DMCⅡ数码影像在大比例尺地形测绘中的应用

周光平，陈玲

(1.溧阳市测量队，江苏 溧阳 213000;2.常州市测绘院，江苏 常州 213002)

1 引言

随着航空摄影测量技术的快速发展，数码航空相机技术已经成熟并开始广泛应用于各部门的航空摄影。Z/I公司的DMC(Digital Mapping Camera)作为数码航空相机中较成熟的一种，已经开始在国内外得到广泛应用，其配备先进的电子设备、控制和纠正系统，是行业中最先进的大幅面数字航空相机之一。国内目前大多数使用的还是DMCⅠ数码相机，由于一些技术原因，DMCⅠ数码航空相机的像幅与传统航摄相机相比像幅面较小，成像方式也存在一定差别。目前，Z/I公司的DMCⅡ140已面市并已投入市场，DMCⅡ数码相机的像幅更接近于传统胶片的形状，对于成像及畸变等都有了明显的改善与提高。内业对获取的原始数据进行后期处理，得到高分辨率的数字航空影像，可为测绘成图、地理信息提取提供最基础的数据。

2 DMCⅡ数码影像特点

DMC II数码航摄仪是第二代产品，是当前国际上最为先进的全数字航空摄影系统之一，由美国Intergraph公司研制生产。用于完成高精度、高分辨率的航空摄影测量任务的数字相机。

2.1 DMC II数码相机组成

DMC II 140数码航摄仪光学部分一共有5个镜头，其中1个为全色镜头，4个为多光谱镜头。在航摄过程中，航摄仪根据接收到的GPS信号，实时计算飞机所在位置。当飞机到达预定地点，DMC航摄仪内部5个镜头会同时自动曝光，获取地面影像。DMC的电子部分，将曝光瞬间CCD获取的电子信号进行数字转换。然后分成2个通路同时进行存储，直接得到数字影像原始数据。DMC II 140航摄仪具有大幅面、高分辨率的全色镜头，可直接得到像素数量为 12 096×11 200的全色影像。利用影像融合技术，将高分辨率全色影像与多光谱波段影像进行融合，生成高分辨率真彩色和彩红外影像。

2.2 DMC II与DMCⅠ相关参数对照

DMC II与DMCⅠ数码航摄仪参数对照表 表1

2.3 DMC II优点

(1)像幅更接近于传统胶片，提高稳定性。

(2)单个大幅面CCD相机镜头，无需进行影像拼接。

(3)像素变小，提高地面分辨率。

(4)辐射分辨率提高，获取信息更多。

(5)基高比增大，提高区域网平差精度。

3 DMCⅡ数码影像在溧阳测绘项目中的应用

为满足溧阳市国民经济建设、信息化管理和城市规划建设的需要，溧阳市规划局决定在溧阳市城区周围约21 km2范围内实施1∶1 000航测数字化地形图测绘工程，以完善溧阳市基础地理数据库和管理信息系统。

3.1 测区介绍

溧阳市地处江苏省南部，测区位于东经119°22'～119°31'、北纬 31°21'～31°30'，西南部有山区。本工程共分为3个测区，分别位于溧阳市区的南部、东部及北部，总计施测范围 20.78 km2，其中北部测区7.96 km2，东部测区 4.39 km2，南部测区 8.43 km2。施测内容为1∶1 000数字地形图测绘工作，共计图幅138幅，其中满幅84幅，破幅54幅。测区具体分布如图1所示。

图1 测区分布图

3.2 航测资料情况

航摄时间:2010年11月

航摄面积:190 km2

航摄仪:DMC二代全数字航摄仪DMC II 140

焦距:92 mm

航高:943 m

像幅:8.06 cm×8.7 cm

像元分辨率:7.2 μ

航线敷设:航线南北向飞行，旁向常规接飞。

像片重叠度:航向60% ～65%，旁向30%左右。

像片旋偏角:小于7°;倾斜角:小于2°;航线弯曲度:小于3%。

影像质量:色彩均匀清晰，颜色饱和无云影，层次丰富反差适中。

3.3 区域网的划分和像控点联测

按照《城市测量规范》区域网划分要求，根据测区的位置分布，整个测图范围空三加密共分5个测区。在满足技术要求的情况下，每个区域航线不超过8条，每条航带的基线数不超过25条。测区内全部布设为平高控制点，每5条～7条基线一个点，航带间均布设平高点。点位的选择按照规范要求，选在影像清晰明显的地物点、接近正交的线状地物点、地物拐角点或固定的点状地物上，当选在高出或低于地面的地物上时，在略图上标注比高。

3.4 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;

(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2要求。

区域网平差限差表表2

空三解算结果，相对定向上下视差一般为0.002 mm，最大不超过0.005 mm。空三绝对定向:控制点平面最小中误差为 0.040 m，最大中误差为0.060 m，最小残差为0.003 m，最大残差为0.124 m。控制点高程最小中误差为 0.028 m，最大中误差为0.045 m，最小残差为0.001 m，最大残差为0.097 m。区域网接边精度:平面最大中误差为0.101 m，平面最大较差为0.149 m，高程最大中误差为0.139 m，高程最大较差为0.270 m。

所有测区加密成果均优于设计书要求，加密过程中，模型的连接通过率较高，只有少量模型需手工连接，稳定性较高，标准点位加点时匹配性较好，降低了人工干预程度。

3.5 内业数字化测图

在Virtuo Zo全数字摄影测量工作站上进行内业数据采集，像对定向直接将加密像对导入测图工作站。内业测绘所有地物的外轮廓，对立体判测有疑问的影像加注说明，为下一工序提供准确、可靠、完整的数据。

全数字航测内业测图的原则是“内业定位、外业定性”。内业对有把握并能够判定的地物与地貌元素，按图式符号直接采集标注。对每个能判定的地物按地物外轮廓描绘。能准确判定轮廓全部可见的地物与地貌元素，用测标中心切准地物外轮廓线或定位点直接绘出，做到了无遗漏、变形和移位每一地物要素。地物轮廓部分可见时，最大限度测出，地物影像立体不明显、对地物位置没有把握时，标注记号或在图廓线外图幅空白处予以说明，留待外业补测处理。利用像片上影像的信息，凡能提供新增或困难地物定点的几何图形或线条、拐角等均准确地测绘在图上。

3.6 外业调绘及补测

外业地形图调绘采用回放纸图进行作业，外业根据内业测定的定位点、线调绘地物性质，将内业测定的定位点、线修改到地形图要求的表示位置。

当遇到少量的新增地物或内业测图无法测出地物，并且该周围有可以参照的相对地物时，可以采取交会的方法量取两个以上的相关距离，量取地物之间距离的夹角应在30°～150°之间，以此补绘出新增地物;当遇到沿主要道路两侧被行树密集遮盖的地物，或大面积建成定型的新增建筑物，用距离交会不易补测时，采用全站仪作全野外解析采集。全站仪数据采集时，必须先用CZCORS(常州CORS)布设控制点，以保证全站仪采集数据的正确无误;当遇到地形变化(如测区有大片鱼塘边界变化)或其他可以采用CZCORS测量的情况时，允许采用CZCORS直接进行地形地物的数据采集。

本次地形图测绘中的高程采集均采用网络RTK方法进行。

3.7 精度检查及质量控制

通过对地形图成果的主要质量特性检测表明:该项目地形图样本图幅的地物点点位中误差为0.198 m，间距中误差为0.192 m，高程中误差为0.07 m，数学精度、地理精度均优于设计的要求。通过内、外业各道工序的抽样检查，参照测绘产品质量评定标准，经加权综合评判，判定溧阳市城区地形测量补测工程项目1∶1 000航测数字化地形图成果质量为“优”。限于篇幅，各类部分精度统计如表3～表5所示。

地物点点位精度统计表 表3

6 80.0－54.0 0.272 ±0.5 7 80.8－54.0 0.157 ±0.5 8 81.2－54.0 0.206 ±0.5 9 84.4－45.0 0.165 ±0.5 10 84.4－47.0 0.269 ±0.5

地物点间距精度统计表 表4

高程精度统计表 表5

4 结语

溧阳本次采用DMCⅡ数码相机进行航飞在省内属于首家。DMCⅡ数码影像的成像宽度比DMCⅠ有所加大，焦距变小，增大了基高比。通过实际生产，证实利用DMCⅡ航摄测量系统进行大比例尺地形测绘，空三加密及测图精度较以前的DMCⅠ都有所提高(平面精度平均提高约18%，高程精度平均提高约30%)。DMCⅡ幅面的改变(DMCⅠ为长方形，DMCⅡ为类似正方形)使得空三加密时测区模型连接通过率也较高，同名点比较容易匹配。但我们在作业过程中也发现了一些不足，如航飞受天气的影响较大，天气不理想产生的雾气较大;后期影像处理还需改进，影像质量还有待提高。希望随着DMC产品的不断发展与改进，能为我国大比例尺全数字摄影测量发挥更大的作用。

［1］张祖勋，张剑清.数字摄影测量学［M］.武汉:武汉测绘科技大学出版社，1996

［2］张祖勋.从数字摄影测量工作站(DPW)到数字摄影测量网格(DPGrid)［J］.武汉大学学报(信息科学版)，2007(7)

［3］王长进，赵海.DMC影像在大比例尺地形测绘中的应用［J］.地矿测绘，2005(2)

［4］韩凉，罗永新.DMC数字航片在苏州测绘项目中的应用［J］.测绘与空间地理信息，2006(2)

［5］宋大明.DMC影像在数字摄影测量中的应用［J］.测绘与空间地理信息，2006(3)

［6］中国标准出版社第四编辑室.测绘标准汇编——摄影测量与遥感卷［M］.北京:中国标准出版社，2009