基于PixelGrid及ADS100新型航攝儀的1∶2000 DOM生產(chǎn)

黃繪青，湯競(jìng)煌，李席鋒

（湖南省第三測(cè)繪院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

基于PixelGrid及ADS100新型航攝儀的1∶2000 DOM生產(chǎn)

黃繪青*，湯競(jìng)煌，李席鋒

（湖南省第三測(cè)繪院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

數(shù)字正射影像圖大規(guī)模的制作與應(yīng)用是基礎(chǔ)測(cè)繪發(fā)展的基本要求，現(xiàn)已為數(shù)字城市、不動(dòng)產(chǎn)登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)等提供有力的信息支持和保障。隨著航空遙感技術(shù)的快速發(fā)展，推掃式影像的應(yīng)用因其優(yōu)勢(shì)而發(fā)展迅猛，ADS100推掃式大幅面影像數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，減少了人工干預(yù)，降低了工作量，提高了生產(chǎn)效率。本文結(jié)合湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)項(xiàng)目，總結(jié)了ADS100推掃式影像正射影像圖的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制。該方法已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了驗(yàn)證，既能夠保證產(chǎn)品精度又能夠提高生產(chǎn)效率，對(duì)推動(dòng)不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)具有一定的借鑒意義。

1∶2000；DOM；ADS100；PixelGrid

數(shù)字正射影像圖簡(jiǎn)稱(chēng)DOM，是利用數(shù)字高程模型對(duì)遙感影像經(jīng)過(guò)逐像元進(jìn)行處理再根據(jù)圖幅范圍剪裁生成的影像數(shù)據(jù)。數(shù)字正射影像圖廣泛應(yīng)用于土地管理、城市建設(shè)與規(guī)劃、林業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、旅游、環(huán)境保護(hù)、水文、水資源等行業(yè)；是數(shù)字影像庫(kù)、城市三維、立體景觀地圖、虛擬現(xiàn)實(shí)等很多測(cè)繪新產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段生成DOM的方式有多種：?jiǎn)纹⒎旨m正、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)等。

隨著航空遙感技術(shù)的快速發(fā)展，推掃式影像的應(yīng)用日趨廣泛。徠卡公司2013年推出的ADS100是最新一代數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)，與其它傳感器相比，ADS100高精度的初始外方位元素大幅度減少了外業(yè)控制測(cè)量的工作量，提高了生產(chǎn)效率。0.8的基高比明顯提高了測(cè)圖作業(yè)中的高程精度，滿足了大比例尺測(cè)圖相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。PixelGrid系統(tǒng)是中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院研制的一款類(lèi)似“像素工廠”的新一代多源遙感數(shù)據(jù)一體化高效能處理系統(tǒng)，能夠全面實(shí)現(xiàn)對(duì)多種高分辨率衛(wèi)星影像和航空影像的攝影測(cè)量處理，其性能大大優(yōu)于常規(guī)的數(shù)字?jǐn)z影工作站，為快速處理海量數(shù)據(jù)提供了解決方法。

結(jié)合湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)要求與實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，本文闡述了基于PixelGrid攝影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)ADS100推掃式影像的1∶2000 DOM生產(chǎn)過(guò)程及質(zhì)量保證方法，摸索出適合該航攝系統(tǒng)的1∶2000 DOM作業(yè)模式，該方法已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了驗(yàn)證，它既能夠保證產(chǎn)品精度又能夠提高生產(chǎn)效率。

1 測(cè)區(qū)概況

測(cè)區(qū)范圍涉及湖南省瀏陽(yáng)市東北部區(qū)域，主要地形為丘陵和山地。影像數(shù)據(jù)源為2015年獲取的ADS100航空推掃式數(shù)據(jù)，測(cè)區(qū)面積約1700 km2，覆蓋航線19條，航攝方向?yàn)槟媳毕?，L1級(jí)數(shù)據(jù)約1.5 TB，項(xiàng)目任務(wù)為根據(jù)《湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)技術(shù)規(guī)定》要求，生產(chǎn)航攝范圍內(nèi)分辨率為0.2 m的1∶2000數(shù)字正射影像圖。

圖1 任務(wù)區(qū)航線結(jié)合圖Fig.1 Map of task area air route

2 基于ADS100推掃式影像的DOM生產(chǎn)工藝

湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)項(xiàng)目DOM生產(chǎn)以ADS100 L1級(jí)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，主要包括空三加密、DEM制作、正射糾正、鑲嵌、勻光勻色、分幅等流程，按照《湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)技術(shù)規(guī)定》生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)分幅的1∶2000數(shù)字正射影像圖，主要流程如圖2所示。

圖2 ADS100制作正射影像流程圖Fig.2 The workfow of DOM production based on ADS100

2.1 資料準(zhǔn)備

需要準(zhǔn)備的資料包括原始數(shù)據(jù)，控制成果，航線結(jié)合表等。原始數(shù)據(jù)為包括sup、odf、cam、tif格式影像的L1級(jí)數(shù)據(jù)?？刂瞥晒刂泣c(diǎn)點(diǎn)之記，控制點(diǎn)坐標(biāo)文件等。航線結(jié)合表包括航線索引圖，飛行方向，飛行架次等。

2.2 ADS100空三加密

2.2.1 加密工程建立

對(duì)原始航攝影像資料及像控資料進(jìn)行整理分析，在PixelGrid軟件的三線陣模塊建立加密工程，加載航帶數(shù)據(jù)，設(shè)置工程目錄、坐標(biāo)系統(tǒng)、控制點(diǎn)文件等參數(shù)。如圖3所示。

2.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

為了便于數(shù)據(jù)組織和管理，提高數(shù)據(jù)后處理效率以及精度，通過(guò)PixelGrid三線陣模塊對(duì)tif格式的影像進(jìn)行影像格式轉(zhuǎn)換、種子點(diǎn)人工量測(cè)和匹配格網(wǎng)數(shù)據(jù)生成等。種子點(diǎn)量測(cè)是在整個(gè)測(cè)區(qū)的每條航帶內(nèi)選擇幾個(gè)人工初始點(diǎn)，增加各航帶三個(gè)視角的匹配精度。每條航帶都需要量測(cè)種子點(diǎn)且不能太靠近邊緣，地形起伏比較大的地方也可多添加幾個(gè)點(diǎn)，每條航帶最少添加3個(gè)點(diǎn)。

2.2.3 影像區(qū)域網(wǎng)平差

區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算，調(diào)整或者刪除殘差大的點(diǎn)，計(jì)算至單位權(quán)中誤差小于1/2個(gè)像素。平差結(jié)果可打開(kāi)文本文件進(jìn)行查看和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，也可以通過(guò)圖示更直觀、方便的顯示平差結(jié)果。

2.3 數(shù)字高程模型匹配及編輯

PixelGrid系統(tǒng)采用基于多基線、多重匹配特征的技術(shù)，首先自動(dòng)提取和生成單航帶的DEM，然后拼接生成整個(gè)測(cè)區(qū)的DEM。但由于現(xiàn)實(shí)地物的復(fù)雜性，如陰影的存在、水體影像紋理的隨意性、樹(shù)木紋理的單調(diào)性以及人工地物的影響，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中雖然能實(shí)現(xiàn)較大程度的自動(dòng)匹配，但還是離不開(kāi)人工交互干預(yù)。

軟件提供了較豐富的編輯工具，針對(duì)不同的地形、數(shù)據(jù)情況進(jìn)行處理。在DSM成果基礎(chǔ)上，使用房屋過(guò)濾、三角網(wǎng)內(nèi)插等工具，對(duì)建筑物和道路等主要地物進(jìn)行處理，確保所有DEM格網(wǎng)點(diǎn)緊貼地面，能真實(shí)反映地面地形起伏情況。

圖3 ADS100空三加密界面Fig.3 Aerial triangulation interface of ADS100

圖4 房屋過(guò)濾前后對(duì)比Fig.4 Comparison before and after house fltering

2.4 影像正射糾正

基于空三加密成果和2.2中制作的DEM數(shù)據(jù)，在PixelGrid軟件的三線陣模塊中設(shè)置正射影像的地面分辨率、數(shù)據(jù)輸出路徑，對(duì)原始影像逐航帶進(jìn)行正射糾正，糾正的DOM數(shù)據(jù)按照分塊大小進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.5 影像鑲嵌勻色

正射糾正后，對(duì)每個(gè)航帶影像進(jìn)行勻色處理，使各航帶影像色彩、亮度及對(duì)比度大致一致。在DOM制作軟件中，自動(dòng)生成鑲嵌線，并對(duì)鑲嵌線進(jìn)行編輯和調(diào)整，鑲嵌線盡量避開(kāi)大型建筑物和影像差異較大的地方，不穿越房屋等地物。在城區(qū)高樓密集的區(qū)域，相鄰航帶間鑲嵌時(shí)難以繞開(kāi)房屋，拼接后影像存在房屋交叉現(xiàn)象，此時(shí)選取其中一條航帶的影像作為補(bǔ)充，以彌補(bǔ)航帶間影像拼接出現(xiàn)的房屋交叉現(xiàn)象。

3 精度評(píng)估

3.1 空三精度評(píng)估

按照《湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)技術(shù)規(guī)定》，空三測(cè)量精度要求如表（1）。

以任務(wù)區(qū)為例，主要地形為丘陵和山地，控制點(diǎn)及檢查點(diǎn)殘差均滿足要求，控制點(diǎn)及檢查點(diǎn)殘差如表（2）和表（3）所示。

表1 基本定向點(diǎn)殘差、檢查點(diǎn)誤差及公共點(diǎn)較差最大限值Table 1 maximum limit of basic orientation points residual error，checkpoint error and public point　　單位：m

表2 空三加密控制點(diǎn)殘差分布表Table 2 Distribution of Aerial triangulation control points residual error 　　單位：m

表3 空三加密檢查點(diǎn)殘差分布表Table 3 Distribution of Aerial triangulation check points residual error　　單位：m

3.2 DOM精度評(píng)估

為了檢測(cè)DOM幾何精度，采用外業(yè)實(shí)地布點(diǎn)、與大比例尺數(shù)據(jù)疊加檢查相結(jié)合的方法進(jìn)行精度評(píng)估，該測(cè)區(qū)基于ADS100生產(chǎn)的DOM幾何精度均符合技術(shù)規(guī)定。設(shè)計(jì)書(shū)對(duì)于使用ADS100推掃式影像制作DOM成果的精度要求是平面位置中誤差，平地、丘陵地區(qū)為實(shí)地±1.2 m，山地、高山地區(qū)為實(shí)地±1.6 m，最大誤差應(yīng)不超過(guò)中誤差的2倍。

4 影像后期處理

對(duì)影像模糊、錯(cuò)位、扭曲、變形、漏洞等問(wèn)題及現(xiàn)象，查找和分析原因，逐一處理；對(duì)模糊、失真、色調(diào)不均衡的地方逐塊進(jìn)行精細(xì)編輯，拉花情況較為嚴(yán)重的地方，檢查修改對(duì)應(yīng)區(qū)域的DEM，因DEM原因造成的需要重新進(jìn)行單片正射糾正，從而達(dá)到設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)具體生產(chǎn)任務(wù)，基于PixelGrid攝影測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)測(cè)區(qū)ADS100推掃式影像數(shù)據(jù)生產(chǎn)試驗(yàn)，順利完成1∶2000 DOM生產(chǎn)，通過(guò)外業(yè)實(shí)地檢測(cè)和對(duì)成圖結(jié)果精度的統(tǒng)計(jì)分析表明，運(yùn)用PixelGrid對(duì)ADS100推掃式影像處理生產(chǎn)1∶2000 DOM是可行的，既能夠保證產(chǎn)品精度又能夠提高生產(chǎn)效率。

圖5 數(shù)字正射影像成果Fig.5 Digital Orthophoto Map

/reference

［1］李錫偉，胡耀崇，關(guān)明.基于Inpho系統(tǒng)針對(duì)NAD83投影ADS100推掃式影像的DOM制作［J］.經(jīng)緯天地，2015，03:48-50.

［2］喬振民，李淼淼，江西善.基于Inpho在ADS80推掃式影像生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2013，36（08）:235-239.

［3］高立.ADS80航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2011（6）:212-214.

［4］王海濤等.徠卡ADS40/80 數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)［J］.測(cè)繪通 報(bào)，2009（10）:73-74.

［5］張彩仙.基于Inpho測(cè)量系統(tǒng)下ADS40數(shù)據(jù)的正射影像制作方法［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2010，33（10）:171-172.

［6］孫浩.基于PixelGrid系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)影像空三加密及影像圖制作［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2012，08:203-204+207.

［7］丁勇，周利平，司玉琴，嚴(yán)冰.利用PixelGrid軟件實(shí)現(xiàn)航空影像高保真高效率DSM的生產(chǎn)［J］.遙感信息，2015，03:85-88.

［8］孫冬梅，黃曉東，田秀東.利用資三影像及PixelGrid制作1∶10000 DOM精度初探［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2014，01:109-112.

［9］胡惠娟，張?jiān)虑?基于VirtuoZo數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的影像處理及DOM制作思路研究［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，28:1.

［10］張丹，郝亞?wèn)|.基于全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZo的DOM制作探討［J］.城市勘測(cè)，2009，03:68-70.

［11］湖南省不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)技術(shù)規(guī)定（修訂版）.湖南省國(guó)土資源廳，2015.

DOM Production of 1: 2000 Scale Based on Pixel Grid and ADS100 Push Broom Image

Huang Huiqing，Tang Jinghuang，Li Xifeng
（The Third Institute of Surveying and Mapping of Hunan，Changsha Hunan 410007）

Mass production and application of DOM is the inevitable requirement of basic surveying and mapping development.DOM has provide strong supporting and guarantee for digital city construction，major engineering construction，construction of real estate registration.With the rapid development of airborne remote sensing technology，the development of the push broom Image become more and more highlights.There are some advantages in the process of producing DOM based on ADS100 push broom Image .It reduces the human intervention，improves the production effciency，and reduces the workload.Combined with the projects of Real estate registration of Hunan province，we summarized the process of DOM Production of 1∶ 2000 scale based on ADS100 push broom image，and quality control methods.This method has been verifed in practical production，which can ensure product accuracy and can improve production effciency.It is of signifcant for promoting basic data construction of real estate registration.

1∶2000； DOM； ADS100； PixelGrid

P208

A

1672-5603（2016）02-073-6

*第一作者簡(jiǎn)介 黃繪青，男，1970年生，工程師，主要從事測(cè)繪地理信息技術(shù)研究工作。E-mail:168490806@qq.com

2016-4-21；改回日期：2016-5-10。