基于INPHO軟件的快速空三加密方法

張小朋，余 娜

（1.武漢中測晟圖遙感技術有限公司，湖北 武漢 430223；2.湖北省地圖院，湖北 武漢 430071）

基于INPHO軟件的快速空三加密方法

張小朋1，余 娜2

（1.武漢中測晟圖遙感技術有限公司，湖北 武漢 430223；2.湖北省地圖院，湖北 武漢 430071）

對INPHO軟件的空三加密流程和方法進行了探討，從控制點量測、測區分區匹配、空三精度檢查等方面進行空三加密實驗，總結了快速高效完成空三加密工作的方法。

數碼影像；INPHO軟件；空三加密；方法技巧

空三加密是數字攝影測量產品生產的關鍵工序，影響著航測產品的生產效率與質量[1,2]。其核心內容是依據相片上的像點坐標，用攝影測量的方法解求測區中所有影像的外方位元素，并基于攝影過程的幾何反轉，重建可量測的幾何立體模型，然后解求出地面點的空間坐標[3]。

傳統的空三加密，對控制點的數量和分布要求嚴格，需要大量的人工操作，生產效率低[4]。隨著GPS技術的發展，利用GPS/IMU輔助空三加密能在滿足加密精度要求的基礎上，最大程度地減少或不使用地面控制點，大大提高了空三加密效率[5]。目前，國內學者對不同軟件采用GPS/IMU輔助空三加密進行了實驗，實驗結果表明，在數據預處理、空三匹配、人工干涉消除點位相關粗差以及精度檢查等生產環節上仍需較長時間[6,7]。

INPHO是歐洲著名的數字攝影測量系統，由德國Ackermann教授研發，用于空三加密處理的模塊為MATCH-AT[8,9]，具有較強的自動點匹配能力和高精度的點位預測能力[10]。

本文以我國南方某縣為研究區域，探討和研究了應用INPHO軟件進行空三加密時提高效率的方法和技巧。

1 INPHO空三加密流程

1.1 數據準備

需要準備的數據包括多光譜數碼影像、相機文件、POS數據（X、Y、Z、Omega、Phi、Kappa等影像初始外方位元素，坐標通過坐標轉換和高程擬合后轉為2000國家大地坐標系）、外控成果（包括電子檔和紙質版的點之記、控制點點號與坐標對照表）。

1.2 空三加密流程

空三加密流程包含如下步驟：

影像預處理：在Application Master下的Image Commander模塊中生成影像金字塔。

創建工程：主要包括相機文件參數輸入、影像導入、POS數據和控制點數據導入、測區航帶建立等。

空三匹配：在MATCH-AT中選擇“Automatic tie point extraction with adjustment of block”設置好Edit中的各項參數，點擊Run即可進行連接點的匹配工作。

控制點量測：該步驟可根據實際作業的需要進行安排，主要有左右片量測同名像點和立體量測兩種方式。

空三平差：根據設置的平差參數對全區進行光束法區域網平差解算。

精度檢查：平差完成后，首先通過平差結果文件查看模型連接點和控制點的精度，然后在立體環境下進一步檢查二者精度，對不滿足精度要求的模型連接點和控制點進行調整，直至滿足精度要求，最后導出平差結果統計報告。

控制點量測、空三平差和精度檢查這3個步驟要循環進行，直至模型連接點和控制點精度滿足要求。

INPHO軟件空三加密流程如圖1所示。

圖1 INPHO軟件空三加密流程

2 INPHO空三加密作業效率提高方法探討

2.1 控制點量測

INPHO軟件空三加密有兩種控制點量測方案（見圖2）：方案一是在模型連接點自動匹配前，人工量測所有控制點，然后進行測區模型連接點的自動匹配；方案二是在模型連接點自動匹配前，在測區邊緣及中部均勻地加入少量控制點，待測區模型連接點自動匹配完成后作一次區域網平差，再根據軟件自動預測點位的方式添加剩余控制點。本文針對上述兩種方案在攝區中選取加密分區1（圖2）進行對比研究，該區域包括影像1 069張，控制點91個。

從表1可知，兩種方案中的模型連接點和控制點的精度都符合作業要求，且平均誤差、最大誤差、最小誤差基本相同。但第二種方案中有1/2以上的控制點是根據軟件自動預測點位添加的，與第一種方案相比，減少了根據點之記逐個查找點位并添加控制點的人工作業量。實驗結果說明，在同樣數據條件下，采用第二種方案將大大提高INPHO空三加密作業效率。

圖2 不同控制點量測方案

表1 不同控制點加點方案空三加密結果

2.2 分區二次匹配

利用INPHO軟件進行空三加密時，針對匹配空洞有兩種解決方法：一是將空洞區域劃出作為加密區的子區進行二次匹配，并將二次匹配的結果疊加到整區空三匹配結果中去；二是將空洞區域劃出作為獨立加密區進行二次匹配。本次選取攝區中加密分區2（圖3）進行實驗。

圖3 測區中匹配空洞區域

如圖3所示，橢圓形標記區域存在匹配空洞。經分析，其原因是空洞區域POS精度不高且地形復雜。針對上述情況，將空洞區域從加密分區2中劃出作為一個子區（見圖3），刪除子區內POS數據，在區域內影像的標準點位添加同名像點，然后進行二次匹配。通過對比發現，二次匹配后點密度大大增加，不再有匹配空洞，而且點位分布均勻（見圖4）。將分區匹配結果疊加到整個加密分區匹配結果中，對全區進行空三精度檢查，控制點和模型連接點精度均達到要求。此方法較方法二省去了接邊工作和后期航測產品生產中的重復性編輯工作，減少了數據運算量和人工作業量，提高了在匹配空洞情況下的空三加密效率。

圖4 分區二次匹配

2.3 空三精度檢查

自動匹配處理完成后，可通過空三平差結果文件查看模型連接點和控制點的精度。但空三平差結果會受到平差參數設置的影響，因此還需在立體環境下檢查空三精度。

國內普遍使用的空三軟件有MapMarix、Geolord-AT、PixelGrid、Jx4等，其中部分軟件空三加密功能較強，但缺少立體查看功能，需將空三結果轉入到其他軟件中才能實現空三精度的立體檢查；部分空三軟件帶有立體查看功能，但需要經過較長時間的立體恢復過程[6,7]。INPHO軟件下的DTMaster模塊具有強大的立體查看功能，無需空三加密成果格式轉換、導入和立體恢復就能進行立體查看和人工標記，同時還能將檢查結果進行多種格式的輸出，便于后期數據分析。

以加密分區2（圖3）自動匹配結果為實驗數據，本文提出了一種比較高效的空三精度立體檢查方法，即按照測區模型連接點是否存在整體性上浮或下沉、立體模型是否存在視差、控制點是否在準確的點位上、相鄰測區空三接邊精度是否超限的順序進行立體檢查，如前一項不符合精度要求，則表明空三加密精度超限，無需進行后續檢查，直至所有檢查項全部滿足空三加密精度要求。

具體檢查內容為：①模型連接點是否存在整體性上浮或下沉。②立體模型是否存在視差。以上兩項重點檢查加密分區外圍、模型連接點分布較少地區，如房區、大片水域分布區等。③控制點是否在準確的點位上。可在DTMaster模塊中新建矢量圖層，對檢查結果進行標記，輸出標記結果并與控制點原始數據進行對比分析。④相鄰測區空三接邊精度是否超限。INPHO中沒有區域網接邊功能，通常的做法是在區域網中人工選一些點并記住這些點的位置，然后在相鄰區域網中找到這些點的位置并一一添加，使之成為同名點，然后分別對兩區域網進行平差，結果合格后再人工比較這些同名點的大地坐標，同名點之間的差值即為兩相鄰區域網加密精度值[11,12]。對此，本文提出一種更為簡單的方法，即將測區區域網的模型連接點作為檢查點引入到相鄰測區中，通過兩個測區相同連接點點位對比量測即可獲得接邊差值。

綜上可知，在INPHO軟件的DTMaster模塊中進行空三精度立體檢查能減少檢查時間，提高空三加密效率。

3 結 語

以數碼影像為數據源，采用INPHO軟件進行空三加密處理，探討和總結出INPHO軟件提高空三加密作業效率的3點方法：

1）控制點量測。在進行模型連接點自動匹配前先量測部分控制點，待匹配完成后根據軟件預測加入剩余控制點，這種作業方法較匹配前人工添加完所有控制點所花費的人工作業時間少，而兩者的空三加密精度基本相同。

2）測區分區匹配。模型連接點自動匹配完成后，針對匹配空洞，需檢查空洞區域POS精度、控制點精度以及地形情況，然后對空洞區域進行重新分區匹配，并將匹配結果疊加到整區空三加密結果中去，無需作為單獨加密區，避免了不同加密區間的接邊工作。

3）空三精度檢查。在INPHO軟件中進行空三精度的立體檢查，按照全區模型連接點和控制點是否有整體上浮和下沉、立體模型是否存在視差、控制點是否在準確的點位、不同測區是否存在模型接邊差的檢查順序，可大大提高空三加密精度檢查效率。

[1] 楊莉.POS輔助下Inpho軟件空三加密研究及精度分析[J].科技創新導報,2013(11):25-26

[2] 高文革,范永杰,宋倩,等.空三加密在數字攝影測量中的精度分析[J].山東國土資源,2010,26(12):26-33

[3] 張劍清,潘勵,王樹根.攝影測量學[M].武漢:武漢大學出版社,2003

[4] 李偉,張鵬.GPS輔助空中三角測量原理及其應用[J].安徽農學通報,2007,13(14):74-75

[5] 王國民.淺析航測內業自動空中三角測量應用技術[J].城市地理,2015,16:280

[6] 謝蘇寧,胡慶偉.Geolord-AT空三加密成果導入VirtuoZo的方法與技巧[J].城市勘測,2009(4):65-68

[7] 嚴麗,王曉華.淺談航空攝影測量Mapmatrix軟件與JX-4C軟件的對比分析[C].第十五屆華東六省一市測繪學術交流會,日照,2012.13-14

[8] 胡海友.基于Inpho的空三加密及正射影像制作方法研究[J].鐵道勘察,2013,6(6):12-15

[9] 曾文波.利用Inpho軟件制作數字正射影像圖[J].地理空間信息,2014,12(4):158-159

[10] 杜明良.INPHO的MATCH-AT模塊在大比例尺加密中的應用[J].浙江測繪,2011,4(4):48-50

[11] 徐曉峰,鄒學忠. MATCH-AT與Geolord-AT空三加密的深度對比分析[C].第十五屆華東六省一市測繪學術交流會,日照,2012.17-18

[12] 徐曉峰,朱海霞,黃健.淺析Inpho空三加密在新一輪基礎測繪中的應用[C].江蘇省測繪地理信息學會2014年學術年會, 南京,2014.12-16

P231

B

1672-4623（2016）10-0075-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.022

張小朋，碩士，主要從事攝影測量方面的工作。

2016-02-01。

項目來源：武漢市科學技術局資助項目（關鍵技術攻關項目）。