基于VirtuoZoNT制作数字正射影像图方法的研究.doc

基于VirtuoZoNT制作数字正射影像图方法的研究张 永 赵薛强 袁树才（中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 510610）摘 要 数字正射影像图是将地表航空影像经垂直投影而生成的影像数据集，既具有像片的影像特征正，又具有地图的几何精度，而且信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和社会经济信息。本文以水利航电枢纽工程大比例尺数字正射影像图的制作为研究对象，详细分析了制作正射影像图的技术流程和方法特点，同时指出了影响正射影像图质量的几个关键要素，为测量生产部门提供借鉴。关键词 摄影测量与遥感；正射影像图；数字高程模型； VirtuoZoNT数字正射影像图（DOM）是利用航摄像片或遥感影像，经像元纠正，按图幅范围裁切生成的影像数据。DOM具有精度高、信息丰富、直观真实等优点，可用作为背景控制信息，评价其他数据的精度、现实性和完整性；可从中直接提取自然资源和社会发展信息，为工程建设、规划等提供可靠依据；还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新。在水利水电领域，DOM被广泛应用于水利水电规划设计、移民安置、淹没赔偿、防洪、开发水能、发展航运、灌溉、水土保持、治涝、工业供水及城乡生活用水、水产养殖、水源保护、水利发展与生态环境调查与可持续发展研究等诸多方面。目前摄影测量生产中都涉及DOM的数据生产，由于技术和要求的不同，技术流程上存在一定的差别，因此很有必要研究一下DOM项目生产的技术流程。本文以水利工程为例，研究基于VirtuoZoNT的正射影像图制作方法。1 研究背景江西永泰航电枢纽位于新干县三湖镇上游1.5km处，是峡江枢纽的下一级梯级，距峡江坝址约56公里，是一座以航运为主，兼有发电等综合利用功能的大（2）型航电枢纽工程。在国家“十二五”期内河高等级航道建设规划中，永泰航电枢纽被列为江西省内河重点建设工程。新干县辖5镇8乡2个直属农林场、135 个行政村、9个居委会。全县人口近30万，其中城镇人口 6.4万、农业人口 23.58万，为查清工程建设用地、调查建设征地区域实物，为移民安置规划以及专业项目设施迁改建设计等提供基础资料，按照江西省交通厅统一部署安排，我公司采用无人飞机进行测区航飞，制作1：2000正射影像图。2 研究区域概况测区位于江西新干县，包含平地和丘陵地两种地形，其中大部分是平地，航飞面积160km2，航飞区域6个，共布设44条航线，1784个立体像对，航片的航向重叠70%，旁向重叠36%，像片倾斜角5，像片旋偏角15，航线弯曲度为3%。测区共用了3种相机拍摄，其中1、3区域相机焦距为35.575mm，2区域相机焦距为35.586mm，4、5、6区域相机焦距为35.584mm；像幅大小为36mm24mm。航线按顺河道方向布设，设计高度：800，实际飞行高度：800，飞行高度和基高比满足设计要求，分辨率0.2m满足规范要求。3 DOM制作方法3.1 技术流程图1 DOM制作流程3.2 资料准备资料准备包括像片索引图、航摄仪技术参数资料、飞行记录资料、测区内现有小比例尺地形图、区域网外业像片控制点点位略图、区域网外业像片控制点成果表、区域网外业像片控制点刺点片等。3.3 数字空三加密空中三角测量是航空摄影测量专业中的重要部分，进行空中三角测量的目的就是为影像纠正、数字高程采集和航测立体测图人提供定向成果，空中三角测量的最主要的成果就是像片定向点大地坐标和像片外方位元素。空中三角测量主要涉及资料准备、内业加密点的选点观测、相对定向、空中三角测量平差计算、区域网接边、质量检查和成果整理与提交7个主要环节。本测区采用VirtuozoAAT空三量测模块进行量测控制点、内定向、选取加密点、加密点转点、相对定向、模型连接和生成整个测区像点网；采用PATB光束法区域网平差，共划分为6个区域。3.4 DEM制作DEM是制作DOM的基础资料，利用VirtuoZoNT采用规则矩形格网制作DEM有两种方法：（1）第一步：“产品”生成单片DEM；第二步：“高级”DEM拼接与裁切；第三步：质量检查；（2）第一步：把立体模型上采集的地物碎部点三维坐标展到cass软件生成等高线，保存为dxf格式；第二步：“文件”引入地形数据文件（*.dxf）DEM输出，第三步：质量检查。根据生产实际经验，第二种方法比第一种方法生成DEM数学精度要高，而且输出的DEM模型为整个区域的，无需拼接，减少了拼接精度的损失。3.5 DOM制作DOM制作采用立体建模微分纠正方法或单片微分纠正方法进行。主要生产流程：设置正射影像参数选取DEM文件添加原始影像添加相机参数正射纠正正射影像镶嵌影像修复图幅裁切；其中正射影像参数主要设置地面分辨0.2、成图比例尺1：2000，选择核线影像参数，一般选择水平核线。图2 航电枢纽1：2000正射影像图（局部1：5显示）3.6 产品质量检查正射影像图的产品质量检查主要包括几何精度检查和影像质量检查两个方面。几何精度检查方法主要采用的以下方法：（1）野外检测，用于检查正射影像图的绝对精度；（2）叠加线划图进行检查，图幅DOM与图幅数字地形图叠加，均匀选取不少于30个同名地物点进行精度比较，一、二级质检组内按20%比例抽查；（3）栅格地图叠加法:将栅格地形图进行纠正后在MapGIS、AutoCAD或MicroStation等软件平台中与图幅DOM进行叠加，寻找相同地物进行比较。本测区经野外检测，平面精度为0.2m，满足规范要求。正射影像的影像质量检查主要指影像的色彩、亮度质量。一般采用目视方法进行，主要看色调是否均匀，反差及亮度是否适中，影像上是否存在斑点或其它原因造成的信息缺失等。本测区影像色彩均匀，亮度适中，如图2所示。4 影响正射影像图质量的几个要素（1）像控点、加密点精度是精度保证的基础，因此像控点位置的选择、野外采集的精度、刺点的精度尤为重要；（2）数字高程模型DEM的精度，DEM是制作DOM的基础；（3）航飞原始影像的质量，包括无人机飞行姿态、旋偏角、曝光瞬间相机在空间在姿态等；（4）处理软件的镶嵌、匀色功能，处理软件算法不合理会造成影像在镶嵌过程中出现错位现象或匀色不均等。5 结语通过江西永泰航电枢纽1：2000正射影像图制作方法的研究，我们发现利用无人机影像通过VirtuoZoNT软件处理，可以制作满足生产工程需要的大比例尺正射影像图，而且比常规数字测图效率高的多，正射影像图丰富的信息量为查清工程建设用地、移民安置等提供了极大的便利。但采用传统方法制作的正射影像图仍存在有投影差的现象，这是因为传统正射影像图的制作是以2.5维DEM为基础进行数字纠正计算的，而DEM是相对于地面的高程，并没有顾及地面上目标物体的高度情况，随着计算机技术和航摄技术进一步发展，计算机技术和纠正算法的进一步完善，无人机数字正射影像的原始数据来源越来越广，质量越来越好，数字正射影像图将会得到更加广泛的应用。参考文献：1 国家测绘局职业技能鉴定指导中心.测绘综合能力M.北京：测绘出版社，2009.2 方剑强.生产数字正射影像图（DOM）的若干技术问题探讨J.测绘与空间地理信息，2007，（3）.3