數(shù)字航空攝影測量數(shù)據(jù)處理技術

發(fā)布日期：2018-05-29 00:00 瀏覽量：13712

　　隨著陸地資源衛(wèi)星、機載激光雷達、星載SAR等計算機技術、信息技術與測繪技術的快速發(fā)展，使航空攝影測量技術獲取空間數(shù)據(jù)的方式從傳統(tǒng)的野外測量單一方式發(fā)展成為內(nèi)外業(yè)綜合、以內(nèi)業(yè)為主的數(shù)據(jù)采集方式，推動著航空攝影測量技術快速發(fā)展并取得巨大進步。特別是數(shù)字航空攝影測量技術，廣泛應用于城市建筑、城市交通、考古、礦山測量、水利工程、工業(yè)測量、地質(zhì)等各個領域，己經(jīng)成為航空攝影測量領域的研究熱點。

　　1、數(shù)字航空攝影測量的發(fā)展和應用領域

　　自21世紀初數(shù)字航空相機問世以來，ADS40推掃式數(shù)字航空攝影儀、DMC數(shù)字航空攝影儀、UCD航空攝影儀和SWDC數(shù)字航空攝影儀也不斷涌現(xiàn)，再加上與近幾年出現(xiàn)的CPS技術、數(shù)碼掃描技術、慣導技術、激光掃描技術、雷達等高端精確技術的緊密融合，出現(xiàn)了諸如C PS輔助航空攝影測量、POS輔助航空攝影測量、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)、SAR合成孔徑雷達成像系統(tǒng)等新型數(shù)字航空攝影測量技術。而且數(shù)字航空攝影測量應用領域非常廣泛，包括地圖數(shù)據(jù)更新、土地測量、資源環(huán)境管理、城市規(guī)劃、專題制圖、地質(zhì)地理信息獲取、農(nóng)林業(yè)地理信息獲取、城市建筑、水利工程、城市交通、考古、醫(yī)療、礦山測量、工業(yè)測量、生物、材料力學等。

　　2、數(shù)字航空攝影測量數(shù)據(jù)處理關鍵技術

　　2. 1空中三角加密

　　應用VirtuoGoAAT + Pat-B自動空中三角加密模塊，將數(shù)碼航空像片作為空中二角加密的原始數(shù)據(jù)，應用Pat-B平差軟件進行光束法區(qū)域網(wǎng)平差。通過內(nèi)定向、公共連接點轉刺、相對定向等航空攝影測量內(nèi)業(yè)方法進行空中三角網(wǎng)構建，然后將航空攝影測量外業(yè)控制點成果與POS數(shù)據(jù)導入系統(tǒng)并按照嚴密的數(shù)字模型對其進行區(qū)域整體平差，從而得到優(yōu)化后的外方位元素與加密點成果。將航空攝影測量外業(yè)分區(qū)作為航空攝影測量內(nèi)業(yè)空中三角加密的基本單元，利用數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)采集像點坐標，應用解析空中三角平差程序解算大地坐標。值得注意的是，加密分區(qū)間參與大地定向的公共像控點必須同點號及同坐標值，即公共像控點必須是唯一的。另外，加密限差要按照測繪類國家標準GB7930-87 《1: 500 1: 1 0001: 2 000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》的相關規(guī)定執(zhí)行。加密分區(qū)間必須要接邊，而且作業(yè)完成以后還要填寫圖歷表，輸出作業(yè)說明、加密點分布略圖、加密點坐標、外業(yè)控制點分布略圖、外業(yè)像控點坐標、檢查點坐標、大地定向、接邊點坐標以及檢驗報告等加密成果。

　　2. 2DOM(數(shù)字正射影像圖)數(shù)據(jù)生產(chǎn)

　　1） DOM數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術路線

　　本課題研究采用Virtuozo全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)工作站制作1: 1 000 DOM。在Virtuozo全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)工作站中，導入空中三角加密成果恢復測區(qū)并創(chuàng)建立體像，對生產(chǎn)區(qū)域DE M(即數(shù)字高程模刑)數(shù)據(jù)，利用特征點、特征線參與計算修改生成DEM。應用DE M數(shù)據(jù)對原始影像進行數(shù)字微分糾正(即直接應用計算機對數(shù)字影像進行逐個像元的微分糾正)，運用自動生成的鑲嵌線對整個測區(qū)的模刑正射影像進行無縫拼接，完成DOM,并按照40 cm x 50 cm矩形圖廓對DOM進行分幅裁切，最終完成DOM數(shù)據(jù)生產(chǎn)。

　　2) DEM生產(chǎn)

　　應用空中三角加密成果，自動創(chuàng)建測區(qū)立體模刑以及參數(shù)文件，生成核線影像(epipolar image) 。 DEM數(shù)據(jù)采集時，應用影像自動相關技術，生成DE M點或者視差曲線，并且在視差曲線編輯過程中保持合理的視差曲線間隔。DEM點或者視差曲線應該切準地面，從而真實地反映出地形態(tài)勢。

　　3) DEM建立

　　根據(jù)加密點直接按照區(qū)域生成大范圍區(qū)域DEM,并通過引入特征點、特征線及特征面等數(shù)據(jù)生成三角網(wǎng)，進行插值計算，最后按照2.5 m x2.5 m網(wǎng)格間距建立DEM。

　　4) DOM生產(chǎn)

　　應用DEM數(shù)據(jù)對原始影像進行數(shù)字微分糾正，按照分區(qū)對測區(qū)內(nèi)影像以像元大小為0. 1 m進行雙線性內(nèi)插或者三次卷積內(nèi)插法進行重采樣，生成分區(qū)DOM，再利用自動生成的鑲嵌線對整個測區(qū)的分區(qū)DOM進行無縫拼接，最終完成DOM。其中，在DOM接邊過程中高大建筑物投影差產(chǎn)生的接邊倒影，可以運用調(diào)換左右片生成正射影像進行貼補，從而實現(xiàn)高大建筑物的無縫接邊。

　　5) DOM檢查修補

　　對DOM進行檢查，看看是否失真或者變形，特別是高大房屋、道路、橋梁，是否出現(xiàn)房屋重影、房角拉氏、橋梁扭曲變形、道路扭曲變形等現(xiàn)象。如果出現(xiàn)DOM失真或者變形，應該重新采集生成DEM、重新進行數(shù)字微分糾正，保證DOM無誤。對于DOM出現(xiàn)的局部模糊或者重影情況，可以通過貼補糾正后的單區(qū)DOM進行修補。

　　6)影像勻色

　　為了保證鑲嵌無縫拼接后的DOM色彩一致、均勻，針對航空攝影過程中所出現(xiàn)的色差問題，可以對生成的DOM進行單影像色彩調(diào)整或者多影像色彩均衡的色彩糾正。例如，可以選取幾個具有代表性的圖幅，對測區(qū)中代表不同地貌的影像圖進行勻色，并分析勻色效果，調(diào)整出一幅符合整個航空攝影測區(qū)顏色信息的標準樣圖。再根據(jù)標準樣圖，對DOM進行全自動色彩調(diào)整平衡處理，確保最終的DOM整體色彩一致、均勻，即影像紋理清晰，影像層次感豐富，影像色彩真實，影像反差適中，影像色調(diào)飽滿正常，不同影像的色彩過渡自然且色調(diào)一致。

　　7) DOM鑲嵌

　　相鄰的DOM在空間與幾何形狀上都要精確匹配。另外，要進行可視化檢查，保證相鄰DOM中的地面特征沒有偏移。最后，要盡可能應用鑲嵌線避開因高程特征導致的偏移與錯位，并盡量保證地物的完整性。

　　8) DOM檢查

　　首先，運用空中三角加密的保密點對DOM進行檢查，當同名點的平面差異較大時，應對其原因進行查明，在必要時甚至要返工;其次，相鄰DOM鑲嵌處接邊不得有明顯的接邊痕跡，不應該大于4個像素，對于滿足接邊精度要求的DOM進行無縫拼接，不滿足的必須查明原因并對其進行修改;最后，DOM鑲嵌前，也要檢查相鄰DOM鑲嵌處的顏色，確保其顏色過渡自然，不能有明顯的色差。

　　9）DOM分幅裁切

　　按照GB /7930-87分幅規(guī)則，對DOM采用40 cm x50 cm的規(guī)格進行分幅裁切，確定圖幅4個圖廓點坐標為裁切范圍，每幅面積為0. 2 km2。

　　10) DOM質(zhì)量控制

　　應用目視檢查方法對DOM圖面進行檢查，確保圖面清晰、色調(diào)均勻、反差適中;其次，要保證DOM沒有重影、紋理斷裂、模糊等現(xiàn)象，DOM應該連續(xù)完整、色彩一致平衡、灰度無明顯不同;再次，DOM中的地物地貌真實，無噪聲、扭曲變形等缺陷;最后，DOM無漏洞。

　　3、數(shù)字航空攝影測量技術難題

　　目前，數(shù)字航空攝影測量技術己經(jīng)相當成熟，特別是數(shù)碼相機的快速發(fā)展，為數(shù)字航空攝影測量數(shù)字化發(fā)展提供了基礎條件。但是數(shù)碼相機鏡頭畸變差較大，內(nèi)方位元素也無法直接量取，導致數(shù)碼相機無法直接在航空攝影測量中應用。另外，數(shù)碼相機的幅面較小，而且幅面多為矩形，導致數(shù)字航空攝影測量的外業(yè)控制與內(nèi)業(yè)處理工作量都較大。因此，以上技術難題己經(jīng)成為數(shù)字航空攝影測量的技術難題與研究熱點，如何破解以上難題，使數(shù)碼相機真正成為航空攝影儀，具有非常重要的意義。

　　結語：數(shù)字航空攝影測量技術雖然是一門相對年輕的技術，但是其逐漸取代傳統(tǒng)航空攝影測量技術己經(jīng)成為必然趨勢。加強對數(shù)字航空攝影測量技術的進一步研究，破解數(shù)字航空攝影測量技術難題，必將推動我國航空攝影測量技術向數(shù)字化航空攝影測量時代發(fā)展。