年從事航空攝影測量影像數據處理的相關工作經驗，數字正射影像圖的數據處理流程為線索，探討了數字航空攝影測量的最新進展與應用領域，研究了生成正射影像圖的關鍵步驟及其過程中使用的核心技術，通過討論航空攝影測量的技術難點與研究熱點，探索其發展方向與應用前景。相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：航空攝影測量數字高程模型正射影像航空攝影 立體像對

中圖分類號： P2 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 技術路線

本文研究利用Virtuozo全數字攝影測量系統工作站進行1:1000數字正射影像圖DOM的制作。在全數字攝影測量工作站中，導入空三成果恢復測區并創建立體像對，作業生產區域DEM數據，并用特征點、線參與計算修改生成DEM。利用DEM數據對原始影像進行數字微分糾正，通過自動生成的鑲嵌線對整個測區的模型正射影像進行無縫拼接，并最終完成數字正射影像圖。最后按40cm×50cm矩形圖廓對影像進行分幅裁切，形成DOM數據成果。

2 DEM生產

利用空三成果，自動建立測區立體模型及其參數文件，在此基礎上生成核線影像。DEM數據采集時應采用影像自動相關技術，生成DEM點（或視差曲線）。采用視差曲線編輯過程時，視差曲線間隔要合理。視差曲線（或DEM點）必須切準地面,真實反映地形態勢。

2.1 采集特征點、線、面

主要是針對一些在完成影像自動匹配比較困難的地區和部位，例如大片居民區、水域及高層建筑旁被黑影遮蓋部分等所作出的處理，主要方法是量測出相應部位的特征點、線、面。

（1）單特征線：是指地形發生明顯變化的地形變化線，量測時沿這些特征線以靜態讀點方式嚴格切準立體模型采集。遇樹林等植被覆蓋區，要盡量切準林間空地測讀碎部點高程；（2）雙特征線：是指依比例尺的陡坎、斜坡、堤、河流、公路、鐵路等，為了保證影像糾正質量，對于帶狀構造物，例如公路、鐵路、路堤、依比例尺雙線堤，應按雙特征線量測上端兩側堤頂和下端兩側堤腳線。對于彎曲線狀地物，至少要采集弧線上的三條特征線，特征線不應出現交叉點；（3）對高架路、橋等制作DEM時，應在高架路、橋上邊沿量測特征線，DEM點需編至高架路、橋面上，以保證糾正后的影像不變形和位移；（4）封閉型要素：對于面積大于100平方米的水庫、池塘等靜止水域內的DEM格網點高程應一致，流動水域的上下游DEM格網點高程應呈梯度下降，關系合理。（5）采用點編輯、面編輯相結合的方法，將DEM點修正到立體模型表面。按要求輸出DEM數據。DEM的編輯必須結合地貌特征內插生成格網DEM（2.5米間距），檢查DEM點與每個模型的吻合情況，對DEM點與模型不吻合的區域進行修測，使每個格網點都貼近地表。

2.2 DEM匹配結果的編輯

采用顯示等高線模式或顯示等視差模式，在立體模型中對匹配結果進行檢查、編輯。本項目中應注意對以下的情況下進行檢查、編輯：

（1）影像的不連續、被遮蓋及陰影等區域原因，檢查匹配點是否切準地面；（2）建筑物、樹林等部位，檢查匹配點是否為地面點，而非物體表面上的點；（3）大面積平坦地區、溝渠及地形破碎區域，檢查匹配點和等視差曲線是否真實表現地形；（4）大面積跨圖幅的靜水面，對涉及的模型均給定值，保證水面DEM高度保持一致；（5）高架橋、高架鐵路、高架公路根據具體情況對其抬高或置平，保證DOM影像不變形。

2.3 建立DEM

根據加密點直接按區域生成大范圍區域DEM，通過引入特征點、線、面等采集數據構三角網，進行插值計算，按2.5m×2.5m格網間距建立數字高程模型即DEM。

2.4DOM生產

利用DEM完成影像微分糾正，按照分區對測區內影像以像元大小為0.1m進行雙線性內插或三次卷積內插法進行重采樣，生成分區正射影像(DOM)。通過自動生成的鑲嵌線對整個測區的模型正射影像進行無縫拼接。DOM接邊中高大建筑物的投影差帶來的接邊倒影，可采用調換左右片生成正射影像進行貼補，使高層建筑物達到無縫接邊，并最終完成數字正射影像圖。

2.5 正射影像檢查修補

檢查所生成的正射影像是否失真、變形，尤其是房屋、橋梁和道路，是否有房角拉長、房屋重影、橋梁和道路扭曲變形等。若有此情況，則要重新采集生成DEM，重新糾正，確保影像無誤。對正射影像上局部出現的模糊、重影現象，通過貼補糾正后的單模型正射影像進行修補。

2.6 影像勻色

為保證鑲嵌后正射影像色彩一致、均勻，針對航攝過程中出現的色差，需對所生成的正射影像進行色彩糾正，包括單影像色彩調整與多影像色彩均衡。勻色標準：選取幾個有代表性的圖幅，對測區中代表不同地貌的幾個影像圖進行勻色，分析效果，調整出一幅符合整個測區顏色信息的標準樣圖。根據標準樣圖，對測區正射影像進行全自動色彩調整和平衡處理，確保最終DOM的整體色彩均勻一致。影像應色彩真實、影像紋理清晰、層次豐富、反差適中、色調飽滿，色調正常，圖幅與圖幅之間色彩過渡自然、色調一致。

2.7 正射影像鑲嵌

相鄰的數字正射影像必須在空間和幾何形狀上都要精確的匹配。必須進行可視化的檢查，以確保相鄰的數字正射影像中地面特征沒有偏移。還應該盡量利用鑲嵌線避開由于高程特征引起的偏移和錯位，同時應盡量保證地物的完整性。

2.8DOM檢查

（1）利用空三加密的保密點對DOM進行檢查，當同名點平面差異較大時應查明原因，必要時進行返工。（2）相鄰DOM影像鑲嵌處的接邊限差以目視直接判讀不得出現明顯接邊痕跡為主要原則，不應大于4個像素，對滿足接邊精度要求的影像進行無縫接邊，對于接邊超限的影像，須查明原因進行修改。（3）正射影像鑲嵌前的接邊檢查，還需要檢查相鄰DOM影像鑲嵌處的顏色，保證相鄰DOM影像鑲嵌后影像過渡自然，不得出現明顯色差。

2.9 正射影像分幅裁切

按GB/7930-87的分幅規則,采用40cm×50cm規格進行分幅，確定圖幅四個圖廓點坐標為裁切范圍，每幅面積為0.2 KM2。

2.10 正射影像質量控制

（1）采用目視檢查的方法進行圖面檢查，保證正射影像圖面清晰，反差適中，色調均勻。（2）正射影像圖不得有重影，模糊或紋理斷裂等現象，影像應連續完整，灰度無明顯不同，色彩平衡一致。并保證相鄰圖幅間的影像色調基本一致。（3）正射影像上的地物地貌真實，無扭曲變形，無噪聲等缺陷。（4）正射影像覆蓋范圍內的影像無漏洞。

3 結語

數字航空攝影測量是一門相對年輕的學科，它利用計算機替代“人眼”，使得數字攝影測量在理論和實踐中都得到迅速發展,它將在三維可視化、GIS數據更新、數學近景攝影測量等方面得到廣泛的應用與發展。它的發展使得膠片攝影被數字攝影所取代成為必然趨勢，數字航空攝影測量系統的研究已成為當前航空遙感領域的研究熱點和發展方向，新型數字航空攝影機的應用必將為航空攝影測量技術帶來一次變革 ,并把我國航空攝影測量技術推向數字航空攝影時代。

參考文獻

[1] 李得仁,周月琴,金為銑.攝影測量與遙感概論.測繪出版社,1999.

[2] 李壽兵.航空攝影新技術推動數字攝影測量的發展.鐵路工程學報,2005.