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所屬欄目:基礎學論文 發布日期:2012-10-15 09:07 熱度:
摘要:本文簡要介紹了數字正射影像的制作方法,對正射影像圖的制作特點和精度進行了分析,指出了正射影像的發展趨勢和及應用前景。
關鍵詞:DOM,DEM,制作,精度
1正射影像圖的制作
1.1數字正射影像圖(DOM)的概念
隨著計算機技術和數字圖像處理技術的發展,攝影測量已由模擬攝影測量發展到當今的數字攝影測量。在數字攝影測量中,計算機不但能完成大多數攝影測量工作,而且借助模式識別理論,實現目標的自動或半自動識別(如識別框標和識別同名點等)和提取,從而大大地提高了攝影測量的自動化能力。數字攝影測量技術的普及,為以攝影測量為主要手段的我國測繪業帶來了一場革命性變化。數字正射影像圖(DOM),則是數字攝影測量的主要成果之一。
數字正射影像圖(DOM),是利用數字高程模型(DEM)對數字化航空攝影影像,經逐像元進行投影差改正、鑲嵌,按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍裁切生成的數字正射影像數據集。它是同時具有地圖幾何精度和影像特征的圖像,具有精度高、信息豐富、直觀真實等優點。在現階段,生產正射影像圖的方法主要有兩種,全數字攝影測量系統和單片微分糾正,但它們的基本原理都很相似,都是通過DEM和原始掃描影像來生成正射影像,在生產中,通常根據設備情況,地形情況,影像情況,兩種方法結合使用。同時,根據制作正射影像的基本原理,在利用解析攝影測量系統進行DOM生產實踐中,摸索出了另外一種方法,即利用掃描矢量化所得的DEM和掃描的TIF文件結合,在全數字攝影測量系統中生成DOM。
1.2數字正射影像圖的制作
數字正射影像圖的制作,一般是通過在像片上選取一些地面控制點,并利用原來已經獲取的該像片范圍內數字高程模型(DEM)數據,對影像同時進行傾斜改正和投影差改正,將影像重采樣成正射影像。對于先進的數碼航攝儀獲取的數字航攝成果,采用先進IMU/DGPS輔助航測技術,可以免去野外控制測量和空中三角測量過程,直接采集DEM后生產DOM。
以航空影像為主要數據源,可采用數字攝影方法或采用單片數字微分糾正方法制作DOM。前者可自動生成DEM用于微分糾正,后者需要利用已有的DEM成果進行數字微分糾正。單片數字微分糾正對軟、硬件要求較低,易于進行大規模生產。以航天遙感影像為主要數據源,采用數字微分糾正的方法制作DOM。用于1:50000或更小比例尺的DOM生產,可選用SPOT全色影像(地面分辨率10M),也可選用TM多光譜影像、SPOT多光譜影像。以近似垂直投影的SPOT全色影像為主要數據源制作DOM,在平坦地區和起伏不是很大的山地丘陵,一般不需要使用DEM數據進行正射糾正,在高差超過一定高度的山地,應考慮采用DEM成果進行影像糾正。和航片相比,衛星影像有成本低、更新快的優勢,當然,衛星影像的分辯率不如航片高,也不宜采用立體狀態輔助判讀?筛鶕䦟嶋H需要的使用目的和地物的復雜程度不同選取合適的數據源。
利用掃描矢量化所得的DEM導入到全數字攝影測量系統中生成DOM,是使用掃描矢量化等高線內插DEM,利用已有DEM和航測原始像片在全數字攝影測量系統生成DOM。對于高山地,地形復雜,陡峭,使用VirtuoZo生成DEM比較困難,可便采用了掃描矢量化老圖,得到等高線,再由等高線經過賦值等處理,利用ARC/INFO、GEOTIN等軟件進行綜合處理得到符合精度要求的DEM,然后將此DEM導入VirtuoZo到下,對照立體影像進行DEM修改,最后生成DOM。整個作業應注意以下幾點:
1.適用范圍比較特殊,主要是高山地區,地形復雜。
2.作業過程中應清楚圖幅與像對的準確對應關系。
3.由于每個像對裝載的是整幅圖的DEM,所以生成的是DEM范圍大小的DOM,因此每個像對的DOM為保證精度應根據像對的范圍進行裁切,然后再進行圖幅DOM的鑲嵌。
2數字正射影像圖的特點
2.1數字正射影像圖同時具有地形圖的特性和影像的特性,信息豐富多彩、全面具體。
2.2由于有層次和色彩,因此更形象生動、直觀有立體感。
3.數字正射影像圖的精度
3.1DEM精度是影響正射影像圖精度的重要因素
對DEM進行編輯時,一定要針對數字正射影像圖的特點采取不同的精度標準。山林及田野的編輯可適當放寬精度,對有高大建筑物及道路的地區要仔細編輯,對加固坎等直立性地物要合理編輯,這些地方編輯不好,地物很容易變形,加重后期圖像處理工作量。DEM間隔的選擇要是合理。DEM間隔太小,數據量太大,占用很大的內存空間,對生產作業帶來不必要的麻煩。DEM間隔太大,又不會真實表示地貌細部,為此必須合理地選擇DEM間隔。一般以成圖上2mm左右為宜。由于航空攝影是中心投影,在航片的主點己是正射投影,所以距像主點越遠的地方,DEM的誤差越大,正射影像的誤差越大,由此可知,主點附近DEM的誤差對DOM的精度影響小一些,越到像片邊緣越要注重DEM精度的提高。
3.2DPI值的設定對正射影像圖精度的影響
數字正射影像圖DPI太小,不能清晰顯示影像的細部,DPI太大,會造成數據量的增加,為此DPI值的設定必須考慮用圖的實際狀況而定,保證圖面的清晰度和信息的完整性。
3.3確定合適的航攝比例尺、主距和航距
使影像信息全面而且清晰,満足成圖精度要求。航攝時重疊度大一些,盡可能的用航片中心區域生成數字正射影像圖(如VIRTUOZO最近頂點法生成的數字正射影像圖)。
3.4影像鑲嵌和接邊對正射影像圖質量的影響
影像鑲嵌時,對于鑲嵌線的合理選擇是保證圖面效果美觀、協調的重要因素。.相鄰像對間可根據實際地形及應用情況,合理地選出一片做為主片,分析圖幅的像對,保證密集地物區用一張相片來完成。其它像對盡量以同片鑲嵌為原則,則鑲嵌時效果會好,色調也會一致。為了避免正射影像拼接時,因投影差而產生重影現象,建議采取相鄰兩個模型均用同名像片作主片來生成正射影像,即前一模型用右片作主片,后一模型用左片,這樣,可克服了因投影差而產生的重影。另外,還應盡量避免使用模糊或重影的影像作主片來生成正射影像,以確保正射影像的成圖質量。大比例尺正射影像圖制作的難度大,是由于高大建筑物不同航片投影方向不同。如果拼接時,不特別注意這一點,會出現重影、高大建筑物東倒西歪或互相擠壓的現象,造成圖面效果不協調。由于城區高樓林立、高架立交繁多,其投影差給影像幾何接邊造成了較大困難,由于航攝底片灰度失真,為此,必須采取一些措施,利用人工鑲嵌技術實現影像幾何及灰度的完全接邊,確保接邊影像無拼接裂痕。
3.5數字正射影像圖的圖像處理
模擬航攝底片由于諸多因素,尤其是彩色的航攝片,大多存在色彩不勻、偏色等情況。這樣生產出來的彩色正射影像還需經過如Photoshop、imagexiut等圖像處理軟件調整,校正偏色、去除拼接的痕跡,使圖像的整體效果美觀、色調一致。
4數字正射影像圖的應用
4.1數字正射影像圖可以加上居民地、道路、水系、地貌等要素的名稱數據,配以合適的花邊和圖名,就可以作為電子版的影像地圖使用,也可以彩噴或印刷成紙圖。由于其有層次和色彩,更形象生動、直觀、有立體感。因此更受用戶的歡迎和喜愛。
4.2數字正射影像圖還可以用來修測地形圖,更新DLG和DRG成果。以數字正射影像圖為主要數據源,采集地物信息。參考調繪資料,對建筑物根據高度和距離像主點的遠近進行投影差改正。此方法,不用立體測圖,易于操作和掌握,DLG與DOM套合精度好。適用于地勢較為平坦、建筑物不是很密集的城郊和農村地區。
4.3隨著航空和航天技術的飛速發展,航攝影像和衛星遙感數據更加豐富多彩。數字正射影像圖可作為GIS的數據源,從而豐富地理信息系統的表現形式。為數字城市和數字地球提供了可靠的數據資源保障。正射影像將得到更廣泛的應用,有著美好的發展前景。
參考文獻:
[1] 李德仁、周月琴、金為銑著,攝影測量與遙感概論,北京:測繪出版社,2001
。2] 張祖勛、張劍清編著,數字攝影測量學,武漢:武漢測繪科技大學出版社,1996
文章標題:數字正射影像(DOM)的制作及精度分析
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