DPgrid软件在<<太原市1∶2000成图比例尺数字航空摄影测量>>项目中的应用

□ 阴振声

（山西省遥感中心，山西太原030001）

DPgrid软件在<<太原市1∶2000成图比例尺数字航空摄影测量>>项目中的应用

□ 阴振声

（山西省遥感中心，山西太原030001）

利用DPgrid（数字摄影测量网格）系统对太原市范围内的航片数据进行处理，详细介绍了空三加密、数字正射影像制作的过程，为正射影像的生产提供了一种有效途径。

数字摄影测量；空三加密；数字高程模型；数字正射影像

1.项目概况

《太原市1∶2000成图比例尺数字航空摄影测量》项目，部分成果是：太原市行政区域范围6900km21∶2000数字正射影像制作,分辨率20cm。本项目成像区域东西长约144公里，南北宽约107公里，测区面积约6900平方公里。

数据处理软件的选取方面,经过调研，国产软件DPgrid(数字摄影测量网格)系统完全能满足项目生产中各环节的需求，与同行业软件相比有技术支持和成本方面的优势,同时项目的实践应用也有助于国产软件技术的发展与提高。

2.总体技术路线

项目采用DPGRID（数字摄影测量网格）系统进行GPS辅助空三加密，在此基础上生成密集的DSM（数字表面模型）点，通过处理DSM点获取DEM（数字高程模型）数据。然后利用DEM对影像进行正射纠正及镶嵌，生成DOM（数字正射影像）。

3.空三加密

3.1 空三加密技术流程

本项目测区范围达到了6900平方公里，涉及到近14000张航片的海量数据处理，需处理数据量近30TB。航空影像的自动空中三角测量是通过自动匹配技术获取影像间的连接点，然后利用外业控制点和GPS/IMU等辅助测量参数来精确解算航空遥感影像的外方位元素。

本项目空三技术路线如图1所示：

图1 空中三角测量技术路线图

3.2 测区影像并行处理与匹配

3.2.1 影像并行预处理

影像匹配大部分的时间用于影像预处理，例如影像的彩色转为灰度，灰度影像的增强，创建多级金字塔，特征点的提取等。因此影像的并行预处理将会极大地缩短匹配的时间。

3.2.2 影像并行匹配与转点

本系统的匹配算法将采用以下原则：

（1）调整匹配的搜索范围的值，以确保搜索效率。

（2）“物体表面连续光滑”的假设在宏观上不成立，应保证所有目标点的匹配之间的独立性，即每个目标点的搜索范围应均等。

（3）由于搜索的区域越大,影像匹配的效率也会相应降低，所以为了保证数据处理的有效性，该系统采用了金字塔影像多级匹配的策略。

（4）观测值独立与连续光滑约束对立统一的原则。

3.2.3 测区自由网的构建

利用自动匹配获取的加密点，构建测区自由网，并进行自由网平差解算。

3.3 像控点输入

在带像控点点位预测功能的辅助下，输入外业像控点的影像坐标。像控点应严格按照像控点点之记展点。

3.4 区域网平差解算

在连接点、像控点以及GPS摄站坐标等数据下进行光束法的平差解算，解算过程提供粗差探测。

在进行光束法摄像机标定时，大多情况下，由于法方程系数矩阵的原因，需要对内方位元素加以适当的权进行平差，或者采用分步迭代策略，将内、外方位元素分别作为未知数进行平差，以保证解算结果的稳定性。

3.5 物方匹配

本次作业利用飞行构架航线的办法来节省外业控制的工作量，因此，在分别得到主区和构架航线相应的近似外方位元素的基础上，对主区和构架航线进行物方匹配。再通过探测粗差点的办法，进行挑点，剔除错误的像点，使最终的结果满足加密规范的要求。

3.6 主要精度指标

3.6.1 内定向

使用焦距、像素大小、像素行数/列数、像素值等航摄仪鉴定资料,应注意影像坐标系统的定义。

3.6.2 相对定向精度指标

相对定向精度不应大于表1的规定。

表1 相对定向精度指标

3.6.3 绝对定向

绝对定向应满足表2误差的规定。

表2 基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限值

4.数字正射影像（DOM）制作

4.1 DEM制作

4.1.1 DSM（数字表面模型）匹配

利用空三加密后的影像方位元素数据，利用核线匹配、多视匹配、多片最小二乘匹配等影像自动相关技术，对测区内的影像自动匹配密集的DSM点，生成的DSM格网间距为2米。

4.1.2 DSM到DEM数据处理

在密集DSM点数据基础上，将DSM点进行剔除粗差、平滑处理，去除屋顶点、树冠上点等得到DTM数据，然后根据地形对DTM进行一定范围内平滑处理，最后内插规则格网得到DEM数据。

4.2 DOM制作

4.2.1 影像匀光匀色处理

航空摄影所获取的影像数据由于时相的原因，会存在影像内部以及相邻之间的亮度与色彩的差异问题，利用匀光匀色模块以标准参考影像为模板，进行自动化处理。

4.2.2 单片正射纠正处理

由于航空摄影时，受到相机搭载平台、气候等因素的影响，以及地面现势情况的影响，导致像片成像产生像点位移、图形形变、比例尺差异等问题。通过将航摄像片投影变换，获得相当于航摄相机物镜主光轴在铅垂位置摄影的水平像片，同时改化规定的比例尺，这种作业过程称为像片纠正。

利用空三加密成果与DEM数据对匀光后的影像进行单片正射纠正，得到每幅影像的单片正射纠正影像。

4.2.3 智能镶嵌处理

对单片正射纠正影像，系统利用智能算法自动搜索绕过房屋、树冠、水域等区域的镶嵌线，对单像正射纠正影像进行智能化的镶嵌处理，从而获得高质量的DOM镶嵌成果。系统采用特殊的文件格式，因此可拼接任意大的DOM数据文件，一般一个航测区镶嵌成为一个DOM文件，减少了图幅之间的接边问题。

4.2.4 正射影像编辑

利用多机协同的交互式编辑功能对DEM、DOM进行一体化的编辑，解决全自动处理过程中可能产生的颜色问题，几何变形问题、接边问题等。编辑功能主要有两个特点，一是多人同时编辑同一个DOM成果文件，不同作业员编辑不同的区域，该区域的编辑结果实时反馈到其他作业员。二是DEM数据与DOM数据进行一体化的编辑处理，对DEM的修改可通过局部正射纠正实时更新DOM数据。最后进行DOM的分幅输出。

4.3 DEM的质量检查内容

空三加密时像机参数文件、控制点文件的输入是否正确。相对定向、绝对定向结果是否符合限差要求。数据采集的检查，检查DEM格网要素是否有遗漏、移位等，平面、高程精度是否符合规范和设计要求。数据编辑检查，主要检查自动相关生成的DEM数据是否有跳点并对其进行修正。

4.4 DOM的质量检查内容

4.4.1 正射纠正的质量检查。具体内容包括：点位选取是否准确；纠正控制点单点最大误差是否超限；纠正控制点残差中误差是否超限；连接点各单方向误差是否超限；区域整体平差中误差是否超限。

4.4.2 镶嵌、接边质量检查。具体内容包括：点匹配精度检查；镶嵌处应无裂缝、模糊和重影现象；镶嵌影像色彩检查。

4.4.3 分幅、整饰成果质量检查。具体内容包括：图幅坐标检查；图幅信息完整性、正确性检查。

5.结束语

项目的顺利完成，得益于软件技术优势。其中数据的并行处理相比过去的单机软件，运算效率有成倍提高，数据质量较好的话，能实现高精度的快速拼图；影像拼接时运用蚁群算法，通过分析影像数据，智能化选择影像之间的拼接线，对于山区和农村地区的影像拼接，只需要很少的人工参与量，城区影像的拼接效率也有很大地提高；另外通过区域网生成DSM/ DEM的方法以及海量影像数据的读写与漫游等技术，使得项目的工作效率有很大地提高。作为软件系统，还在进一步发展和完善当中，通过该项目的生产实践，为今后的数字正射影像的批量生产提供了一种实用的途径。

【1】张祖勋，张剑清.数字摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2002.

【2】王兴国.数字正射影像图（DOM）的制作与质量控制[J].地矿测绘，2009（2）：17-20.

P237

B

2095-7319（2014）06-0060-04

阴振声（1979—），男，山西介休人，工程师，2001年毕业于山西农业大学土地规划与利用专业，现在山西省遥感中心工作，主要从事遥感图像处理、地理信息系统方面的工作。