数字航空摄影测量关键技术

浅析数字航空摄影测量关键技术

[摘要]随着测绘技术、信息技术和计算机技术的迅速发展，航空摄影测量技术也有了前所未有的发展和进步，其空间数据获取已从单一的野外测量发展到内外业综合以内业为主的采集方式。

[关键词]数字航空摄影测量技术

中图分类号：f767.7文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0013-01

1 数字航空摄影测量的应用领域

数字航空摄影测量技术主要应用于高效率的地图数据更新、城市规划服务和土地测量、gis/lis数据库以及资源环境管理中的理想的专题制图和三维数据采集、林业、农业、土地利用、地质等领域的地理数据获取等，还可广泛用于城市建筑、城市环境工程、城市交通、水利工程、矿山测量、考古、地质、医疗、生物、材料力学、工业测量等领域。

2 航空摄影测量数据处理关键技术

2.1 空三加密

利用virtuozoaat+pat-b自动空三加密模块，以数码航片作为空三加密的原始数据，运用pat-b平差软件进行光束法区域网平差。通过航测内业方法（包括内定向、相对定向、公共连接点的转刺）构建空中三角网，并将外业控制点成果和pos数据导入系统按严密的数字模型进行区域整体平差，得到优化后的外方位元素和加密点成果。

以航测外业已划分的区域分区为内业空三加密的基本单元。使用数字摄影测量系统采集像点坐标，采用解析空三平差程序解算大地坐标。加密分区间必须接边，作业完成后应填写图历表，输出加密成果（作业说明、外业控制点分布略图、加密点分布略图、外业像控点坐标、加密点坐标、大地定向、检查点坐标、接边点坐标和检验报告等）。

2.2 数字正射影像图（dom）数据生产

2.2.1 技术路线

本文研究利用virtuozo全数字摄影测量系统工作站进行1∶1000数字正射影像图dom的制作。在全数字摄影测量工作站中，导入空三成果恢复测区并创建立体像对，作业生产区域dem数据，并用特征点、线参与计算修改生成dem。利用dem数据对原始影像进行数字微分纠正，通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接，并最终完成数字正射影像图。最后按40cm×50cm矩形图廓对影像进行分幅裁切，形成dom数据成果。？

2.2.2 dem生产

利用空三成果，自动建立测区立体模型及其参数文件，在此基础上生成核线影像。dem数据采集时应采用影像自动相关技术，生成dem点（或视差曲线）。采用视差曲线编辑过程时，视差曲线间隔要合理。视差曲线（或dem点）必须切准地面，真实反映地形态势。（1）采集特征点、线、面。

主要是针对一些在完成影像自动匹配比较困难的地区和部位，例

如大片居民区、水域及高层建筑旁被黑影遮盖部分等所作出的处理，主要方法是量测出相应部位的特征点、线、面。

（a）单特征线：是指地形发生明显变化的地形变化线，量测时沿这些特征线以静态读点方式严格切准立体模型采集。遇树林等植被覆盖区，要尽量切准林间空地测读碎部点高程；（b）双特征线：是指依比例尺的陡坎、斜坡、堤、河流、公路、铁路等，为了保证影像纠正质量，对于带状构造物，例如公路、铁路、路堤、依比例尺双线堤，应按双特征线量测上端两侧堤顶和下端两侧堤脚线。对于弯曲线状地物，至少要采集弧线上的三条特征线，特征线不应出现交叉点；（c）对高架路、桥等制作dem时，应在高架路、桥上边沿量测特征线，dem点需编至高架路、桥面上，以保证纠正后的影像不变形和位移

（2）dem匹配结果的编辑。

采用显示等高线模式或显示等视差模式，在立体模型中对匹配结果进行检查、编辑。本项目中应注意对以下的情况下进行检查、编辑。？

①影像的不连续、被遮盖及阴影等区域原因，检查匹配点是否切准地面；②建筑物、树林等部位，检查匹配点是否为地面点，而非物体表面上的点；③大面积平坦地区、沟渠及地形破碎区域，检查匹配点和等视差曲线是否真实表现地

（3）建立dem。

根据加密点直接按区域生成大范围区域dem，通过引入特征点、

线、面等采集数据构三角网，进行插值计算，按2.5m×2.5m格网间距建立数字高程模型即dem。

（4）dom生产。

利用dem完成影像微分纠正，按照分区对测区内影像以像元大小为0.1m进行双线性内插或三次卷积内插法进行重采样，生成分区正射影像（dom）。通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接。dom接边中高大建筑物的投影差带来的接边倒影，可采用调换左右片生成正射影像进行贴补，使高层建筑物达到无缝接边，并最终完成数字正射影像图。

（5）正射影像检查修补。

检查所生成的正射影像是否失真、变形，尤其是房屋、桥梁和道路，是否有房角拉长、房屋重影、桥梁和道路扭曲变形等。若有此情况，则要重新采集生成dem，重新纠正，确保影像无误。对正射影像上局部出现的模糊、重影现象，通过贴补纠正后的单模型正射影像进行修补。

（6）影像匀色。

为保证镶嵌后正射影像色彩一致、均匀，针对航摄过程中出现的色差，需对所生成的正射影像进行色彩纠正，包括单影像色彩调整与多影像色彩均衡。匀色标准：选取几个有代表性的图幅，对测区中代表不同地貌的几个影像图进行匀色，分析效果，调整出一幅符合整个测区颜色信息的标准样图。根据标准样图，对测区正射影像进行全自动色彩调整和平衡处理，确保最终dom的整体色彩均匀一

致。影像应色彩真实、影像纹理清晰、层次丰富、反差适中、色调饱满，色调正常，图幅与图幅之间色彩过渡自然、色调一致。（7）正射影像镶嵌。

相邻的数字正射影像必须在空间和几何形状上都要精确的匹配。必须进行可视化的检查，以确保相邻的数字正射影像中地面特征没有偏移。还应该尽量利用镶嵌线避开由于高程特征引起的偏移和错位，同时应尽量保证地物的完整性。

（8）正射影像分幅裁切。

按gb/7930-87的分幅规则，采用40cm×50cm规格进行分幅，确定图幅四个图廓点坐标为裁切范围，每幅面积为0.2km2。

3 数字航空摄影测量的技术难题与研究热点

目前，数字摄影测量工作站（dpw：digital photogrammetric workstation）技术已相当成熟，而影像的获取主要还依靠传统的胶片来完成，如何快速且能全数字化获取影像信息就成为数字摄影测量的重要研究方向。数码相机的快速发展为航摄仪的“数字化”提供了条件，基于数码相机的航摄仪的研究是摄影测量全部数字化的关键，成为摄影测量界研究的热点。然而，数码相机的镜头畸变差很大，内方位元素无法直接量取，属于非量测型相机，这就使得数码相机无法直接在摄影测量中使用，同时数码相机的幅面小、且多为矩形，导致摄影测量的外业控制和内业处理工作量大幅增加。这些技术难题都必须予以解决，才能真正的将数码相机作为航摄仪。