基于INPHO软件的快速空三加密方法

2016-12-28张小朋

地理空间信息 2016年10期

关键词：空三连接点测区

张小朋，余娜

（1.武汉中测晟图遥感技术有限公司，湖北武汉 430223；2.湖北省地图院，湖北武汉 430071）

基于INPHO软件的快速空三加密方法

张小朋1，余娜2

（1.武汉中测晟图遥感技术有限公司，湖北武汉 430223；2.湖北省地图院，湖北武汉 430071）

对INPHO软件的空三加密流程和方法进行了探讨，从控制点量测、测区分区匹配、空三精度检查等方面进行空三加密实验，总结了快速高效完成空三加密工作的方法。

数码影像；INPHO软件；空三加密；方法技巧

空三加密是数字摄影测量产品生产的关键工序，影响着航测产品的生产效率与质量[1,2]。其核心内容是依据相片上的像点坐标，用摄影测量的方法解求测区中所有影像的外方位元素，并基于摄影过程的几何反转，重建可量测的几何立体模型，然后解求出地面点的空间坐标[3]。

传统的空三加密，对控制点的数量和分布要求严格，需要大量的人工操作，生产效率低[4]。随着GPS技术的发展，利用GPS/IMU辅助空三加密能在满足加密精度要求的基础上，最大程度地减少或不使用地面控制点，大大提高了空三加密效率[5]。目前，国内学者对不同软件采用GPS/IMU辅助空三加密进行了实验，实验结果表明，在数据预处理、空三匹配、人工干涉消除点位相关粗差以及精度检查等生产环节上仍需较长时间[6,7]。

INPHO是欧洲著名的数字摄影测量系统，由德国Ackermann教授研发，用于空三加密处理的模块为MATCH-AT[8,9]，具有较强的自动点匹配能力和高精度的点位预测能力[10]。

本文以我国南方某县为研究区域，探讨和研究了应用INPHO软件进行空三加密时提高效率的方法和技巧。

1 INPHO空三加密流程

1.1 数据准备

需要准备的数据包括多光谱数码影像、相机文件、POS数据（X、Y、Z、Omega、Phi、Kappa等影像初始外方位元素，坐标通过坐标转换和高程拟合后转为2000国家大地坐标系）、外控成果（包括电子档和纸质版的点之记、控制点点号与坐标对照表）。

1.2 空三加密流程

空三加密流程包含如下步骤：

影像预处理：在Application Master下的Image Commander模块中生成影像金字塔。

创建工程：主要包括相机文件参数输入、影像导入、POS数据和控制点数据导入、测区航带建立等。

空三匹配：在MATCH-AT中选择“Automatic tie point extraction with adjustment of block”设置好Edit中的各项参数，点击Run即可进行连接点的匹配工作。

控制点量测：该步骤可根据实际作业的需要进行安排，主要有左右片量测同名像点和立体量测两种方式。

空三平差：根据设置的平差参数对全区进行光束法区域网平差解算。

精度检查：平差完成后，首先通过平差结果文件查看模型连接点和控制点的精度，然后在立体环境下进一步检查二者精度，对不满足精度要求的模型连接点和控制点进行调整，直至满足精度要求，最后导出平差结果统计报告。

控制点量测、空三平差和精度检查这3个步骤要循环进行，直至模型连接点和控制点精度满足要求。

INPHO软件空三加密流程如图1所示。

图1 INPHO软件空三加密流程

2 INPHO空三加密作业效率提高方法探讨

2.1 控制点量测

INPHO软件空三加密有两种控制点量测方案（见图2）：方案一是在模型连接点自动匹配前，人工量测所有控制点，然后进行测区模型连接点的自动匹配；方案二是在模型连接点自动匹配前，在测区边缘及中部均匀地加入少量控制点，待测区模型连接点自动匹配完成后作一次区域网平差，再根据软件自动预测点位的方式添加剩余控制点。本文针对上述两种方案在摄区中选取加密分区1（图2）进行对比研究，该区域包括影像1 069张，控制点91个。

从表1可知，两种方案中的模型连接点和控制点的精度都符合作业要求，且平均误差、最大误差、最小误差基本相同。但第二种方案中有1/2以上的控制点是根据软件自动预测点位添加的，与第一种方案相比，减少了根据点之记逐个查找点位并添加控制点的人工作业量。实验结果说明，在同样数据条件下，采用第二种方案将大大提高INPHO空三加密作业效率。

图2 不同控制点量测方案

表1 不同控制点加点方案空三加密结果

2.2 分区二次匹配

利用INPHO软件进行空三加密时，针对匹配空洞有两种解决方法：一是将空洞区域划出作为加密区的子区进行二次匹配，并将二次匹配的结果叠加到整区空三匹配结果中去；二是将空洞区域划出作为独立加密区进行二次匹配。本次选取摄区中加密分区2（图3）进行实验。

图3 测区中匹配空洞区域

如图3所示，椭圆形标记区域存在匹配空洞。经分析，其原因是空洞区域POS精度不高且地形复杂。针对上述情况，将空洞区域从加密分区2中划出作为一个子区（见图3），删除子区内POS数据，在区域内影像的标准点位添加同名像点，然后进行二次匹配。通过对比发现，二次匹配后点密度大大增加，不再有匹配空洞，而且点位分布均匀（见图4）。将分区匹配结果叠加到整个加密分区匹配结果中，对全区进行空三精度检查，控制点和模型连接点精度均达到要求。此方法较方法二省去了接边工作和后期航测产品生产中的重复性编辑工作，减少了数据运算量和人工作业量，提高了在匹配空洞情况下的空三加密效率。

图4 分区二次匹配

2.3 空三精度检查

自动匹配处理完成后，可通过空三平差结果文件查看模型连接点和控制点的精度。但空三平差结果会受到平差参数设置的影响，因此还需在立体环境下检查空三精度。

国内普遍使用的空三软件有MapMarix、Geolord-AT、PixelGrid、Jx4等，其中部分软件空三加密功能较强，但缺少立体查看功能，需将空三结果转入到其他软件中才能实现空三精度的立体检查；部分空三软件带有立体查看功能，但需要经过较长时间的立体恢复过程[6,7]。INPHO软件下的DTMaster模块具有强大的立体查看功能，无需空三加密成果格式转换、导入和立体恢复就能进行立体查看和人工标记，同时还能将检查结果进行多种格式的输出，便于后期数据分析。

以加密分区2（图3）自动匹配结果为实验数据，本文提出了一种比较高效的空三精度立体检查方法，即按照测区模型连接点是否存在整体性上浮或下沉、立体模型是否存在视差、控制点是否在准确的点位上、相邻测区空三接边精度是否超限的顺序进行立体检查，如前一项不符合精度要求，则表明空三加密精度超限，无需进行后续检查，直至所有检查项全部满足空三加密精度要求。

具体检查内容为：①模型连接点是否存在整体性上浮或下沉。②立体模型是否存在视差。以上两项重点检查加密分区外围、模型连接点分布较少地区，如房区、大片水域分布区等。③控制点是否在准确的点位上。可在DTMaster模块中新建矢量图层，对检查结果进行标记，输出标记结果并与控制点原始数据进行对比分析。④相邻测区空三接边精度是否超限。INPHO中没有区域网接边功能，通常的做法是在区域网中人工选一些点并记住这些点的位置，然后在相邻区域网中找到这些点的位置并一一添加，使之成为同名点，然后分别对两区域网进行平差，结果合格后再人工比较这些同名点的大地坐标，同名点之间的差值即为两相邻区域网加密精度值[11,12]。对此，本文提出一种更为简单的方法，即将测区区域网的模型连接点作为检查点引入到相邻测区中，通过两个测区相同连接点点位对比量测即可获得接边差值。

综上可知，在INPHO软件的DTMaster模块中进行空三精度立体检查能减少检查时间，提高空三加密效率。