一种利用历史空三加密成果制作DOM的方法

吴洪宪，廖玉祥

（1.广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500）

近年来，广东省开展了两次覆盖全省范围的高分辨率航空影像DOM 制作项目，其中2015 年广东省高分辨率航空影像数据建设项目（以下简称“旧高分项目”）成果已经广泛应用于农村土地承包经营权和第三次全国国土调查等重大项目。目前正在开展的优于0.2 m 分辨率航空遥感影像DOM 制作项目（以下简称“新高分项目”），生产的DOM 成果除了要达到1∶2 000 DOM 制作相关技术规范要求外，还需要检查其与旧高分项目影像成果的套合精度情况，以保障利用新、旧高分项目影像成果采集的矢量要素成果的可用性。为了满足上述要求，减少外业像控测量的工作量，创新工作方式方法，研究提出了一种利用历史空三加密成果进行空三定向并制作DOM 的方法，结果证明该方法切实有效。

1 使用软件介绍

1）Inpho。Inpho 全数字摄影测量系统由世界著名的摄影测量专家Fritz 教授于20 世纪80 年代在德国斯图加特创立。经过30 多年的发展，Inpho 在框幅式相机（胶片相机、量测/非量测数码相机）航空影像空三加密、DTM 提取、正射校正和镶嵌匀色处理中具有无以比拟的优势。Inpho 主要有如下优点:①高精度的空三加密模块，便捷的空三分区操作；②分布式处理与多线程多线程并发运算；③可由DSM直接生成DOM[1]。

2）DPGrid。DPGrid 是武汉大学遥感信息工程学院张祖勋院士主导研发的航空摄影测量、无人机航测的综合应用平台，主要有如下优点:①空三完成后的DSM、DEM、DOM 可以一键式自动化完成，具有良好的互操作性，具备DEM 与DOM 同步编辑功能；②各种功能可以定制；③与现有立体测图设备及软件结合紧密[2]。

2 技术路线和方法

在旧高分项目已有空三加密成果（即历史空三加密成果）的区域，利用2019 年获取的数字航空影像与初始外方位元素进行自由网平差，恢复像片的空中姿态。结合旧高分项目的航空影像和空中三角测量成果，与对应区域的新高分项目航空影像数据和自由网平差结果进行影像目视判读，按照一定的点位要求，手工量测两期影像中特征明显的同名地物点，作为新高分项目影像的内业加密像控点。在旧高分项目空三中平差计算出内业加密像控点的三维坐标，再将内业加密像控点作为外业像控点导入新高分项目空三中进行区域网平差，以获取新高分项目航空影像的精确外方位元素。空三完成后，利用空中三角测量成果进行影像密集匹配，点云滤波，生成数字高程模型，再对航空影像进行微分纠正，完成影像镶嵌成图，具体作业流程如图 1 所示[3-4]。

图1 利用历史空三加密成果进行新空三定向并生产DOM 的方法流程图

3 实验区概况

实验区位于广东省韶关市、南雄市和仁化县交界处，地形类别为丘陵地、山地。旧高分项目影像采用UCE 航摄仪携带IMU/GNSS 获取的16 条航线、共857 张片，新高分项目影像采用DMC 航摄仪携带IMU/GNSS 获取的11 条航线、共569 张片，两次航线近似平行。具体航摄参数如表 1 所示。

表1 实验区新、旧高分项目航摄参数对照表

旧高分项目影像按照航向跨度10 条基线、旁向跨度2 条航线布点方案，结合实际地形地貌情况、角隅点布设双点，布设基本定向点62 点、检查点12 点。新高分项目影像按照航向跨度20 条基线、旁向跨度4 条航线内业布点方案，均布设为双点，布设基本定向点48 点，检查点31 点（剔除实地已发生变化的旧高分项目外业像控点）。具体分布情况如图 2 所示。

图2 实验区新、旧高分项目像主点、像控点布设情况

4 实验步骤

4.1 空三工程合并

利用新高分项目原始航空影像、POS 数据和相机参数等在Inpho 中进行新高分项目空三自由网平差计算，提取像片连接点。再将新高分项目影像空三工程合并到旧高分项目影像空三工程成果里[5]。

4.2 内业加密像控点选取

合并后的空三工程经检查无误后，进行2 个工程公共连接点的选取，如图 3 所示。手工量测两期影像中特征明显的同名地物点，作为新高分项目影像的内业加密像控点。

图3 在Inpho 中选取新、旧高分项目影像的公共连接点

内业加密像控点选取原则:①同一位置选择2 个公共连接点，避免只有一个点的情况下偶然误差过大；②沿航飞方向每条航带上间隔约20 条基线选取公共连接点，垂直航飞方向上每间隔约4 条航带选取公共连接点；③公共连接点要选在2015 年和2019 年像片重叠度高的区域；④边界航带要打在航线外侧，航带拐角处要打公共连接点。按照以上原则，重复上述操作，直至满足内业控制点布设要求。

4.3 内业加密像控点的导出

两期影像公共连接点添加完成后，在合并的空三工程中移除2019 年航空影像和航带数据，进行区域网平差计算，对不满足精度要求的点重新调整点位直至满足要求，然后导出空三平差结果，并从中提取2019 年空三所需的内业加密像控点坐标。

4.4 内业加密像控点的导入

在已进行自由网平差的2019 年空三工程中，导入旧高分项目外业实测像控点作为检查点（剔除实地已发生变化的旧高分项目外业像控点），将上一步提取的内业加密像控点作为空三加密像控点导入到2019 年空三工程中，如图 4 所示。在工程中反复调整内业加密像控点点位并进行平差计算，直至空三平差精度满足要求。至此，利用旧高分项目空三成果对新高分项目空三进行加密完成。

图4 2019 年空三工程中的内业加密像控点分布情况（局部）

4.5 DOM 制作

新高分项目空三完成后，利用空三成果在DPGrid中进行影像密集匹配，点云滤波，生成数字高程模型，再对航空影像进行微分纠正，完成影像镶嵌成图[6-8]。

5 结果和分析

实验区采用手工添加的内业加密像控点作为基本定向点，进行IMU/GNSS 辅助空中三角测量及精度检测，基本定向点、检查点（剔除实地已发生变化的旧高分项目外业像控点）精度统计如表 2 所示。

通过旧高分项目外业像控点对实验区新高分项目IMU/GNSS 辅助空中三角测量成果的检核结果可知，检查点的平面位置较差中误差为0.27 m、最大较差为0.84 m，满足规范中对空中三角测量检查点平地、丘陵地平面位置最大较差1.4 m 的要求；高程较差中误差0.39 m、最大较差0.89 m，满足相关规范中对空中三角测量检查点丘陵地高程最大较差1.0 m 的要求。

利用2019 年外业实测点进行新高分项目DOM 成果的绝对精度核查，利用旧高分项目DOM 成果进行新高分项目DOM 成果的套合精度检核，精度统计如表 3 所示。

表 2 实验区新高分项目空三基本定向点和检查点的精度统计表

表3 实验区DOM 成果绝对精度和套合精度统计表

通过实验区新高分项目DOM 成果的绝对精度检核情况可知，采用历史空三加密成果进行新空三定向制作DOM 的作业方法得到的正射影像成果绝对位置精度为0.50 m，优于平地、丘陵地平面位置中误差限值1.2 m 要求，且无明显系统粗差点，能满足1∶2 000 DOM 精度要求，可用于实际生产。

通过新高分项目DOM 成果与旧高分项目DOM 成果的套合精度可知，平面位置中误差为0.40 m（2 个像素），整体套合精度较好，这样可保证前期基于旧高分项目DOM 成果采集的矢量数据成果可较好地叠加在新高分项目DOM 成果上，从而大大减少因两期或多期影像底图套合问题，减少对矢量数据边界进行调整修改的工作量。

6 结 语

高分辨率的航空影像在自然资源规划管理和基础测绘工作中，发挥重要信息参考和决策支持作用。秉持继承历史、节约资源的原则，实现高分影像的持续联动更新，切实保障基础地理信息数据库的现势性、继承性，为地理信息服务工作提供长期有效的数据保障是一项十分重要的工作。本文提出的一种利用历史空三加密成果进行新空三定向并制作DOM 的方法，既可以节省大量的外业像控测量工作，也可以保持区域内新生产的高分影像成果与往期高分影像成果的相关性和延续性，使得往期的矢量数据成果可快捷准确地叠加在新生产的高分影像成果上，无需做大量的矢量数据边界范围调整和修改工作，对高分影像的生产具有很好的参考和借鉴意义。