基于无人机遥感技术的DOM生产探讨

王志刚

摘 要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。科技的进步促进航空航天传感器的不断发展，高分辨率的遥感卫星影像和航片已成为许多项目的重要数据源，而遥感数据自动处理系统的应用和多核CPU并行计算技术极大地提高了数字正射影像（DOM）的生产效率，缩短了DOM的成图周期。本文就基于无人机遥感技术的DOM生产展开探讨。

关键词：无人机;遥感;DOM;生产

引言

近些年来，无人机作为传统航空摄影测量的补充手段在各个领域发挥着越来越重要的作用，特别是在小区域影像获取、困难条件地区的高分辨率数字化成图等方面成果显著。越来越广泛的应用于国家抢险救灾、地理国情普查、影视剧拍摄、数字城市建设、城市管理以及测绘测量等领域。而数字正射影像（DOM）这种具有丰富纹理信息和几何属性的一项重要基础地理信息产品，其制作技术在最近几十年取得了长足的发展。

1 制作无人机数码数字正射影像图（DOM）的流程

（一）前期准备。在外业飞行之前，收集与航空摄影测量相关的项目区资料及图件，申报航空摄影测量飞行空域，选择晴好天气进行航飞。并根据成果资料的要求，提前规划设计好飞行航线以及飞行高度等内容。（二）自动匹配规则设置首先，制作DOM数据自动匹配规划。一方面，获取卫片影像的有效范围。匹配规划的前提条件就是获取卫星影像的有效范围。另一方面，通过手动操作的方式实现卫星影像的文件名确定全色与多光谱的一一对应关系并制作影像配对规划文件Mosaic.mdl。（二）外业飞行及控制工作。在外业飞行时，应注意飞行安全以及飞行质量，完成飞行任务后，应在外业第一时间对飞行成果进行初步检查，对出现漏飞和影像质量差的情况应及时进行补充。外业像控应布设在明显地物上，方便内业处理。（三）内业数字正射影像图（DOM）生产。主要介绍一下DOM内业生产的相关流程和步骤。（1）空三加密。空三加密工作通常采用INpHO数字摄影测量处理系统的MATCH-AT空三模块，通过光束区域网整体平差，得到加密点坐标成果及相片外方位元素。空中三角测量加密的所有控制点的精度应满足：相对定向连接点上下视差中误差不大于2/3个像素，最大残差不大于4/3个像素。内业加密点对附近野外控制点的平面位置中误差、高程中误差不应超过表1规定。（2）数字高程模型（DEM）与数字正射影像图（DOM）生产在INpHO软件系统中，导入空三成果恢复立体模型，利用系统的自动匹配功能，生成高精度的数字表面模型（DSM），并设置参数进行保留山体、去除房屋、提取水域等，同时导入采集的特征点、线文件，对DSM进行修正得到反映地面特征的DTM数据;对模型DTM进行编辑及自动拼接生产作业区域DEM数据。利用DEM成果对原始影像进行正射纠正，通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接，对测区数字正射影像图（DOM）进行调色处理，之后按照项目要求进行1∶2000分幅裁切、图廓整饰，形成标准分幅数字正射影像图（DOM）数据成果。

2 DOM生产

DPGridEdu软件系统支持自由网平差结束后直接进行影像快速拼接，快速生成DEM。生成DEM之后，便可进行正射影像生产。该功能生成的是单张航片的正射影像。成果文件包含两部分内容：一部分是影像文件，另一部分为影像参数。正射生产完成之后，进入正射拼接界面。通过编辑拼接线功能，用鼠标移动或是添加节点的方式进行拼接线编辑，拼接线调整后即可查看拼接效果。在独立房屋边缘有变形的地方，可以通过DPGrid软件提供了正射影像编辑功能，可交互式的对正射影像的部分或全部进行PhotoShop处理、DEM重纠、匀光匀色等处理，使正射影像成果达到要求。调整拼接线使拼接线两边的影像色差及变形减少从而呈现出更加自然的过渡。在DOM生产过程中，容易出现几何误差以及色彩误差过大的問题，要获取符合要求的数字正射影像，可以通过以下两个方面减少误差。（1）DOM的制作是根据DEM通过原始影像、相机参数以及外方位元素一起完成DOM的编辑，而地物明显的变形现象通常是由自动拼接的几何误差及DEM精度过低引起的。如房屋的变形过大及完整性差问题、道路的错位问题、桥梁的连续性问题以及扭曲、拉花等现象。因此，要保证DOM的质量需要对自动生成的DEM进行编辑，使DEM相关格网之间过渡平滑，没有明显的高低落差。同时DOM拼接时，要保证所有地物的相互逻辑关系与实际情况一致，实际制作过程中若有精度不够导致的道路、桥梁在拼接后不能正常的连接在一起时，可以通过PhotoShop进行后期的拼接处理。（2）DOM要求色彩和色调的整体一致性，而飞机在获取影像的过程中由于光照亮度及云层等多方面的影响，不同的影像上色彩明亮程度会存在或多或少的差异，这些差异也会给后续输出的数字正射影像精度及使用带来诸多不良影响，因此需要对DOM进行匀光匀色的处理。

3 DOM质量检查的内容

3.1 外业飞行质量

外业飞行数据是制作数字正射影像图（DOM）最原始的数据，其质量好坏直接影响成果质量。所以要求我们在飞行过程中严格按照无人机飞行作业要求，选择合适的作业时间以及航线规划等内容，这样才能获取最佳质量的外业飞行数据。

3.2 影像质量检查

影像质量检查主要包括影像完整性、图幅地面分辨率、图幅裁切范围、色彩模式、融合质量、色彩特征、影像噪声等内容的检查。影像完整性指DOM图幅的完整性和影像数据的有效覆盖范围的完整性。多个空间分辨率的遥感影像镶嵌时，需根据影像的镶嵌线计算各图幅内不同分辨率的影像所占面积比例，检查各图幅的出图分辨率是否满足要求。图幅裁切范围包括检查成果影像的四至坐标及外扩像素是否符合要求。融合质量和色彩特征的检查一般通过目视判断影像是否存在反差过大、整体偏色、色调不均、发虚、重影、影像噪声等现象。另外，还需目视检查影像是否存在扭曲变形、地物错位、镶嵌痕迹等问题。

3.3 像控点的采集质量

像控点的质量是决定数字正射影像图（DOM）成果位置精度的至关因素，所以像控点采集一定要采集在明显地物上且高程信息变化不是很大的区域，且像控成果要经过检验确保无误后才能用于工作中。

3.4 时间准确度检查

成果影像的时间准确度检查指其所采用的数据源的现势性是否符合要求，有云、雪覆盖区域是否做了相应处理，此外还需考虑原始影像的时间分辨率与空间分辨率的取舍原则。

3.5 镶嵌线的处理

由于在数字正射影像图（DOM）生产过程中，其成果是由多张影像拼接而成，如果直接进行融合处理，数字正射影像图（DOM）成果将会存在大量的位置错位的现象，这就要求作业人员在作业过程中必须对拼接线进行严格的处理，确保影像在拼接线处合理过渡。

3.6 位置精度检查

位置精度检查包括平面位置中误差和接边中误差的检查。平面位置中误差的检查方法通常有：（1）与像控点外业测量数据对比检查;（2）与同精度或高精度数字线划图（DLG）进行套合检查;（3）与同精度或高精度参考底图進行套合检查。接边中误差是通过检查相邻图幅影像重叠区域同名点地物的坐标差来统计计算的。随着各应用领域对遥感影像成果的质量要求日益提高，DOM无缝接边逐渐成为主流趋势。无缝接边是指相邻图幅重叠区域的地物地貌、颜色、灰度值、亮度、对比度等都基本一致，当相邻图幅分辨率相同时，重叠像元的像素值差异应在一定的阈值范围内。

4 结语

目前，随着科学技术的发展和软硬件水平的提高，利用无人机进行摄影测量的技术水平已经大有提高，但是生产数字正射影像图（DOM）的整体技术水平的自动化程度还不是很高，需要大量的人工干预。特别是农村土地承包经营权确权登记工作成果的准确性涉及农民的切身利益和社会稳定，对数字正射影像图（DOM）的精度要求较高。这就要求我们在相关的工作中，进一步提高数字正射影像图（DOM）的精度和自动化处理水平，生产出符合相关标准要求的外业调绘工作底图，服务于农村土地承包经营权确权登记工作。

参考文献

[1]李德仁.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报·信息科学版，2015.

[2]范承啸.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学，2017.