基于像素工厂的银川市1∶2 0 0 0航空摄影及正射影像图制作

王 璇

（东方通用航空摄影有限公司，山西 太原030031）

0.背景

随着城市道路、桥梁等基础设施建设、旧城改造等重点工程的快速发展，城市的面貌日新月异。数码航空摄影是快速获取地面现状的重要手段，数字正射影像（DOM）同时具备了地形图地理精度高和影像真实直观的特点，可从中提取丰富的资源信息和社会发展信息。

1.任务区概况

银川南连吴忠市利通区、青铜峡市，北接石嘴山市平罗县，西倚贺兰，接吴忠市盐池县。测区总面积约555.5平方公里，采用ADS80数字航空摄影测量系统获取分辨率优于0.2米的数字航空影像，制作1∶2000的数字正射影像图。由于该摄区位于银川市主城区上空，地势较为平缓，西部皆为高山。

2.航空摄影

本次项目基地距银川测区120公里，采用ADS80航摄仪作业，同时获得前视、下视、后视，连续无缝的地面立体影像。本次航摄的飞行方向为东西方向，摄影平均航高约2050米，不同地形条件下的航片航向和旁向重叠度参考指标均为100%和30%以上，影像地面分辨率GSD优于0.2米，满足1∶2000成图要求。为保证项目完成质量，摄区周边选取两个CORS站。由于采用了CORS站的数据，数据的可靠性和精度较人工架设基站有了明显提高，大大降低成本，提高了效率。为与记载GPS采样率一致，满足数据精度的要求，将2个CORS站的GPS数据采样率修改为0.5秒。

飞行结束后，使用GrafNav软件对GPS数据和IMU数据进行融合结果（如图1所示）：

图1数据处理质量图

经检查，空中GPS数据、CORS站数据和IMU数据均连续无中断，且数据质量良好，航线的ROLL、PITCH、HEADING最大偏差均符合规范要求。航摄影像整体上影像清晰，地物反差适中，颜色饱和，不偏色，符合成图规范；机载POS数据质量完好无中断，满足1∶2000成图精度要求。

3.空三加密

ADS80航摄仪由于装配了POS系统，在进行数据后续处理时无需内定向，直接进行相对定向和绝对定向，且空三平差计算过程有所简化，大大减少了工作量。ADS80影像数据的空三加密在像素工厂PF中完成，利用像素工厂Bundle模块计算空中三角测量，通过对自动连接点的逐级剔除，达到规定要求，写出改正后的OPT文件，做正射影像使用；输出改正后的ODF文件，提供给制作数字线划图使用。

3.1 空三精度评定

自动连接点匹配后，通过Optimize模块，对连接点进行平差优化，优化参数包括IMU姿态改正误差、瞄准误差及非线性缩放因子改正误差。整个过程没有控制点参与平差计算。

各连接点在整条航线内分布均匀，且残差方向呈无序分布，不存在系统误差，能够满足可靠性要求（如图2和图3所示）：

图2有效连接点分布图

图3连接点残差分布图

由表1可以看出空三后连接点像坐标残差统计均满足指标要求。

3.2 精度检测

采用以上空三结果做L1纠正，在立体上对提供的野外检查点进行内业立体坐标采集，把两个结果进行比较（如表2所示）：

本次检测平面X方向残差最大值为0.1178，最小值为-0.1776，中误差为0.0825；Y方向残差最大值为0.1487，最小值为-1165，中误差为0.0855；Z方向残差最大值为0.1037，最小值为-0.0688，中误差为0.0475。均满足设计精度要求。

3.3 DTM精度检查

利用检查点野外实测的高程值与检查点在DTM上取值进行比较，比较结果（如表3所示）：

4.DOM制作

4.1 成图规格

平面坐标系采用CGCS2000坐标系，高斯-克吕格投影6°分带。成果采用1km×1km矩形分幅，图幅西南角坐标为整公里坐标。

4.2 数据存储

4.2.1 0.2米分辨率的分幅DOM数据

正射影像数据采用TIF格式存储，影像坐标文件TFW格式为文本格式，共6行，依次存储Y方向分辨率、0、0、X方向分辨率、Y方向坐标、X方向坐标。

表1无约束平差连接点像坐标精度统计（pixel） 单位：米

表2野外检查点与立体采集检查点对比结果表 单位：米

表3野外实测高程值与DTM高程值对比结果表 单位：米

4.2.2 DOM制图范围结合表

DOM制图范围结合表采用shp格式，文件图形部分按DOM标准分幅范围按面文件方式存储，属性部分包含图幅编号字段（6个字节长度字符串），X坐标在前，Y坐标在后，各取整公里前两位。

4.3 精度要求

0.2米DOM地物点相对于邻近平面控制点的点位中误差，平面及丘陵地应小于或等于1 m即5像元，山地小于或等于7.5像元。高大林木覆盖区、高层建筑阴影遮盖区等困难地区中误差可放宽50%。0.2米DOM接边限差，一般地区不少于3像元，困难地区不少于4.5像元。

4.4 生产步骤

全分辨率正射影像制作分两步进行：

（1）影像纠正：纠正影像分辨率设置为0.2米；

（2）影像拼接：影像拼接过程中选取参考影像；纠正时同时选取REDN00A、GRNN00A、BLUN00A三个波段全分辨率影像。

5.成果检验

正射影像检查验收的依据是国家质量技术监督局发布的国家标准GB/T18316-2008《数字化测绘产品检查验收规定和质量评定》，检查采取人机交互的方式，检查的内容和方式为：

（1）文件名及数据格式检查：检查文件命名和数据格式是否符合设计书规定；

（2）有关的参数文件的录入均应与原始数据核对保证正确；

（3）数学基础检查：将数据文件中的四个图廓点、首、末公里网控制点等的坐标值与理论值核对；

（4）影像质量检查：将影像放大到一定倍数，采用日测法观察影像是否清晰，是否存在斑点、划痕、影像变形、模糊等现象；

（5）影像精度检查：将检查点展到正射影像上（影像按原始分辨率两倍放大），比较检查点外业实测点位与影像上点位误差。

6.主要技术研究及特点

6.1 快视图影像大气校正

为了保证参考影像整体的清晰度，对REDN00A、GRNN00A、BLUN00A三个通道的快视图影像做大气校正，去除原始影像上的水气、雾气（如图4所示）：

图4快视图影像大气校正图

6.2 拼接线计算及编辑

在充分考虑了建筑物的完整性和影像辐射信息的前提下，自动计算生成了影像拼接线，不仅大大缩短了作业周期，同时也对拼接线两边不一致的现象有所改善[1]（如图5所示）：

图5影像拼接线

6.3 参考影像图制作

采用9×9的快视图制作参考影像，制作过程中选取GRNN00A、REDN00A、BLUN00A三个波段进行纠正、拼接，并对拼接后的影像做匀光匀色、拉伸处理，使影像整体色调保持一致。在PhotoShop下对处理后的影像输出进行局部调色后，导回像素工厂（如图6所示）：

图6参考影像图

7.结束语

目前数码航摄仪基本都配备了IMU/GPS系统，可以在无地面控制点的情况下进行姿态控制处理，加上基于专有算法的软件如像素工厂，大大减少了空中三角测量所需的地面控制点数量，大幅缩短了航测生产周期，提高了影像数据处理的生产效率。当前各地数字城市、智慧城市建设方兴未艾，全数字化航测生产流程及高分辨影像，将在城市建设中发挥巨大的优势和作用。