基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的DOM生產(chǎn)探討

王志剛

摘 要：近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)科技水平的提升。科技的進(jìn)步促進(jìn)航空航天傳感器的不斷發(fā)展，高分辨率的遙感衛(wèi)星影像和航片已成為許多項(xiàng)目的重要數(shù)據(jù)源，而遙感數(shù)據(jù)自動(dòng)處理系統(tǒng)的應(yīng)用和多核CPU并行計(jì)算技術(shù)極大地提高了數(shù)字正射影像（DOM）的生產(chǎn)效率，縮短了DOM的成圖周期。本文就基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的DOM生產(chǎn)展開探討。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);遙感;DOM;生產(chǎn)

引言

近些年來(lái)，無(wú)人機(jī)作為傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量的補(bǔ)充手段在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，特別是在小區(qū)域影像獲取、困難條件地區(qū)的高分辨率數(shù)字化成圖等方面成果顯著。越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于國(guó)家搶險(xiǎn)救災(zāi)、地理國(guó)情普查、影視劇拍攝、數(shù)字城市建設(shè)、城市管理以及測(cè)繪測(cè)量等領(lǐng)域。而數(shù)字正射影像（DOM）這種具有豐富紋理信息和幾何屬性的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品，其制作技術(shù)在最近幾十年取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。

1 制作無(wú)人機(jī)數(shù)碼數(shù)字正射影像圖（DOM）的流程

（一）前期準(zhǔn)備。在外業(yè)飛行之前，收集與航空攝影測(cè)量相關(guān)的項(xiàng)目區(qū)資料及圖件，申報(bào)航空攝影測(cè)量飛行空域，選擇晴好天氣進(jìn)行航飛。并根據(jù)成果資料的要求，提前規(guī)劃設(shè)計(jì)好飛行航線以及飛行高度等內(nèi)容。（二）自動(dòng)匹配規(guī)則設(shè)置首先，制作DOM數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配規(guī)劃。一方面，獲取衛(wèi)片影像的有效范圍。匹配規(guī)劃的前提條件就是獲取衛(wèi)星影像的有效范圍。另一方面，通過(guò)手動(dòng)操作的方式實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星影像的文件名確定全色與多光譜的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系并制作影像配對(duì)規(guī)劃文件Mosaic.mdl。（二）外業(yè)飛行及控制工作。在外業(yè)飛行時(shí)，應(yīng)注意飛行安全以及飛行質(zhì)量，完成飛行任務(wù)后，應(yīng)在外業(yè)第一時(shí)間對(duì)飛行成果進(jìn)行初步檢查，對(duì)出現(xiàn)漏飛和影像質(zhì)量差的情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。外業(yè)像控應(yīng)布設(shè)在明顯地物上，方便內(nèi)業(yè)處理。（三）內(nèi)業(yè)數(shù)字正射影像圖（DOM）生產(chǎn)。主要介紹一下DOM內(nèi)業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)流程和步驟。（1）空三加密?？杖用芄ぷ魍ǔ２捎肐NpHO數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量處理系統(tǒng)的MATCH-AT空三模塊，通過(guò)光束區(qū)域網(wǎng)整體平差，得到加密點(diǎn)坐標(biāo)成果及相片外方位元素?？罩腥菧y(cè)量加密的所有控制點(diǎn)的精度應(yīng)滿足：相對(duì)定向連接點(diǎn)上下視差中誤差不大于2/3個(gè)像素，最大殘差不大于4/3個(gè)像素。內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)對(duì)附近野外控制點(diǎn)的平面位置中誤差、高程中誤差不應(yīng)超過(guò)表1規(guī)定。（2）數(shù)字高程模型（DEM）與數(shù)字正射影像圖（DOM）生產(chǎn)在INpHO軟件系統(tǒng)中，導(dǎo)入空三成果恢復(fù)立體模型，利用系統(tǒng)的自動(dòng)匹配功能，生成高精度的數(shù)字表面模型（DSM），并設(shè)置參數(shù)進(jìn)行保留山體、去除房屋、提取水域等，同時(shí)導(dǎo)入采集的特征點(diǎn)、線文件，對(duì)DSM進(jìn)行修正得到反映地面特征的DTM數(shù)據(jù);對(duì)模型DTM進(jìn)行編輯及自動(dòng)拼接生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域DEM數(shù)據(jù)。利用DEM成果對(duì)原始影像進(jìn)行正射糾正，通過(guò)自動(dòng)生成的鑲嵌線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的模型正射影像進(jìn)行無(wú)縫拼接，對(duì)測(cè)區(qū)數(shù)字正射影像圖（DOM）進(jìn)行調(diào)色處理，之后按照項(xiàng)目要求進(jìn)行1∶2000分幅裁切、圖廓整飾，形成標(biāo)準(zhǔn)分幅數(shù)字正射影像圖（DOM）數(shù)據(jù)成果。

2 DOM生產(chǎn)

DPGridEdu軟件系統(tǒng)支持自由網(wǎng)平差結(jié)束后直接進(jìn)行影像快速拼接，快速生成DEM。生成DEM之后，便可進(jìn)行正射影像生產(chǎn)。該功能生成的是單張航片的正射影像。成果文件包含兩部分內(nèi)容：一部分是影像文件，另一部分為影像參數(shù)。正射生產(chǎn)完成之后，進(jìn)入正射拼接界面。通過(guò)編輯拼接線功能，用鼠標(biāo)移動(dòng)或是添加節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行拼接線編輯，拼接線調(diào)整后即可查看拼接效果。在獨(dú)立房屋邊緣有變形的地方，可以通過(guò)DPGrid軟件提供了正射影像編輯功能，可交互式的對(duì)正射影像的部分或全部進(jìn)行PhotoShop處理、DEM重糾、勻光勻色等處理，使正射影像成果達(dá)到要求。調(diào)整拼接線使拼接線兩邊的影像色差及變形減少?gòu)亩尸F(xiàn)出更加自然的過(guò)渡。在DOM生產(chǎn)過(guò)程中，容易出現(xiàn)幾何誤差以及色彩誤差過(guò)大的問(wèn)題，要獲取符合要求的數(shù)字正射影像，可以通過(guò)以下兩個(gè)方面減少誤差。（1）DOM的制作是根據(jù)DEM通過(guò)原始影像、相機(jī)參數(shù)以及外方位元素一起完成DOM的編輯，而地物明顯的變形現(xiàn)象通常是由自動(dòng)拼接的幾何誤差及DEM精度過(guò)低引起的。如房屋的變形過(guò)大及完整性差問(wèn)題、道路的錯(cuò)位問(wèn)題、橋梁的連續(xù)性問(wèn)題以及扭曲、拉花等現(xiàn)象。因此，要保證DOM的質(zhì)量需要對(duì)自動(dòng)生成的DEM進(jìn)行編輯，使DEM相關(guān)格網(wǎng)之間過(guò)渡平滑，沒有明顯的高低落差。同時(shí)DOM拼接時(shí)，要保證所有地物的相互邏輯關(guān)系與實(shí)際情況一致，實(shí)際制作過(guò)程中若有精度不夠?qū)е碌牡缆?、橋梁在拼接后不能正常的連接在一起時(shí)，可以通過(guò)PhotoShop進(jìn)行后期的拼接處理。（2）DOM要求色彩和色調(diào)的整體一致性，而飛機(jī)在獲取影像的過(guò)程中由于光照亮度及云層等多方面的影響，不同的影像上色彩明亮程度會(huì)存在或多或少的差異，這些差異也會(huì)給后續(xù)輸出的數(shù)字正射影像精度及使用帶來(lái)諸多不良影響，因此需要對(duì)DOM進(jìn)行勻光勻色的處理。

3 DOM質(zhì)量檢查的內(nèi)容

3.1 外業(yè)飛行質(zhì)量

外業(yè)飛行數(shù)據(jù)是制作數(shù)字正射影像圖（DOM）最原始的數(shù)據(jù)，其質(zhì)量好壞直接影響成果質(zhì)量。所以要求我們?cè)陲w行過(guò)程中嚴(yán)格按照無(wú)人機(jī)飛行作業(yè)要求，選擇合適的作業(yè)時(shí)間以及航線規(guī)劃等內(nèi)容，這樣才能獲取最佳質(zhì)量的外業(yè)飛行數(shù)據(jù)。

3.2 影像質(zhì)量檢查

影像質(zhì)量檢查主要包括影像完整性、圖幅地面分辨率、圖幅裁切范圍、色彩模式、融合質(zhì)量、色彩特征、影像噪聲等內(nèi)容的檢查。影像完整性指DOM圖幅的完整性和影像數(shù)據(jù)的有效覆蓋范圍的完整性。多個(gè)空間分辨率的遙感影像鑲嵌時(shí)，需根據(jù)影像的鑲嵌線計(jì)算各圖幅內(nèi)不同分辨率的影像所占面積比例，檢查各圖幅的出圖分辨率是否滿足要求。圖幅裁切范圍包括檢查成果影像的四至坐標(biāo)及外擴(kuò)像素是否符合要求。融合質(zhì)量和色彩特征的檢查一般通過(guò)目視判斷影像是否存在反差過(guò)大、整體偏色、色調(diào)不均、發(fā)虛、重影、影像噪聲等現(xiàn)象。另外，還需目視檢查影像是否存在扭曲變形、地物錯(cuò)位、鑲嵌痕跡等問(wèn)題。

3.3 像控點(diǎn)的采集質(zhì)量

像控點(diǎn)的質(zhì)量是決定數(shù)字正射影像圖（DOM）成果位置精度的至關(guān)因素，所以像控點(diǎn)采集一定要采集在明顯地物上且高程信息變化不是很大的區(qū)域，且像控成果要經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)確保無(wú)誤后才能用于工作中。

3.4 時(shí)間準(zhǔn)確度檢查

成果影像的時(shí)間準(zhǔn)確度檢查指其所采用的數(shù)據(jù)源的現(xiàn)勢(shì)性是否符合要求，有云、雪覆蓋區(qū)域是否做了相應(yīng)處理，此外還需考慮原始影像的時(shí)間分辨率與空間分辨率的取舍原則。

3.5 鑲嵌線的處理

由于在數(shù)字正射影像圖（DOM）生產(chǎn)過(guò)程中，其成果是由多張影像拼接而成，如果直接進(jìn)行融合處理，數(shù)字正射影像圖（DOM）成果將會(huì)存在大量的位置錯(cuò)位的現(xiàn)象，這就要求作業(yè)人員在作業(yè)過(guò)程中必須對(duì)拼接線進(jìn)行嚴(yán)格的處理，確保影像在拼接線處合理過(guò)渡。

3.6 位置精度檢查

位置精度檢查包括平面位置中誤差和接邊中誤差的檢查。平面位置中誤差的檢查方法通常有：（1）與像控點(diǎn)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比檢查;（2）與同精度或高精度數(shù)字線劃圖（DLG）進(jìn)行套合檢查;（3）與同精度或高精度參考底圖進(jìn)行套合檢查。接邊中誤差是通過(guò)檢查相鄰圖幅影像重疊區(qū)域同名點(diǎn)地物的坐標(biāo)差來(lái)統(tǒng)計(jì)計(jì)算的。隨著各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)b感影像成果的質(zhì)量要求日益提高，DOM無(wú)縫接邊逐漸成為主流趨勢(shì)。無(wú)縫接邊是指相鄰圖幅重疊區(qū)域的地物地貌、顏色、灰度值、亮度、對(duì)比度等都基本一致，當(dāng)相鄰圖幅分辨率相同時(shí)，重疊像元的像素值差異應(yīng)在一定的閾值范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和軟硬件水平的提高，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行攝影測(cè)量的技術(shù)水平已經(jīng)大有提高，但是生產(chǎn)數(shù)字正射影像圖（DOM）的整體技術(shù)水平的自動(dòng)化程度還不是很高，需要大量的人工干預(yù)。特別是農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記工作成果的準(zhǔn)確性涉及農(nóng)民的切身利益和社會(huì)穩(wěn)定，對(duì)數(shù)字正射影像圖（DOM）的精度要求較高。這就要求我們?cè)谙嚓P(guān)的工作中，進(jìn)一步提高數(shù)字正射影像圖（DOM）的精度和自動(dòng)化處理水平，生產(chǎn)出符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的外業(yè)調(diào)繪工作底圖，服務(wù)于農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記工作。

參考文獻(xiàn)

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