Inpho軟件基于lidar數據的DOM生產研究

□ 袁如金王菲菲

（1.黑龍江地理信息工程院，黑龍江哈爾濱150081；2.武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北武漢430079；3.黑龍江省海天地理信息技術股份有限公司，黑龍江哈爾濱150025）

Inpho軟件基于lidar數據的DOM生產研究

□ 袁如金1，2王菲菲3

（1.黑龍江地理信息工程院，黑龍江哈爾濱150081；2.武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北武漢430079；3.黑龍江省海天地理信息技術股份有限公司，黑龍江哈爾濱150025）

隨著信息技術的發展，數字正射影像圖（DOM）的應用越來越廣泛，而lidar數據也已經成為地面模型數據的一個重要來源。如何利用lidar數據制作高精度的DOM成為我們研究的一個方向。本文主要介紹了INPHO數字攝影測量系統的基本功能模塊和lidar點云數據的特性，提出利用lidar數據進行DOM的制作生產方法。

INPHO；DOM；LIDAR

引言

數字正射影像圖（Digital Orthophoto Map簡稱DOM）是利用高程模型對航空航天像片進行數字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數字正射影像集。DOM作為重要的4D產品之一，在人類生產生活中有著越來越廣泛的應用，特別是在應急需要的時候，DOM具有精度高、信息豐富、直觀逼真、現實性強、獲取便捷等優點，為各類應急需要提供可靠依據。本文將以攝影測量工作站Inpho為基礎，結合歐洲比利時影像項目介紹利用lidar數據制作DOM的方法及流程。

1.Inpho軟件簡介

Inpho數字攝影測量系統是國際上著名的數字攝影測量系統軟件之一。它包含空三加密、數字地面模型匹配、及數字正射影像糾正、影像拼接、激光雷達數據處理等系列軟件。它采用模塊化設計，它包含項目管理模塊inBLOCK，空中三角測量模塊MATCH-AT，地形建模模塊MATCH-T DSM、DTMaster、SCOP++，正射影像處理模塊OrthoMaster、OrthoVista。其中大部分主要模塊通過主程序ApplicationsMaster進行管理。

Inpho支持對多種航空影像的處理，如來自模擬相機的掃描影像、來自DMC、DSS、UltraCam等框幅式相機的影像以及ADS40推帚式傳感器等。本文介紹是以50 Mpix數碼相機航片為例。

2.Lidar介紹

LIDAR（激光雷達）即LightDetectionAnd Ranging，大致分為機載和地面兩大類，其中機載激光雷達是一種安裝在飛機上的機載激光探測和測距系統，可以量測地面物體的三維坐標。機載LIDAR數據經過相關軟件數據處理后，可以生成高精度的數字地面模型DTM、等高線圖，具有傳統攝影測量和地面常規測量技術無法取代的優越性，使航測制圖如生成DEM、等高線和地物要素的自動提取更加便捷。本文利用的是未經分類的lidar點云數據，雖然未經分類，但是地面點精度也都具有非常高的精度，在一定程度上能節省高程數據獲取的時間，提高DOM制作的效率。

3.項目信息

本項目主要是為了完成歐洲比利時特定區域的DOM正射影像制作任務。該項目航片獲取采用50 Mpix數碼相機（焦距，35.0368mm；像幅，49.056*36.792），總數 13萬片左右。高程數據以客戶提供僅分類了建筑物的lidar點云數據為主，制作地面分辨率0.1M的DOM影像圖。考慮到項目工期和客戶要求，我們采用采用Inpho軟件進行DOM生產，經過我們精度檢查和客戶確認，制作出的DOM，滿足客戶精度要求。下面將我們在該項目中的工作流程做一下介紹。

4.基于lidar數據的DOM生產流程

本文主要結合歐洲比利時影像項目，來說明利用lidar數據制作DOM的流程。根據航空影像的不同，Inpho的DOM制作過程會有一定的差別，一般來說Inpho的DOM生產流程如下圖1所示：

圖1 DOM生產流程

4.1 創建工程

在正式開始DOM制作之前，我們需要創建PRJ工程文件，這需要準備工程文件所需要的信息：

1）相機檢校報告，包括相機的焦距、像幅、像元大小、主點偏移PPA或PPS及畸變差等參數。

2）生產區域的航空影像數據。

3）像控點成果數據。

4.2 高程數據制作

高程數據制作處理需要利用到Inpho的SCOP++和DTMaster模塊以及DTMToolkit工具。Inpho支持對多種格式的地形數據處理，如常見的AutoCAD DXF、ArcGIS Shapefile、ArcGIS TIN，柵格數據GeoTIFF和BIL、點云數據las等，并能夠將這些格式的數據轉化為Inpho的DTM數據格式。

本項目采用的是剔除建筑物數據的lidar點云數據來作為高程數據，雖然地面點的精度都非常高，能滿足DOM制作的要求，但是其未經過分類處理，存在較多的非地面點，對DOM的精度也存在一定影響。所以本項目主要從兩個方面來解決這類問題：一是通過SCOP++模塊，對lidar數據轉換出來的DEM格網數據進行內插、濾波等多種應用和管理，在平面環境下對DTM數據進行檢查、編輯，使未經分類的lidar數據滿足DOM生產要求。二是，經一次糾正后，檢查影像存在的變形、錯位等問題，對存在問題的區域進行標記，在立體環境下更新該區域的DTM數據，然后和編輯完的lidar數據聯合使用，對存在變形、錯位的影像進行二次糾正。

4.3 正射糾正

正射糾正是利用OrthoMaster通過利用影像的外定向參數和高程數據，對影像進行正射糾正。

在開始正射糾正之前，我們可以設置每片影像的糾正區域和影像之間的重疊度，同時，根據項目需要，可以指定整個測區需要成圖的范圍（AOI：area of interest）。

本項目要進行兩次糾正，一次是lidar數據為基礎的一次糾正，然后檢查糾正出來的影像的變形、錯位等情況，并對存在問題的區域進行立體更新DTM，然后進行二次糾正。

4.4 影像勻色

本項目由于受到航空攝影條件的影響（像幅小、航線多、周期長），獲取的航空影像在輻射強度、色彩、亮度等指標上均有一定的差異。因此，我們要利用OrthoVista對影像進行勻光勻色處理，減少輻射強度變化的影響、減少熱點效應、進行大面積的色彩和亮度平衡、調整色彩和對比度、改正局部的輻射錯誤等，使整個測區影像顏色的強度、對比度、色度、飽和度基本均勻。

4.5 影像鑲嵌

在Inpho中，影像鑲嵌也是由OrthoVista模塊來完成。OrthoVista提供了多種生成鑲嵌線的方法和參數，根據項目的具體情況，選擇智能鑲嵌的方法生成測區的鑲嵌線。然后利用SeamEdit對自動生成的鑲嵌線進行編輯，處理穿越高架地物、陰影、房屋等地物的地方，并針對鑲嵌線兩邊有顏色差異的地方進行編輯，盡量避免顏色差異的出現。

4.6 影像裁切

利用編輯完的鑲嵌線，在OrthoVista里面導入測區相應的裁圖圖框，即可獲得指定的DOM產品。

5.基于lidar數據制作DOM的技術要點

利用lidar數據進行DOM生產過程中，最終DOM產品的精度和質量體現在生產流程中的各個環節。但是高程數據的處理、檢查和編輯對影像的質量存在至關重要的作用，項目生產中需要不斷試驗、總結，以達到項目生產時間和DOM產品精度的均衡。針對Inpho的功能特點利用lidar數據制作DOM有如下幾個需要注意的地方：

1、在高程制作過程中，高程數據的精度直接決定了DOM產品的精度。因此，在采用沒有進行分類的lidar數據作為高程數據的時候編輯、檢查顯得尤為重要。一次糾正后的檢查和DTM數據的更新都對高程數據的精度有著較大影響，一定要認真仔細，這樣才能提高高程數據的整體精度水平。

2、對于高架的地物，如橋梁等，在更新DTM時，采集它們的三維輪廓線，加入到高程數據里面，這樣對糾正出來的高架地物的平面精度會有較大的提升，可以減輕后期處理工作量，提高效率。

3、勻光勻色需要用到OrthoVista中的RadiometrixEditor工具來進行人為調整。調色要遵循“先整體后局部”的策略，先對測區整體進行調整，然后針對個別差異進行局部調整。對于整體差距不大、以及有規律性的輻射強度變化（如一條航線偏亮、一條偏暗這樣重復出現的情況）可以通過OrthoVista勻色的參數設置，使勻色后的影像滿足要求而不需要過多的人工干預調整。

4、鑲嵌線自動生成時，需根據測區情況，定義不同的方式。采用“Feature Detection”的方法生成的鑲嵌線能夠避開絕大部分高于地面的物體（如房屋、橋梁、密集樹木等），但是計算機處理時間較長；采用“Adaptive Feathering”方法并指定測區的性質（如農村、城市、還是城鄉結合）來判定建筑物的密集程度，可以快速得到精度不錯的鑲嵌線。鑲嵌線編輯時，要盡量沿著線狀地物，避免大的顏色差異，不要穿越房屋、橋梁、汽車、陰影等高架或移動中地物，這樣能減輕后期編輯工作量，大大提升DOM制作的效率。

6.結語

Inpho作為國際著名的數字攝影測量系統在DOM的制作上面有著較大的優勢，lidar數據作為目前快速獲取高精度高程數據的方式，也越來越多的得到大家的廣泛關注和應用，兩者有效的結合能高效、高質量的完成DOM制作，在測繪產品的快速生產中可以發揮較大的作用。

【1】張祖勛等.數字攝影測量學[M].武漢大學出版社，1997.

【2】戴小真.基于INPHO系列軟件的數字正射影像圖的制作[J].現代測繪，2007，30（5）: 27-29.

【3】姜琳琳等.LIDAR數據結合特征線獲取高精度DEM及DOM[J].黑龍江工程學院學報，2009，23（2）:32-35.

【4】賈玉明，雷鳴，侯紅松.LIDAR機載激光雷達數據制作DEM原理分析[J].大眾科技，2007，（8）:79-80.

【5】馮梅，鐘斌.基于LiDAR點云自動生成等高線的方法研究[J].測繪與空間地理信息，2012，35（6）：87-90.

袁如金（1981年——），男，湖北枝江人，工程師，測繪工程專業碩士研究生，主要從事航測內外業項目技術及生產管理工作。

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2095-7319（2014）04-0075-05