历史航片数据处理问题探析

历史航片数据处理问题探析
1 引言
航空影像是指通过安装在小型航空器上的航空照相机获取地面真实地表形态、植被覆盖、城镇建设情况，客观有效地记录自然景观与人文景观。

为测绘及更新地形图或影像图、城镇规划、土地利用等提供极为重要的基础资料。

对目前来说，为了满足现代测绘成果管理的需要，充分发挥历史航片的科学价值，国家测绘地理信息局启动了“国家基础航空摄影资料数字化与建库”项目。

该项目旨在完成航片的扫描数字化，建立航片影像数据库，对实现航空摄影资料管理的数字化、保证档案资料的安全完整具有重要意义。

本文主要就历史航片数据扫描及处理措施进行了论述。

2 历史航片数据处理中常见问题分析
历史航片涉及的航摄仪有RC30，RC20，RC-8等不同类型，摄影比例尺从1/35000～1/3200不等，地面分辨率有0.1m，0.2m，0.5m和1m，胶片类型有黑白和彩红外两种。

在数据制作过程中经常存在以下几个问题：
2.1 容易丢失数据资料
纸质文档不可避免存在丢失损坏，数据资料的丢失主要表现为内定向参数的丢失，缺少像主点偏移或焦距，在实际作业过程中通过查找相机型号补回这些资料，或把像主点偏移设置为0进行后续作业。

2.2 难以获取控制点
由于年代相隔较远，部分区域地形发生较大变化，空三加密时很难布设控制点。

采用逐级控制方法，即新年份影像控制老年份影像；同时为防止误差积累过大，实际作业过程中用1990年代影像控制1980年代，1980年代控制1970年代。

2.3 影像质量差，噪声大
由于数据保存时间较长或扫描问题，较早年份的影像噪声较大，在空旷的农田区域出现一些白色的噪声，给后续数据处理带来一定困难，主要表现不能成功提取连接点或提取连接点的错误率较高，需人工干预较多。

3 解决历史航片数据处理问题的有效措施
历史航片的数据处理流程如下：影像数据扫描→数字影像→分析影像数据建立航带关系→自动内定向→构建自由网→绝对定向，区域网平差解算→正射影像纠正→纠正结果导入ERDAS中→截图→质量检查→分幅出图。

综上分析得知，扫描影像数据得到数字影像，通过PixelGrid软件进行空三加密及正射纠正，将正射纠正结果导入ERDAS 软件镶嵌裁图，在Photoshop软件中检查及修改正射影像，最后按照标准分幅裁图。

3.1 影像数据扫描
检查航片是否有撕裂、断裂、严重划痕和抽片情况，并对航片进行清洁，以保证航片上不沾有污物。

以航线为单位，浏览所要扫描的航片，并按照地物类型，将这些航片大致分类，以使分类后的这一类航片能够按照该类的扫描参数进行扫描并确保扫描后影像的质量。

3.2 自动内定向
内定向就是根据像片的框标坐标和相应的摄影机检定参数，恢复像片和摄影机的相关位置，即建立像片坐标系。

根据航摄鉴定表，建立相机检校文件。

对于如图1所示的航摄鉴定表，由于数据资料的遗失，没有考虑像主点偏移，其四角框标坐标为：
3.3 自由网的构建
历史航片不带有POS辅助信息，其连接点的提取采用单模型相对定向、模型连接构建自由航带网，定义航带初始偏移量进行航带间转点。

若某些区域连接薄弱，需要人工加连接点。

每个像对连接点分布均匀，每个标准点位区有连接点，每个像对连接点数目一般不少于30 个。

平差解算是通过PATB软件进行的。

整个过程是平差解算——剔除或修测粗差——平差解算，循环进行，直至像点的最大残差不超过2个像素（即40u），PATB 平差解算的中误差不应超过2/3个像素（即13.3u）。

平差解算可能会不收敛，是由于像点网不稳定，部分区域缺乏连接点造成的，在这种情况下需人工加连接点，加点原则是航向连接点宜大于3°重叠，旁向连接点宜大于6°重叠。

在粗差剔除或修测过程中，同时要关注像点网的构成，对缺乏连接点的区域人工加点。

3.4 控制点的选取及量测
由于历史航片相隔久远，传统的野外控制点布设方法无法进行。

PixelGrid 软件支持在已有DEM和DOM基础上，人工选取或自动匹配控制点，减少了对外业控制的依赖。

其步骤如下：
（1）选择与此加密区合适的年份相近的已有正射影像，同时为防止误差积累，采用逐级控制，即新年份影像控制老年份影像，譬如用1990年代影像控制1980年代，1980年代控制1970年代。

（2）在整个加密区的四周人工选取4个控制点，并进行带控制的平差解算。

此时相当于每张影像有了初始的外方位元素，因此输入一个同名像点，就可以预测到已有正射影像的位置。

4 成果质量控制
影像质量一般包括影像分辨率和影像特性，通过人工检查影像的分辨率、色彩、色调、反差、纹理等以达到项目的要求。

位置精度主要指影像的平面精度，通过与1∶ 1000 地形图套合，其同名点位置中误差在2.5m左右，满足市情监测需求。

图2显示了同一区域不同时期的正射影像。

5 影像库系统建设
历史影像库系统建设主要为满足高效的影像储存管理查询检索精确定位服务历史影像库系统不仅包括1979～1996年胶片扫描影像，也可覆盖通过解析摄影测量法或数码航空摄影生成的数字历史影像在影像库库系统中，还叠加了1：1000，1：2000标准图幅地名门牌号道路水系等GIS数据，便于工作人员查询定位服务。

6 结束语
综上所述，本文主要介绍了历史航片的数据处理方法流程及关键技术环节进行探讨，并对成果精度进行分析，从中解决了历史航片胶片储存隐患，实现了历史影像数字化，大大增强历史影像储存管理查询检索精确定位的技术水平及工作效率，为研究城市建设变迁工作提供参考依据。

【参考文献】
[1]安新，彭望琭，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.。