基于GEOWAY軟件大批量UCX航片快速制作正射影像的方法

張軍臣 周華 胡坤 梁建飛

摘 要：本文通過GROWAY軟件由立體模型自動匹配生成格網間距小、精度高的DEM，快速生成高精度正射影像，進而探索出快速生產大批量UCX航片無控正射影像的方法。

關鍵詞：UCX航片;空中三角測量;正射影像

0 引言

隨著我國航空航天事業的迅速發展，困難地區高清影像的獲取能力顯著增強，影像數據量呈幾何級數增長。影像成果直觀、更新速度快，對影像成果的需求也日益增長。如何有效縮短影像生產周期并快速的投入到應用，一直是影像成果應用追求的目標。筆者結合擔負任務的經驗，介紹了利用吉威公司GEOWAY CIPS軟件在無控條件下，快速制作航空正射影像的方法。

1 航片無控快速制作流程

1.1 數據準備

使用到的UCX影像，旁向重疊度達到了90%以上，在制作前首先要挑選片子，可以采用隔片選取的方式，能夠滿足任務需求。第一步需要整理原始影像數據。根據影像旁向重合度情況挑選出需要的影像。整理相機參數文件。包括像主點、焦距、影像寬高、畸變系數等信息，如果原始資料未提供相機參數文件，需要人工整理成軟件要求的格式（文件名為“camera.txt”）。

1.2 空中三角測量處理

無控的空中三角測量就是以航片本身的POS位置為基礎，在GEOWAY AT模塊下進行區域網整體平差，恢復像片的空間位置信息，求得所有影像的外方位元素。在像片數量較多的情況下，可將測區進行分區，總體把握原則如下：

（1）一個分區里影像文件不宜超過500-600張影像;

（2）不同航帶分區時，相鄰分區至少需要重疊一條航帶;

（3）同一航帶內進行分區時，相鄰分區需要至少重疊3-4張影像。

如果對不規則區域整體進行平差，不僅耗費時間巨大，而且會影響平差計算時的精度。因此，通常分區進行初始構網和自由網平差，并進行反復迭代運算，當運算達到精度后導出分區之間的連接點，生成連接點文件（connectTracks.txt），進行分區之間的接邊，再將各個分區工程匯總到到總工程中，完成整體空三加密，最后導出空三成果。

1.3 DEM數據處理

DEM數據是正射影像糾正的基礎，高精度影像需要高精度的DEM，采用立體模型匹配是生成DEM的主要方法。DEM數據生成是以空中三角測量加密的定向信息文件為基礎、自動恢復的立體模型為處理單元，通過密集匹配提取數字表面模型（DSM）點云文件，并通過進行點云抽稀、數字表面模型濾波和數字表面模型后處理，得到最終數字高程模型DEM。在生產過程中，利用GEOWAY CIPS軟件創建工作流，實現DEM全自動化生成。

1.4 DOM生成

DOM生成基于空中三角測量加密后的影像文件和DEM成果進行正射糾正，經過鑲嵌、勻光勻色、裁切分幅，獲得色彩均勻、紋理清晰的標準分幅正射影像成果。

2 主要試驗

2.1 數據情況

選擇九條航帶影像（共445張影像，243GB），長度約140公里，寬度約10公里的區域為例，由于測區整體飛行姿態不同，航線呈折線狀，所以分為2個分區，區域大部分坡度在6度～25度，高差在00m～1000m山地地形。

2.2 DEM處理

一般在航空影像DEM生產過程中建議使用工作流模式進行生產，優點在于可以全程自動完成，也可以手工逐步完成。第一步建立4個工程，分別密集匹配四個等級（1、2、4、8）點云;第二步對四個等級點云進行鑲嵌、去噪音、柵格化和DEM鑲嵌處理;最后對四個等級的DEM進行后處理生成最終的DEM成果。1級DEM為最高級別，約需10.2小時，地表匹配精度高，冗余數據多，濾波過程慢，后處理算法難度大，飛點或者毛刺多。8級DEM為最低級別約需2.1小時，地表匹配精度低，濾波過程快，后處理算法難簡單，地形有一定失真。2級和4級DEM用時基本接近，濾波后，整體比較平滑，毛刺較少，可以滿足使用需求，2級DEM精度略好于4級DEM。

2.3 正射影像糾正

將數字線劃圖與4種方式糾正影像成果疊加進行精度檢查，1級DEM糾正的影像個別位置有變形、拉花等現象，8級DEM糾正的影像個別位置有變形、拉花等現象，且精度較差。2級DEM和4級DEM糾正的正射影像無明顯不接邊、變形等情況，影像成果基本滿足精度要求，可作為正射影像成果和影像判繪的成果資料，2級DEM糾正的影像精度略好于4級DEM。

2.4 試驗結論

試驗證明2級和4級為最佳匹配等級，既快速生產又能滿足精度。如果需要對DEM編輯時，2級和4級從數據冗余大小、匹配精準度而言，也是最優數據。軟件具備二維編輯功能，主要是針對由于DEM不平滑、遮擋和高程異常等導致正射影像扭曲、拉花、變形的區域進行快速編輯，處理效率高，通過Terrain一體化地形編輯軟件進行編輯，能快速準確生成DEM成果。一般建議采用2級和4級匹配DEM進行正射糾正，既保證了數據處理效率，有保證了成果精度。

3 結束語

本文基于GEOWAY軟件，采用自動匹配DEM的方法，實現大批量UCX航片快速制作正射影像。精度達到相關比例尺的精度要求，可作為成果資料使用，技術方法對其他影像快速生成正射影像具有極大的參考性，對影像成果的應用有著重要的意義。

作者簡介：張軍臣（1987-），男，新疆烏魯木齊人，本科學士，助理工程師，從事攝影測量與遙感專業工作。