基于DMC影像的大比例尺正射影像图制作研究

城市大比例尺、高精度的航测成图是城市规划、土地管理及城市工程建设必不可少的基础资料。数字影像的获取是数字摄影测量生产的第一道工序,为直接获取数字影像,使用CCD取代传统的航摄胶片已成为航空摄影发展的新趋势,传统的航摄像机正面临着大幅面数码航摄像机的巨大挑战。当前几个国际上主流的数码航摄像机的生产厂商已将不同成像原理的数码航摄像机推向市场。由于面阵CCD数码航摄像机要比常规胶片像机影像清晰,而且无需扫描,直接获取数字影像在计算机中进行后处理,使航测生产作业从测量到最终的成图全过程数字化,因而受到我国摄影测量工作者的极大青睐。本文将研究基于DMC全数字航空摄影测量的1:1000及1:5000正射影像图制作。

1 研究背景

为查清福州市现有土地利用分类面积、分布位置和利用状况,更好地管理和利用土地资源,实现土地信息的快速查询、检索、更新修改、统计分析和辅助决策,达到土地管理全过程的现代化和土地资源信息的社会化,按照福建省国土资源厅的统一部署安排,福州市国土资源局委托福建省地质测绘院采用数码航摄影像制作马尾区平原地区1:1000比例尺正射影像图,福州其它区及闽候县平原地区1:5000比例尺正射影像图,作为进行福州市五区及闽候县平原地区土地利用现状更新调查工作底图。

2 研究区域概况

2.1 测区位置及概貌

本测区位于东经118°08′~120°31′、北纬25°15′~26°29′之间,在我国东南沿海、福建省东部的闽江口。福州地貌属典型的河口盆地,城区位于盆区中央,总体地形起伏较小。盆地四周被群山峻岭所环抱,其海拔多在600m~1200m之间,境内地势自西向东倾斜,福州市区最高点达656m。福州依山傍海,气候宜人,属亚热带湿润季风气候。春、夏两季雨量充沛,秋、冬季沿海风力较强,气候干燥,无霜期长达326天,气候温和。

2.2 航摄资料

数码航摄资料,由福州市国土资源局委托西安煤航信息有限公司于2006年10月摄影,覆盖面积为2000km 2。

本测区共分为两个航区:

Ⅰ航区:包括福州市城区、马尾平原地区、亭江平原地区、琅岐和闽侯南部平原地区。摄影比例尺1:10000,相对航高1300m,影像地面分辨率:0.12m。本航区飞行摄影33条航线(包括补飞1条),共计2338片。

Ⅱ航区:包括福州市城区北部山地、马尾山地、亭江山地和闽侯北部山地。摄影比例尺1:16000,相对航高2370m,影像地面分辨率:0.19m。本航区飞行摄影39条航线(包括补飞4条),共计1348片。

3 正射影像图制作流程

3.1 技术路线

正射影响图的制作流程为:生产准备→数字空三加密→DOM制作→影像镶嵌→影像修复及图像切割→过程检查→作业员修改→最终检查→资料上交。其中最终检查时,如发现不合格则需要作业员进行修改。

3.2 生产准备

3.2.1 技术依据

由于采用航空数码仪获取航摄影像这是目前的一种新技术手段,这方面国家尚无相应的技术规范或生产规程,因此生产过程的技术要求主要是参照兄单位的经验和国家现行的一些相近的技术规定,如:

(1)《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》GB15967—1995;(2)《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量外业规范》GB7931—87;(3)《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量内业规范》GB7930—87等规范。

3.2.2 空间数据

(1)坐标系统。

平面坐标系统采用国家统一坐标系统1980西安坐标系,高斯—克吕格投影,中央子午线120°3度带第40带坐标,马尾区1:1000数码正射影像图转换为福州市地方坐标系;高程系统采用1985国家高程基准。

(2)数字正射影像图分幅和编号。

采用按整公里数50cm×50cm正方形分幅。图幅编号以X坐标在前Y坐标在后进行编号,如10—21、10—22。

(3)数字正射影像图。

成图比例尺为1:1000、1:5000;影像由内图廓扩至外图廓。

影像地面分辨率0.1m(1:1000)、0.5m(1:5000),(254dpi)。

数据图象格式为栅格文件*·tif加空间定位文件*·Tfw(tif+tfw)。

3.3 数字空三加密

应用全数字化摄影测量技术完成航内空三加密工序。本测区采用中国测绘科学院研发Geolord-AT自动空三软件为平台进行生产,其加密成果可直接转入Virtuo Zo全数字测图系统连接调用,实现空三加密成果与数字化作业工序间无损接轨。参考外业像控网布设方案,进行内业空三加密分区:本测区采用航带法光束平差,共划分14个区。

3.4 DEM编辑原则

(1)水面按照立体显示均需定值平面。(2)其他地物均需编辑到地面。

3.5 单个像对DOM制作

D E M编辑好后,生成单个像对的正射影像图,检查影像质量,有影像模糊、错位、变形等质量问题,需重新编辑D E M。

3.6 拼接及颜色匹配

(1)以测区为单位,把所有单像对正射影像叠加一起进行分析,分析测区影像质量和色彩情况,并按色调情况进行合理的划分拼接工作区,先在每个工作区内进行影像拼接和颜色匹配工作,如果同一工作区有部分像对影像差异太大,要先进行预处理,让同一工作区的影像色调尽量接近。(2)DMC的像对范围相对较小,像对数量较多,为了提高工作效率,并保证质量,采用了自动镶嵌和人机交互相结合的方法来进行拼接工作。(3)以工作区为单位,从中间像对开始进行自动拼接并进行自动颜色匹配,并预览拼接效果,根据预览效果调整颜色自动匹配算法(全局、重叠区等),直到预览效果满意为止。(4)导出自动拼接线,按自动拼接线检查拼接后影像,效果不好的地方,修改拼接线。(5)导入修改后拼接线,按修改后拼接线进行自动批量拼接。(6)对每个工作区影像分别进行线性拉伸、直方图调整、局部拉伸等增强处理,并用POTOSHOP进行后加工,使的每一工作区影像清晰,色调均衡,色调一致。(7)把几个工作区拼接后影像用同样的方法拼接成整个工作区的影像。

3.7 影像裁切方式

按标准图幅分幅裁切。

3.8 产品质量检查

(1)像控点精度:经过外业检核,各限差均符合规范要求,所有外业像控成果经内业加密使用,精度良好,满足内业加密及作业应用。(2)空三加密精度:精度良好,满足后续作业使用。(3)影像图的平面精度:以幅为单位,在PCI9.0软件平台下进行检查。利用1:1000 DLG,在PCI9.0软件平台下与正射影像图套合,找出DRG与正射影像图的同名地物点,量出两点的距离,然后计算出影像图的平面位置中误差。经检查计算,符合设计要求。(4)影像图幅接边误差:在PCI9.0软件平台下进行检查。主要检查线状地物的接边情况,经检查符合设计要求。(5)数据记录卡、数据格式:经检查DOM数据记录卡及影像参数文件*.tfw填写正确无误。

摘要：本文以基于DMC数码影像的正射影像图制作为研究对象,详细分析了1:1000及1:5000正射影响图的制作流程,给出了具体的操作方法和技术要点,为生产部门利用数码航摄成果生产正射影像图提供了一定的经验借鉴。

关键词：DMC,数码影像,正射影像图,DOM