基于IPS的正射影像生产方法及质量控制

徐雪平

(安徽省第一测绘院，安徽 合肥 230031)

1 正射影像图的研究意义

用线划图表示实际的地物地貌通常并不十分直观，而航空影像或卫星影像才能最真实客观地反映地表面的一切景物，具有十分丰富的信息。

数字正射影像图与传统的影像地图及地形图相比，有6个基本特点：(1)有丰富信息，比较直观；(2)能局部开窗放大或缩小，能很好的判读和测量；(3)制作及更新快速便捷，周期短、现势性强：(4)可用做背景层和其他专题要素套合，生成综合数字正，射影像地形图或各种专题数字正射影像图；(5)与其他测绘数字产品叠加复合后，产生多种新的复合数字产品；(6)便于保存，同时不易受时间和环境的影响。

2 国内外正射影像图制作发展概况

随着新技术的发展，尤其是计算机技术的广泛应用，一些原有的生产技术和手段逐渐地被计算机技术所取代，取而代之的是数字信息和产品。正射影像的制作经历了光学机械类型->函数解析类型->电子数字类型的过程，发展到计算机数字微分纠正。

数字微分纠正：利用内定向参数和外方位元素及数字高程模型，按照一定的数学模型利用控制点解算，获取正射影像。整个过程就是将影像按像元逐一进行纠正，使用数字方式处理，就是实现两个二维图像之间的几何变换，纠正时首先要建立原始图像像元与纠正后图像像元之间的几何坐标对应关系，然后进行灰度内插。

3 DOM的应用

数字正射影像地图是一种新型的基础数字测绘产品，具有广泛的应用前景。如：农村土地确权发证基础底图、土地执法监察的依据、专题信息提取与数据更新、秸秆禁烧的执法依据、城市规划、环境分析以及三维景观建模等，还可以用CAD等多种应用软件直接在数字正射影像数据上进行规划或设计，形成以DOM为基础的新产品：数字正射影像地形图、其他专题数字影像图。

4 利用ICAROS IPS3.1制作DOM

IPS3.1(Icaros Photogrammetric Suite摄影测量工作站)是卡洛斯公司推出的全数字摄影测量工作站系统，它能够快速、 准确地处理航拍图像数据，其中包括大飞机航拍数据和飞行姿态不稳定的无人飞机拍摄的相片数据。流程图如图1所示。

图1 DOM制作流程图

4.1 空三加密

(1)数据准备：航片数据、相机参数、控制点文件提前准备，整理POS数据格式。

(2)打开Solution Manager3.1.0.35程序，建立空三工程。

(3)自动匹配相对定向点，进行自由网平差，剔除粗差点，分布不均匀处人工加点，直至满足相对定向精度要求。

(4)导入控制点，逐点修测之，无立体量测功能，所有同名点航片同步放大缩小，肉眼判选同名点位置，山区有些点位非常难选，高程精度差。

平差精度检测报告如表1所示。

表1 空三加密精度检测报告

4.2 DEM生产

自动生成精细DSM比较慢，只能进行滤波，无法立体修测，不能用来制作1∶2000DOM。而对于应急项目快速成图，可以自动生成粗略DSM，速度非常快。本试验采用借助全数字摄影测量系统，导入空三，立体采集DEM。

4.3 DOM 生产及拼接裁切

(1)引入全数字摄影测量系统立体采集的DEM，转换格式，进行正射纠正，得到单片正射影像图。

(2)打开StitchMe3.0.2.4程序，创建正射影像拼接工程，并自动生成拼接线。自动生成的拼接线已经自动规避高层建筑，桥梁等，全测区浏览检查拼接线，只需选修部分不合理拼接线,绝大部分拼接线无需修测。拼接线修测非常方便。

拼接线修测后，设置匀光匀色参数，输出小于2 G的中等大块图同时完成了匀光匀色处理。对中等大块图查拼缝，处理高架路高架路桥错位等，最后借助ERDAS按图廓元素输出单幅图。

4.4 精度统计

DOM精度统计如表2所示。

4.5 利用ICAROS IPS3.1制作DOM优缺点

(1)空三加密：解算能力强、匹配算法强、速度快，对影像旋偏角等要求低，可以处理形状、位置、畸变、投影变形差不一致的同名影像，匹配的点的数量和质量高。可不依赖IMU或POS精度，支持GPS漂移、局部丢失、像主点落水等数据处理。分网、合网、原网基础上加减航片以及接边处理也都非常方便。不能立体观测人工点，可满足制作数字正射影像图的精度要求，但精度略低，无网间接边功能。

表2 DOM精度统计

(2)自动匹配生成精准DSM/DTM非常慢，易出错，而且不能立体修测DEM，一般只能利用已有DEM或者借助全数字摄影测量系统，导入空三，立体采集DEM。

(3)StitchMe模块自动匹配生成的拼接线智能化高，已经自动规避高层建筑、桥梁等，少数拼接线需要编辑，而且编辑功能非常方便，匀光匀色效果也很好。但对输入输出影像有要求，输入影像要小于900 MB，输出的影像为有一定重叠小于2 GB中等大块图，其实如此设计也是为了能利用PHOTOSHOP软件打开检查拼缝，处理建筑物压盖、高架路桥错位等问题。输出的影像也可以是直接引入图廓元素输出标准图幅影像，但后期对小图检查处理拼接缝，则会导致非常多接边处理问题。

5 展望

(1)会不会有更好的算法，如何能快速自动匹配得到满足精度要求的DSM/DTM，而且尽量少的人工修测。(2)找到高效的图像匹配算法，自动生成的拼接线能更加智能化，尽量避开建筑物、桥梁或其他建筑，几乎无需人工修测拼接线。(3)有没有方法可以解决人工检查修改拼接缝问题。