新型基礎(chǔ)測(cè)繪體系下高效率數(shù)字正射成果制作

趙歡　馬高鋒

［摘要］隨著新型基礎(chǔ)測(cè)繪的發(fā)展，如何快速高效獲取及制作基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成為研究重點(diǎn)。本文以ContentMapper航攝儀為例，重點(diǎn)介紹ContentMapper航空攝影測(cè)量系統(tǒng)，并針對(duì)該航攝儀特點(diǎn)改進(jìn)了DOM生產(chǎn)作業(yè)模式，以具體試驗(yàn)區(qū)為例，從航空攝影獲取、數(shù)據(jù)處理、ＤＯＭ 制作、成果精度等方面出發(fā)，重點(diǎn)分析改進(jìn)了的作業(yè)模式如何提高工作效率。

［關(guān)鍵詞］航空攝影測(cè)量系統(tǒng)；ContentMapper航攝儀；數(shù)字正射影像圖 新型基礎(chǔ)測(cè)繪及實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)受到了廣泛關(guān)注，地形級(jí)地理場(chǎng)景生產(chǎn)是國(guó)家新型基礎(chǔ)測(cè)繪體系建設(shè)的重要任務(wù)之一。作為地形級(jí)地理場(chǎng)景的重要組成部分，有人機(jī)搭載數(shù)碼航攝儀進(jìn)行DOM影像獲取及制作成為主要手段之一，但數(shù)碼航攝儀受幅面大小限制，獲取超大區(qū)域范圍內(nèi)影像時(shí)往往需要近萬(wàn)張數(shù)據(jù)，獲取影像數(shù)量多，導(dǎo)致后期色調(diào)不一致、像控點(diǎn)布設(shè)、空三加密匹配等耗時(shí)耗力。隨著當(dāng)前數(shù)字城市、智慧城市、國(guó)家、省級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施和城市基礎(chǔ)地理信息化建設(shè)快速發(fā)展，尋求如何解決快速高效地獲取高精度地理空間信息數(shù)據(jù)及產(chǎn)品制作迫在眉睫。

本文通過(guò)采用徠卡ContentfMapper航攝儀進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)獲取及生產(chǎn)，根據(jù)航攝儀特點(diǎn)，改進(jìn)了DOM 作業(yè)模式，通過(guò)試驗(yàn)區(qū)生產(chǎn)驗(yàn)證，分析傳統(tǒng)DOM生產(chǎn)模式與改進(jìn)后DOM生產(chǎn)模式的效率，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的精度分析，驗(yàn)證改進(jìn)后的DOM成果精度，同時(shí)驗(yàn)證了利用ContentfMapper航空攝影系統(tǒng)完成大比例尺地形圖測(cè)制的可行性。

１ContentfMapper航空攝影測(cè)量系統(tǒng)介紹

ContentMapper是?？怂箍倒狙兄频尼槍?duì)大規(guī)模地理空間測(cè)繪項(xiàng)目獲取的機(jī)載航攝儀。采用MFC150光學(xué)系統(tǒng)的超大幅面相機(jī)以及CMOS技術(shù)、量測(cè)型專(zhuān)業(yè)定制鏡頭（RGB／NIR）和機(jī)械式前移補(bǔ)償技術(shù)（FMC），在各種工作條件下能高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，為新型基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)提供必要的二維及三維地理空間數(shù)據(jù)。

２ DOM制作改進(jìn)

按照傳統(tǒng)DOM影像制作，以像幅14192×10642像素的面狀影像獲取數(shù)據(jù)后，進(jìn)行單幅影像勻色、外業(yè)控制測(cè)量、空三加密、影像糾正、拼接及分幅輸出，DOM 生產(chǎn)作業(yè)模式如圖１ 所示。傳統(tǒng)的面狀數(shù)據(jù)獲取、DOM制作因影像張數(shù)數(shù)量多，在影像勻色、像控測(cè)量、拼接糾正等過(guò)程中出現(xiàn)色調(diào)不均勻、外業(yè)工作量大、拼接線(xiàn)多致地物變形多等現(xiàn)象。為改進(jìn)傳統(tǒng)的作業(yè)方式，使用ContentMapper 航攝儀的帶狀影像進(jìn)行DOM制作。根據(jù)ContentMapper航攝儀鏡頭分布特點(diǎn)，輸出像幅14192×2000像素的影像，經(jīng)過(guò)空中三角測(cè)量、影像糾正后獲取到像幅40000×2000像素的大幅面條帶影像（條帶影像簡(jiǎn)稱(chēng)：slim影像），影像拼接示意見(jiàn)圖２所示。

使用改進(jìn)后的作業(yè)方法主要是減少航向上影像數(shù)量，從而減少測(cè)區(qū)影像獲取數(shù)量。從而減少外業(yè)像控點(diǎn)、DOM 的扭曲等現(xiàn)象，加快內(nèi)外業(yè)生產(chǎn)效率。改進(jìn)的DOM作業(yè)方式如圖３所示。

３ 試驗(yàn)區(qū)應(yīng)用

３.１項(xiàng)目概況

試驗(yàn)區(qū)主要選擇淮北市某區(qū)域，試驗(yàn)區(qū)面積約200ｋｍ２，地形以平地為主，最高點(diǎn)高度175ｍ，最低點(diǎn)高度２ｍ，平均海拔約36ｍ。試驗(yàn)區(qū)實(shí)際飛行地面分辨率優(yōu)于0.10ｍ，共飛行10條航線(xiàn)，航線(xiàn)間距為750ｍ。

３.２技術(shù)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目要求成圖比例尺為１：1000，依據(jù)航攝儀性能及攝區(qū)實(shí)際情況航攝分辨率設(shè)計(jì)為0.09ｍ，航向覆蓋超出攝區(qū)邊界線(xiàn)兩條基線(xiàn)，旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線(xiàn)為像幅的５0％。按測(cè)區(qū)方向敷設(shè)航線(xiàn)，飛行參數(shù)見(jiàn)表１ 所示，航線(xiàn)布設(shè)示意圖如圖４所示。

３．３DOM制作

按照《城市測(cè)量規(guī)范》區(qū)域網(wǎng)劃分要求，整個(gè)攝影區(qū)航線(xiàn)數(shù)為10條，空中三角測(cè)量按照一個(gè)分區(qū)進(jìn)行。在滿(mǎn)足技術(shù)要求的情況下，測(cè)區(qū)內(nèi)全部布設(shè)為平高控制點(diǎn)，每８～10條基線(xiàn)一個(gè)點(diǎn)，航帶間均布設(shè)平高點(diǎn)。點(diǎn)位的選擇按照規(guī)范要求，選在清晰明顯的地物點(diǎn)、接近正交的線(xiàn)狀地物點(diǎn)、地物拐角點(diǎn)或固定的點(diǎn)狀地物上?？罩腥菧y(cè)量完成后分別利用傳統(tǒng)單張影像及改進(jìn)后的作業(yè)模式對(duì)slimｍ 單條航帶進(jìn)行糾正、分幅輸出DOM成果。

在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)兩種作業(yè)的作業(yè)效率在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段、DOM 拼接階段、生產(chǎn)效率方面進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)比統(tǒng)計(jì)如表２所示。測(cè)試發(fā)：改進(jìn)后的作業(yè)方式預(yù)處理數(shù)據(jù)容量減少，數(shù)據(jù)量約減少52％；在DOM 拼接糾正上拼接線(xiàn)有了大幅的提升，影像變形也大大減少。整體數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率有了大幅提高，效率提高約36.5％。

此外，利用全區(qū)均勻布設(shè)的外業(yè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)成果DOM精度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測(cè)點(diǎn)53個(gè)，其中小于一倍中誤差點(diǎn)49個(gè)，占比92.45％，大于一倍中誤差小于兩倍中誤差點(diǎn)４個(gè)，占比7.55％，中誤差為±0.237ｍ。DOM平面精度均符合要求。

４ 結(jié)論

在大比例尺數(shù)字正射圖獲取項(xiàng)目中，從航攝儀特點(diǎn)出發(fā)，介紹了基于航攝儀特點(diǎn)的改進(jìn)DOM生產(chǎn)方式，以試驗(yàn)區(qū)項(xiàng)目為例，從航空攝影、空中三角測(cè)量、DOM制作到成果精度驗(yàn)證方面闡述如何高效率地獲取數(shù)據(jù)及生產(chǎn)。使用ContentMapper航攝系統(tǒng)進(jìn)行大比例尺數(shù)字正射影像圖制作切實(shí)可行，與傳統(tǒng)的作業(yè)模式相比具有以下特點(diǎn)：

（１）拼接輸出的slimｍ 影像像幅（旁向像素高達(dá)40000像素），相較其他航攝系統(tǒng)（如DMCⅢ航攝儀旁向像素26000像素），旁向覆蓋更大，單次飛行可以獲取更大范圍的影像數(shù)據(jù)，縮短數(shù)據(jù)獲取周期，顯著提高作業(yè)效率；

（２）改進(jìn)后的DOM作業(yè)模式，使得數(shù)據(jù)容量變得更小，節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，對(duì)于單航線(xiàn)的糾正方式，節(jié)省了航帶內(nèi)部的像控點(diǎn)布設(shè)，只需要少量控制點(diǎn)即可滿(mǎn)足項(xiàng)目及規(guī)范要求，極大減少外業(yè)工作量，縮短工期。