浅谈城市大比例尺数字正射影像图的制作技术

2011-08-06陈玲丁亚杰钱正伟

城市勘测 2011年6期

陈玲，丁亚杰，钱正伟

(常州市测绘院，江苏常州 213002)

1 前言

随着航空摄影测量技术的不断发展以及数字产品社会需求的日益扩大和数字测图技术的不断完善，航天遥感和航空摄影测量也在发生着显著的变化。数字正射影像图是“数字城市”的地理空间基础数据重要组成部分，其地面信息丰富，地物直观，工作效率高，成图周期短、成本低、精度高的优势已经越来越多地被广泛应用及充分体现。

2 测区概况

2.1 测区概况

为了进一步加强常州市基础测绘业务建设，同时及时更新基础地理信息数据库的需要，常州市测绘院实施了对常州市市区约 620 km2面积，制作1∶1000 DMC真彩色数字化正射影像图的工作。测区内高铁、高架环绕，高楼密布，建筑毗连，这些都为数字正射影像的制作增加了许多难度。

2.2 制作流程(图1)

图1 制作流程图

3 技术要点

3.1 测区划分及像控点测量

测区按每一区域航线不超过8条，每条航带的基线数不超过30条划分。整个成图范围共分成43个测区。像控布设全部布设为平高控制点，每4条～6条基线一个点，航带间均布设平高点。不规则区域布点时，凹角点与凸角点之间距离超过2条基线时，凸角处均布设平高控制点。像控采用网络RTK模式测量像控点。

3.2 空三加密

使用全数字摄影测量系统VirtuoZo，AATM+PATB进行空三加密，生成加密点，并创建立体模型。加密过程中各项目定向限差如下:

(1)相对定向后标准点残余上下视差限差为0.005 mm，检查点残余上下视差限差为0.008 mm;

限差要求表1

(2)绝对定向后，定向点残差、多余控制点不符值、区域网内公共点较差、区域网间公共点较差的限差符合表1要求。

3.3 数字高程模型DEM的编辑

(1)匹配编辑

空三加密完成后，创建了本测区所有立体模型。然后依次进行核线重采样、自动匹配，主要的工作量是对自动生成的匹配结果进行匹配编辑，使所有匹配点切准地面。匹配编辑完成后，生成单模型的DEM和DOM，对DEM在透视状态下目视，如果发现有误，则返回匹配编辑状态调整编辑，直到满足要求，此时生成的DOM应该目测初步合格。

(2)DEM拼接

DEM拼接以测区为单位，设置的区域按照测区内图幅坐标四周向外扩50 m的坐标值输入，生成DEM。

DEM拼接完成，高程较差为2倍～3倍高程中误差的点所占比例不大于4%，一般均在1.5%～3.0%之间;高程较差大于3倍中误差的区域呈现红色，如果红色较多，则需返回重新编辑，直到满足误差要求为止。

3.4 数字正射影像DOM的制作

制作数字正射影像DOM的重点是进行正射影像的修补，对于按图幅范围外扩50 m生成的正射影像，某些区域会出现变形(如扭曲、模糊或重影等)，必须进行影像的修补。调用正射影像修补模块，把该图幅的DEM作为基础，调用范围内的VZ影像进行修补。修补后图面上不得有影像处理后的痕迹，在屏幕上视觉良好。经修补后的正射影像，按1∶1000标准分幅图廓坐标进行裁切，即可得到图幅DOM的影像数据*.tif。

4 新技术的应用及难点处理

4.1 影像匀光软件、加载彩红外波段信息的应用

DMC影像由12bit格式转换成调色软件能处理的8bit格式后色调偏暗，且存在影像色调不均的情况，以前传统作法是在Photoshop软件中进行批处理，调亮，但处理后仍需人工再对每张影像色彩进行细调，如此花费的时间和人力都很多。本次项目中我们使用武汉大学的GeoDodging匀光软件，批量对影像进行了匀光处理，使影像色彩还原。不同的地物需加以区分，例如:田块、房屋、水域等。对待不同的区域首先选择具有代表性的地块进行调色，作为模版，然后进行批量处理。处理后的影像色彩均匀清晰，反差适中，并且大大减少了人工干预的时间，缩短工期，提高工作效率。

传统的真彩色影像为RGB三波段影像，色彩比较平淡。利用DMC中的彩红外波段数据，能够调整植被层的色彩，使植被层色彩更加鲜亮，并且不影响其他地物的色调。将不同区域的地物区分开如:市区、郊区、水域等，利用专业的软件，批量将彩红外波段数据与真彩色影像数据进行融合，使影像色彩饱和，层次丰富，颜色鲜明，达到最佳的视觉效果。

最后对处理后的影像进行检查，对色调有偏差或局部需修改的影像则应用图像处理软件加以调整，使影像整体达到层次丰富，色调统一，反差适中的效果，如图2所示。

图2 影像色彩处理前后对比

图3 更新前后DEM叠加DOM

4.2 基于DEM更新机制下的正射影像制作流程

基于常州市测绘院实施的全市域每两年更新一次正射影像的机制，考虑到本次项目工期紧、质量要求高等特点，采用了新的正射影像制作流程。首先以常州市测绘院在2009年制作正射影像时的DEM成果为基础，然后用今年最新的空三成果生成的模型对其进行更新处理，再用这些更新后的DEM制作DOM。具体做法是先将2009年的DEM成果按新测区范围拼接成一个完整的DEM成果，然后在用新影像解算的空三测区内引入2009年的DEM成果，在立体DEM编辑模式下对2009年的DEM进行修改编辑，其修改编辑后的结果就为最新的DEM成果，最后以最新的DEM成果来纠正射影像，如图3所示。这样的制作方法提高了工作效率，缩短了工期，并且进一步完善改进了制作正射影像的生产流程。

4.3 高架、高铁、立交等制作难点的处理

城市发展突飞猛进，在此作业区内，涉及高架、京沪高铁、沪蓉高速，立交匝道等架空地形的影像制作，这些是正射影像处理技术的难点所在。制作架空地物的正射影像，不能以地表的DEM来纠正，需用架空处的DEM来单独纠正，从而得到架空处符合精度的正射影像。为此我们通过采用编辑两套DEM的方法，即地表DEM和高架高铁等架空处DEM，来分别纠正产生相应的正射影像，然后分别对正射影像进行修补，最后将两者结合到一起，得到高精度的正射影像。

在编辑DEM时，地表处的DEM应去除掉架空部分的影响，只保证地表DEM的正确，而对于架空处的DEM编辑则只需保证架空处DEM的正确，对地表处则无需编辑。对两套DEM分别纠正生成的正射影像进行修补时要注意地表的正射影像除高架部分其他地物都要修补完整，必要时可将架空部分的影像范围缩小，对路面的修补则一定要保证路面影像的完整及连贯性。对于两者的结合可通过Photoshop载入选区的方法将两者准确无误地结合在一起，为了使制作的正射影像达到美观、真实的效果，架空地物的阴影也需保留完整。

通过上述方法得到的正射影像地面地物与实际坐标相符，高架高铁等架空处影像也与地形完全吻合，既保证了地面的影像精度和DEM精度，又保证了架空处的影像精度，如图4所示。