基于IPS的正射影像生產方法及質量控制

徐雪平

(安徽省第一測繪院，安徽 合肥 230031)

1 正射影像圖的研究意義

用線劃圖表示實際的地物地貌通常并不十分直觀，而航空影像或衛星影像才能最真實客觀地反映地表面的一切景物，具有十分豐富的信息。

數字正射影像圖與傳統的影像地圖及地形圖相比，有6個基本特點：(1)有豐富信息，比較直觀；(2)能局部開窗放大或縮小，能很好的判讀和測量；(3)制作及更新快速便捷，周期短、現勢性強：(4)可用做背景層和其他專題要素套合，生成綜合數字正，射影像地形圖或各種專題數字正射影像圖；(5)與其他測繪數字產品疊加復合后，產生多種新的復合數字產品；(6)便于保存，同時不易受時間和環境的影響。

2 國內外正射影像圖制作發展概況

隨著新技術的發展，尤其是計算機技術的廣泛應用，一些原有的生產技術和手段逐漸地被計算機技術所取代，取而代之的是數字信息和產品。正射影像的制作經歷了光學機械類型->函數解析類型->電子數字類型的過程，發展到計算機數字微分糾正。

數字微分糾正：利用內定向參數和外方位元素及數字高程模型，按照一定的數學模型利用控制點解算，獲取正射影像。整個過程就是將影像按像元逐一進行糾正，使用數字方式處理，就是實現兩個二維圖像之間的幾何變換，糾正時首先要建立原始圖像像元與糾正后圖像像元之間的幾何坐標對應關系，然后進行灰度內插。

3 DOM的應用

數字正射影像地圖是一種新型的基礎數字測繪產品，具有廣泛的應用前景。如：農村土地確權發證基礎底圖、土地執法監察的依據、專題信息提取與數據更新、秸稈禁燒的執法依據、城市規劃、環境分析以及三維景觀建模等，還可以用CAD等多種應用軟件直接在數字正射影像數據上進行規劃或設計，形成以DOM為基礎的新產品：數字正射影像地形圖、其他專題數字影像圖。

4 利用ICAROS IPS3.1制作DOM

IPS3.1(Icaros Photogrammetric Suite攝影測量工作站)是卡洛斯公司推出的全數字攝影測量工作站系統，它能夠快速、 準確地處理航拍圖像數據，其中包括大飛機航拍數據和飛行姿態不穩定的無人飛機拍攝的相片數據。流程圖如圖1所示。

圖1 DOM制作流程圖

4.1 空三加密

(1)數據準備：航片數據、相機參數、控制點文件提前準備，整理POS數據格式。

(2)打開Solution Manager3.1.0.35程序，建立空三工程。

(3)自動匹配相對定向點，進行自由網平差，剔除粗差點，分布不均勻處人工加點，直至滿足相對定向精度要求。

(4)導入控制點，逐點修測之，無立體量測功能，所有同名點航片同步放大縮小，肉眼判選同名點位置，山區有些點位非常難選，高程精度差。

平差精度檢測報告如表1所示。

表1 空三加密精度檢測報告

4.2 DEM生產

自動生成精細DSM比較慢，只能進行濾波，無法立體修測，不能用來制作1∶2000DOM。而對于應急項目快速成圖，可以自動生成粗略DSM，速度非常快。本試驗采用借助全數字攝影測量系統，導入空三，立體采集DEM。

4.3 DOM 生產及拼接裁切

(1)引入全數字攝影測量系統立體采集的DEM，轉換格式，進行正射糾正，得到單片正射影像圖。

(2)打開StitchMe3.0.2.4程序，創建正射影像拼接工程，并自動生成拼接線。自動生成的拼接線已經自動規避高層建筑，橋梁等，全測區瀏覽檢查拼接線，只需選修部分不合理拼接線,絕大部分拼接線無需修測。拼接線修測非常方便。

拼接線修測后，設置勻光勻色參數，輸出小于2 G的中等大塊圖同時完成了勻光勻色處理。對中等大塊圖查拼縫，處理高架路高架路橋錯位等，最后借助ERDAS按圖廓元素輸出單幅圖。

4.4 精度統計

DOM精度統計如表2所示。

4.5 利用ICAROS IPS3.1制作DOM優缺點

(1)空三加密：解算能力強、匹配算法強、速度快，對影像旋偏角等要求低，可以處理形狀、位置、畸變、投影變形差不一致的同名影像，匹配的點的數量和質量高。可不依賴IMU或POS精度，支持GPS漂移、局部丟失、像主點落水等數據處理。分網、合網、原網基礎上加減航片以及接邊處理也都非常方便。不能立體觀測人工點，可滿足制作數字正射影像圖的精度要求，但精度略低，無網間接邊功能。

表2 DOM精度統計

(2)自動匹配生成精準DSM/DTM非常慢，易出錯，而且不能立體修測DEM，一般只能利用已有DEM或者借助全數字攝影測量系統，導入空三，立體采集DEM。

(3)StitchMe模塊自動匹配生成的拼接線智能化高，已經自動規避高層建筑、橋梁等，少數拼接線需要編輯，而且編輯功能非常方便，勻光勻色效果也很好。但對輸入輸出影像有要求，輸入影像要小于900 MB，輸出的影像為有一定重疊小于2 GB中等大塊圖，其實如此設計也是為了能利用PHOTOSHOP軟件打開檢查拼縫，處理建筑物壓蓋、高架路橋錯位等問題。輸出的影像也可以是直接引入圖廓元素輸出標準圖幅影像，但后期對小圖檢查處理拼接縫，則會導致非常多接邊處理問題。

5 展望

(1)會不會有更好的算法，如何能快速自動匹配得到滿足精度要求的DSM/DTM，而且盡量少的人工修測。(2)找到高效的圖像匹配算法，自動生成的拼接線能更加智能化，盡量避開建筑物、橋梁或其他建筑，幾乎無需人工修測拼接線。(3)有沒有方法可以解決人工檢查修改拼接縫問題。