DOM的生产

《DOM的生产》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DOM的生产（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、数字正射影像的生产和应用1998年1月31日，美国副总统戈尔在他的报告“数字地球对21世纪人类星球的理解”中提出数字地球的概念，已经在国内引起了重大的反响。数字地球中的一个重要内容是地面1m高分辨的遥感影像。我们知道，1：10 000的正射影像，如果其像元分辨率为100m，则地面分辨率恰好是1m。所以，1：10 000的正射影像加上数字地面模型，就是数字地球的重要组成部分。1 正射影像的特点地图是经过符号化的地理信息的表示，影像则是地理信息的最真实的写照。影像不仅要比地图更为直观、易于理解，而且影像图还具有以下优点：1）具有一定的地面分辨率的影像图是将原始影像经过正射处理、将每个像元都已准确地

2、投影到一定的坐标系统内的最详细的“地理信息最直观的表达”。再加上DEM，我们就能十分方便的确定影像图上每个点（像元）的坐标（X,Y,Z）。当经过地图投影反交换，也可以求出它的地理坐标或地心坐标。2）数字影像图具有“最容易快速更新”的特点。当前最重要的快速更新手段，是利用各种航天、航空传感器。它所获得的原始信息都是“影像”，而不可能直接获得“线划地图”。同时，影像与影像的“配准”已经得到比较圆满的解决。它不仅可以解决同传感器、同波段、同比例尺影像的“配准”，而且可以解决不同传感器、不同波段、不同比例尺影像的“配准”，甚至还可以解决不同时相影像的“配准”。若我们选取“正射影像”作为“基准”，将新获

3、取的“原始”的新影像与之“配准”，这样，一经与“正射影像”配准的新影像，就能确定其外方位元素、利用已有的DEM进行正射纠正，新影像立即成为更新的正射影像圈。按此流程，既不要由外业做像控点，也不需要内业做空中三角测t。而且除T需要对新、老影像配准结果作人机交互检查外，对其它工序无须作任何人机交互的检查，是全自动的，可以作批处理。可以想象，在已具有正射影像图的情况下，其更新速度几乎是可达到“准实时”的水平。3)数字正射影像图最显著的特点是它的信息量丰富。随着逐级放大，有愈来愈多的信息可以提取出来。2正射影像的发展过程用光学方法纠正图像是摄影测量的传统方法。如在模拟摄影测t中用纠正仪将航摄像片纠正成

4、像片平面图，在解析摄影测t中用正射投影仪制作正射影像地图。微分纠正作为生产正射影像的正射投影技术由L.Veitoris于1924年提出，0.Lae-mann1929年用实验仪器实现。1955年Bean首次利用缝隙光阑作为测标，并使用了制作正射像片用的第三个投影器，利用投影器的景深来保证光学清晰。到了70年代，微分纠正技术取得突破性进展，使微分纠正从模拟时代进入了解析时代。新一代解析正射投影仪相继问世，如Wild厂的OR-1、Zeiss的Z-2以及我国生产的ZS-1数控正射投影仪等。随着数模转换技术、电子计算机与数字图像处理等现代科学技术的发展，促使摄影测t与遥感发生了深刻的变化。1979年Ko

5、necny提出数字徽分纠正概念，即根据相关的参数与数字地面模型，利用相应的构像公式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始的非正射投影数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行的，且使用的是数字方式，故叫做数字徽分纠正或数字纠正。现在的数字摄影测t系统，都包括生产正射影像产品的软件，如由Helava公司生产的DPW型数字摄影测t工作站，其主要功能包括自动生成DTM、等高线绘制与数字影像纠正等;由德国Zeiss厂生产的PHODIS数字摄影测t处理系统，其核心软件“TOPOSURF”的主要功能包括自动产生DEM.制作正射影像、影像镶嵌等;HJW公司推出的数字正射影像软件包(o

6、rth。View)的主要功能包括利用航片和SPOT影像以及DEM生产正射影像;125公司90年代推出的数字摄影测t系统PRIZSM，其主要功能包括提取DEM、生产正射影像以及处理SPOT影像.我国武汉侧绘科技大学的全数字化自动洲图系统软件包VirtuoZo，中国测绘科学院的JX一4摄影测t工作站，其主要功能为生成DEM，生产正射影像图和洲绘地形图。由此可以看出，生产正射影像图已成为摄影侧t的主要任务之一，数字正射影像图的生产技术也进入实用阶段。3正射影像的基础传统的航空影像纠正是用光学仪界制作正射影像。然而，这些经典的光学纠正仪器在数学关系上受到很大的限制，而且价格昂贵。用它生产正射影像的方法

7、逐渐被淘汰。所以我们介绍数字微分纠正的基本知识。3.1基本原理微分纠正的基本任务是实现两个二维图像之间的几何变换。用一个足够小的面积作为纠正单元，利用该纠正单元的地面实际高程控制纠正元素，从而实现从中心投影到正射投影的正确变换。在数字徽分纠正过程中，首先确定原始图像和纠正后图像之间的几何关系。设任意像元在原始图像和纠正后图像中的坐标分别为(x，y)和(X，Y)，它们之间存在映射关系:(1)(2)公式(1)是由纠正后的像点坐标(X，Y)反求在原始图像上的像点坐标(x，y)。这种方法称为反解法(或称间接解法)。公式(2)则是由原始图像上的纠正后的像点坐标(x，y)解求在纠正后的图像上的相应点坐标(

8、X，Y)。这种方法称为正解法(或直接解法)。3.2纠正方法从被纠正的最小单元来区分微分纠正的类别，基本上可以分为两类:一类是点元素纠正;另一类是线元素纠正。有时亦有第三类，即面元素纠正，如自动解析测图仪GPM的微分纠正部分，但其实质为点元素纠正。多数光学微分纠正的仪界属线元素微分纠正，即以很窄的缝隙作为纠正的最小单元。而数字影像是由像元素排列而成的矩阵，其处理的最基本的单元是像素。因此，对数字影像进行数字徽分纠正，在原理上最适合点元素微分纠正。但实际上，能否真正做到点元素微分纠正，它取决于能否真实地测定每个像元的物方坐标X，Y，Z，一般采用线性内插，此时数字纠正实际上还是线元素纠正或面元素纠正

9、。在数控正射投影仪中，一般是利用反解公式(1)解求缝隙端点对应的像点坐标，然后由计算机解求微分线段的纠正参数，通过控制系统驱动正射投影仪的机械、光学系统，实现线元素的纠正。在数字纠正中，则是解求对应像元素的位置，然后进行灰度的内插与赋值运算。具体的计算公式可参见相应书籍。3.3正射影像镶嵌不论用什么设备或方法，实际作业时，一幅正射影像图往往由多张像片拼接而成，由于受在制作正射影像田过程的定向及DEM残差的影响，在拼接时两片之间会出现几何错开现象，同时由于像片摄影时间、地面照度、太阳高度角及冲洗等因素的影响，也有可能出现影像色调突变情况，故在拼接时，需进行局部的几何改正和色调调整。1)几何改正。

10、影像局部几何改正是正射影像图镶嵌的关键技术之一。通常采用的技术是沿拼接影像重处区域中间线，利用匹配方法等间距找同名点，然后根据同名点建立改正函数关系式，进行影像局部几何改正。2)色调调整。影像的色调调整是针对左、右片影像色调不一致的情况。在匹配记录左、右片同名点坐标的同时，记录匹配该点时左右片匹配区域的灰度差，并把它作为该点的灰度差。若所有点的灰度差都比较大，并具有系统性，则根据系统差对某片进行全局调整，否则直接进行局部性调整。局部性调整的方法为:根据灰度差建立三次样条内插函数，按样条函数关系在局部范围内逐行进行逐渐改正，这样可有效防止相邻影像局部灰度差异大的问题，以保证相邻影像色调一致。4

11、DOM生产作业流程利用不同的设备和对产品质量不同的要求，DOM可以采用不同的生产流程。4.1航天遥感影像处理随着航天遥感技术的发展，高分辨率的卫星影像可以用作数字正射影像的数据源。采用遥感图像处理方法获取数字正射影像，其工艺流程如图1。图1 遥感影像处理生产DOM的工作流程4.2全数字化摄影测量方法利用PC机和数字摄影测量软件，能高效快速地生产DOM。目前全数字化摄影测量方法是数字正射影像生产的一种主要方法，其生产流程如图2。图2 全数字摄影测量生产DOM的工作流程4.3单片数字微分纠正在没有数字摄影测量设备的情况下，可以采用传统的设备和微机生产数字正射影像，其工艺流程如图3。图3 单片微分纠

12、正生产DOM的工作流程4.4扫描模拟正射影像图通过光学仪界设备，如纠正仪、正射投影仪等制作模拟的正射影像图。使用工程扫描仪获取数字正射影像地图，经过适当的处理和纠正也可用来作为数字正射影像图使用，其生产流程如图4。图4 扫描模拟正射影像生产DOM的工作流程5 DOM生产的质量控制在正射影像图的生产中，不同的工艺流程采用不一样的质量控制方法，本文仅讨论目前用得最广的全数字摄影测量方法生产数字正射影像的质量控制方法。1)原始数据的质量检查。影像:扫描分辨率的大小是否满足要求;影像质量用直方图检查。参数:包括相机参数和控制参数，它们的数量和质量要满足相应航测作业中提出的要求。2)作业过程的质量控制。定向:定向(内定向，相对定向，绝对定向)的结果要满足相应作业规范.DEM的生成与编辑:生成的DEM立体模型与影像立体模型应一致。影像镶嵌:几何接边差不能大于绝对定向平面精度，相邻影像拼接带内的影像不应出现视感模糊，灰度接边，不得出现灰度突变明显的灰度拼接痕迹。影像图裁切与整饰:要满足指定要求.3)成果检查。数字精度检查:用均匀分布的检查点计算影像图的平面中误差。有DRG时，检查DOM和DRG的套合精度。影像质量检查:影像是否模糊重影，色调是否均匀，色彩要求自然饱和，线划清晰。镶嵌处色调和灰度要平滑过渡。文档检查:文档薄及元数据文件各项内容填写是否完整和正确。