Virtuozo在數(shù)字天水地理空間框架DOM制作中的應(yīng)用

胡文欣

(三和數(shù)碼測(cè)繪地理信息技術(shù)有限公司，甘肅 天水 741000)

甘肅省天水市人民政府提出了建設(shè)數(shù)字天水的戰(zhàn)略目標(biāo)?！皵?shù)字天水”地理空間框架DOM制作主要利用高分辨率航空攝影像片、相機(jī)報(bào)告及相關(guān)文件和外業(yè)控制點(diǎn)測(cè)量成果，進(jìn)行空中三角測(cè)量、自動(dòng)內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向和平差計(jì)算，獲得空三加密成果。采集特征線特征點(diǎn)構(gòu)成三角網(wǎng)創(chuàng)建DEM，利用DEM對(duì)航片影像進(jìn)行數(shù)字正射糾正，通過對(duì)數(shù)字正射糾正的影像進(jìn)行拼接、色調(diào)調(diào)整、圖幅裁切，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖幅圖廓整飾，獲得數(shù)字正射影像圖產(chǎn)品[1-2]。

1 DOM制作流程

DOM制作主要包括方案設(shè)計(jì)與評(píng)審、航空攝影、飛行成果質(zhì)檢、外業(yè)像控采集、內(nèi)業(yè)空三加密、建立立體模型、匹配編輯DEM、數(shù)字微分糾正DOM、影像鑲嵌、勻色和分幅、成果質(zhì)量檢查、精度評(píng)定和整理提交[3-4]。

2 空三加密

在“數(shù)字天水”地理空間框架DOM制作中，采用Virtuozo進(jìn)行空三加密，以單獨(dú)實(shí)測(cè)控制點(diǎn)或?qū)崪y(cè)控制點(diǎn)+DGPS坐標(biāo)為基礎(chǔ)，以小數(shù)碼航片作為空三加密的原始數(shù)據(jù)，通過自動(dòng)匹配相關(guān)影像產(chǎn)生自動(dòng)匹配點(diǎn)，在此軟件下新建測(cè)區(qū)，設(shè)置相關(guān)測(cè)區(qū)參數(shù)。在新建測(cè)區(qū)文件夾下新建控制點(diǎn)文件和航帶文件夾，分別根據(jù)控制點(diǎn)性質(zhì)和精度進(jìn)行分組。對(duì)引入的航片進(jìn)行分析，輸入必要的相機(jī)信息文件和影像信息文件。由Virtuozo軟件自動(dòng)完成影像內(nèi)定向和相對(duì)定向，完成定向后檢查控制點(diǎn)的加密和精度是否符合設(shè)計(jì)要求，否則需在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位加連接點(diǎn)、控制點(diǎn)，把其他整個(gè)測(cè)區(qū)中未添加的點(diǎn)預(yù)測(cè)出來，通過人工干預(yù)方式在立體模型中對(duì)個(gè)別內(nèi)定向和相對(duì)定向的問題數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，反復(fù)調(diào)用PATB進(jìn)行結(jié)算，直至所有的加密點(diǎn)內(nèi)定向框標(biāo)測(cè)量誤差≤0.02 mm。

3 DEM采集

“數(shù)字天水”地理空間框架DOM制作生產(chǎn)中采用的是采集特征線、特征點(diǎn)的方法。在Virtuozo中導(dǎo)入空三加密成果，創(chuàng)建立體模型，采集特征線和特征點(diǎn)的方法構(gòu)成不規(guī)則三角網(wǎng)生成DEM，進(jìn)而對(duì)DEM進(jìn)行編輯。

3.1 DEM的編輯和拼接

在Virtuozo窗口下采集等高線、陡坎的坎上、坎下及道路邊線作為特征線，引入DEM編輯窗口，利用量測(cè)點(diǎn)內(nèi)插、匹配點(diǎn)內(nèi)插、道路推平等命令對(duì)DEM進(jìn)行編輯。在采集等高線時(shí)，山區(qū)等高距為2 m，平地和丘陵的等高距為1 m，對(duì)所有地形特征點(diǎn)、特征線進(jìn)行三維坐標(biāo)量測(cè)，除特征線外，還要注意與高程有關(guān)的其他要素的采集，如各種水岸線、森林區(qū)，在量測(cè)地形特征點(diǎn)、線的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加量測(cè)部分地形點(diǎn)，以保證DEM的精度要求，在采集完特征線后，依次采集高程點(diǎn)，采集完特征線和特征點(diǎn)后，在Virtuozo進(jìn)行拓?fù)錂z查，完成線自相交或線與線相交、點(diǎn)線矛盾、線矛盾的檢查，確定特征線和特征點(diǎn)的正確性。在工程瀏覽窗口中點(diǎn)擊DEM拼接，輸入相關(guān)參數(shù)和命令，系統(tǒng)自動(dòng)開始進(jìn)行影像拼接處理。處理完成后，系統(tǒng)會(huì)將不同誤差分布情況用不同顏色表示出來。

3.2 DEM的輸出

DEM的輸出是根據(jù)所采集的特征線、特征點(diǎn)數(shù)據(jù)生成DEM。DEM生成時(shí)格網(wǎng)間距為2 m×2 m，DEM的特征線和特征點(diǎn)必須在立體狀態(tài)下切準(zhǔn)地面，一般誤差允許在兩倍中誤差范圍內(nèi)。若出現(xiàn)部分的DEM特征點(diǎn)、特征線匹配超出誤差范圍或匹配不精確，應(yīng)在DEM編輯功能模塊下重新采集特征線和特征點(diǎn)進(jìn)行局部修改，以保證DEM的精度。

4 DOM的生成

利用編輯后的DEM和采用雙三次插值法對(duì)影像進(jìn)行糾正，生成單張DOM。在 Virtuozo下創(chuàng)建DOM產(chǎn)品，設(shè)置DOM的參數(shù)，“數(shù)字天水”地理空間框架DOM制作生產(chǎn)的DOM對(duì)應(yīng)的X方向間距和Y方向間距分別為0.2 m，沿影像邊沿和原始影像生成單張DOM，并對(duì)單張DOM進(jìn)行質(zhì)量檢查，如果有圖像處理缺陷，利用Virtuozo對(duì)影像進(jìn)行修補(bǔ)。

5 DOM鑲嵌與拼接

數(shù)字微分糾正后的單片正射影像，以空三加密區(qū)為單元生成DOM會(huì)存在一定的色差，加密測(cè)區(qū)影像接邊時(shí)，采取人工選取鑲嵌線的形式，采用arcgis軟件，鑲嵌線盡量沿著線狀地物方向、地形變化比較平緩的山谷、平地等地貌選取，避免不了交叉現(xiàn)狀地物時(shí)，不得垂直切斷線狀地物，可成一定角度進(jìn)行裁切，同時(shí)特別注意避開懸崖、陡坡、新建高速公路、堤壩等地形變化劇烈的區(qū)域。鑲嵌遇到高大建筑物、高架鐵路(公路)、立交橋等人工構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)根據(jù)航攝影像情況盡量選擇距像片邊緣較遠(yuǎn)的影像，以減小投影差對(duì)構(gòu)筑物平面精度的影響，確實(shí)無法避開時(shí)，必須保持構(gòu)筑物視覺上的連續(xù)性，不能有錯(cuò)開、扭曲、變形等現(xiàn)象。為了避免可能引起的像素錯(cuò)位，裁切區(qū)域可以使用2～4個(gè)像素的羽化。一個(gè)區(qū)域鑲嵌完成后，應(yīng)及時(shí)與相鄰區(qū)域進(jìn)行無縫接邊，接邊線應(yīng)選擇在控制點(diǎn)附近，嚴(yán)禁超出控制范圍接邊。

6 圖幅分幅

圖幅分幅依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)1∶2 000進(jìn)行分幅，圖幅編號(hào)按西南角圖廓點(diǎn)坐標(biāo)公里數(shù)編號(hào)，圖幅西南角坐標(biāo)公里數(shù)編號(hào)時(shí)，X坐標(biāo)在前，Y坐標(biāo)在后，取至 0.01 km，對(duì)圖框字體、圖廓等進(jìn)行整體修飾處理。

7 質(zhì)量檢查

DOM圖幅的檢查主要包括空間坐標(biāo)系、精度、影像質(zhì)量、接邊檢查等?？臻g坐標(biāo)系的檢查主要是DOM所采用的平面坐標(biāo)系統(tǒng)、高程基準(zhǔn)和所采用的地圖投影各參數(shù)是否符合有關(guān)規(guī)范要求。精度檢查包括DOM像點(diǎn)坐標(biāo)的中誤差。影像質(zhì)量檢查主要包括整張影像色調(diào)是否均勻，反差及亮度是否適中，影像拼接處色調(diào)是否一致，影像上是否存在斑點(diǎn)、劃痕或其他原因造成的信息缺失等現(xiàn)象。檢查接邊圖幅之間是否同注記一致，有無色差，影像有無錯(cuò)位現(xiàn)象，接邊的重疊區(qū)域不允許出現(xiàn)明顯的模糊和重影。

8 成果提交

數(shù)字正射影像圖成果的提交主要包括數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)文件、正射影像鑲嵌線數(shù)據(jù)文件、元數(shù)據(jù)文件、數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)文件結(jié)合表、質(zhì)量檢查記錄、質(zhì)量檢查報(bào)告和技術(shù)總結(jié)報(bào)告等。

數(shù)字正射影像圖以光盤為主要儲(chǔ)存介質(zhì)，也可以使用磁帶或磁盤等。成果外包裝上應(yīng)包括成果標(biāo)記、生產(chǎn)單位、分發(fā)單位等內(nèi)容，成果標(biāo)記應(yīng)包括成果名稱、所采用標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、成果分類代號(hào)、圖幅分幅編號(hào)、地面分辨率、最新生產(chǎn)等內(nèi)容。

9 結(jié)語

Virtuozo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)自動(dòng)化程度高，處理速度快，能夠進(jìn)行多幅圖的各種操作，自動(dòng)生成拼接線，實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)。要不斷開發(fā)與探索，完善軟件，為DOM的制作提供更好的平臺(tái)。