淺析DOM制作方法與應(yīng)用研究

■陳鑫矗

（遼寧省地理信息院 遼寧沈陽110034）

淺析DOM制作方法與應(yīng)用研究

■陳鑫矗

（遼寧省地理信息院 遼寧沈陽110034）

采用航空攝影手段在數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)平臺上用全數(shù)字化和自動(dòng)化方法快速生成DEM，數(shù)字正射影像（DOM），并從正射影像上自動(dòng)或人機(jī)交互式地提取各種專題信息，然后將這些結(jié)果直接送入GIS數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)庫的建立和更新，這將是未來測繪行業(yè)的發(fā)展方向。本文闡述了生成數(shù)字正射影像的原理及制作正射影像的全過程，以及數(shù)字正射影像在國民生產(chǎn)及各個(gè)領(lǐng)域所發(fā)揮的作用。

正射影像圖遙感影像數(shù)字正射糾正

在通過航空攝影或由衛(wèi)星傳感獲取地面影像時(shí)，由于攝影瞬間無法保證攝影機(jī)的絕對水平，得到的是有一定角度的傾斜的影像，影像各部分的比例尺不一致。另外，攝影機(jī)在成像時(shí)為中心投影，地形起伏在像片上會(huì)引起投影差。我們使用的地圖都是正射投影，要使影像具有地圖的正射投影的特性，需要對影像進(jìn)行傾斜糾正和投影差的糾正，經(jīng)改正消除各種變形后得到的影像稱為正射影像，數(shù)字正射影像就是經(jīng)過平面糾正以數(shù)字形式進(jìn)行存儲的影像地圖。

1　遙感圖像的幾何糾正

遙感圖像幾何糾正的目的是改正原始影像的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖形表達(dá)要求的新圖像。它的基本環(huán)節(jié)有兩個(gè)，一是象素坐標(biāo)變換；二是象素亮度重采樣。數(shù)字圖像糾正的處理過程：（1）準(zhǔn)備工作。包括圖像數(shù)據(jù)、地圖資料、大地測量成果、航天器軌道參數(shù)和傳感器參數(shù)收集分析以及所需控制點(diǎn)的選擇和測量等。（2）原始圖像輸入。若是衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，可按規(guī)定的格式用專門的程序讀入計(jì)算機(jī)；若是硬拷貝透明像片，則要利用數(shù)字化掃描裝置按選定取樣間隔對影像數(shù)字化掃描后，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（3）糾正變換函數(shù)的建立。糾正變換函數(shù)用以建立影像坐標(biāo)和地面（或地圖）坐標(biāo)間的數(shù)字關(guān)系，即輸入影像和輸出影像間的坐標(biāo)變換關(guān)系。根據(jù)所采用數(shù)字模型的不同確定不同糾正認(rèn)識方法，如多項(xiàng)式、共線方程法等。糾正函數(shù)中有關(guān)的參數(shù)，一般可利用控制點(diǎn)數(shù)據(jù)來求取，也可以利用某些可預(yù)測的參數(shù)，如衛(wèi)星軌道參數(shù)、傳感器姿態(tài)參數(shù)等來直接構(gòu)成。（4）糾正后影像的輸出。可以利用圖像輸出裝置直接從計(jì)算機(jī)產(chǎn)生各種形式的輸出影像，也可以把數(shù)字影像記錄在磁介質(zhì)或刻錄到光盤上以供其他用。

圖1　數(shù)字圖像糾正的處理過程

2　 DOM的鑲嵌方法

數(shù)字正射影像圖（DOM）是利用數(shù)字高程模型（DEM），利用數(shù)字微分糾正技術(shù)，改正原始影像的幾何變形，而要得到一幅標(biāo)準(zhǔn)圖幅DOM地圖，需多個(gè)像對的正射影像進(jìn)行拼接鑲嵌，所以DOM的質(zhì)量由鑲嵌工藝決定。由于多個(gè)影像灰度和攝影角度不同，使接邊復(fù)雜程度遠(yuǎn)大于線劃圖接邊。不僅包含地物幾何坐標(biāo)的拼接，同時(shí)影像色彩（灰度）的過渡會(huì)影響正射影像視覺的整體效果。（1）圖像的數(shù)字鑲嵌。在航空圖像的應(yīng)用中，當(dāng)測區(qū)處于幾幅圖像的交界處或較大需多幅圖像才能覆蓋時(shí)，需要把覆蓋測區(qū)的那些圖像配準(zhǔn)，進(jìn)而把這些圖像鑲嵌起來，便于更好地統(tǒng)一處理、翻譯、分析和研究。應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遙感圖像鑲嵌改善了鑲嵌圖像的質(zhì)量，為后期的圖像處理應(yīng)用創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。數(shù)字鑲嵌就是對若干幅互為鄰居的數(shù)字圖像通過彼此間的幾何鑲嵌、色調(diào)調(diào)整、去重疊等數(shù)字處理，鑲嵌拼接成一幅統(tǒng)一的新圖像。（2）自動(dòng)鑲嵌和手工鑲嵌。對黑白山區(qū)影像作業(yè)時(shí)，所采用正射影像是經(jīng)過DEM拼接后數(shù)據(jù)生成的，從而保證了精度。航向多采用自動(dòng)方法同時(shí)對多像正射影像對進(jìn)行自動(dòng)鑲嵌，由于地物少，接邊時(shí)灰度過渡效果好，而其投影差基本改正，所以能在精度要求下高效完成，而旁向拼接時(shí)，由于上下航線投影變化大，不進(jìn)行人工干預(yù)，經(jīng)常會(huì)在接邊處產(chǎn)生重影、模糊。采用手工拼接方法，精度及影像效果較好。對彩色城區(qū)影像工作時(shí)，必須全部采用手工拼接，由于城區(qū)地物多，且對高大建筑無DEM的改正，因此，其投影差無法消除，而自動(dòng)拼接時(shí)，計(jì)算機(jī)的拼接線較隨意，其過渡值也較大。所以拼接地區(qū)重影不能消除，且高大建筑的影像也易受損失。我們的作業(yè)方法是：①選擇較小的羽化值10-30象素為拼接過渡。②拼接線取近似直線的平滑曲線效果最好，避免取小角度折線。③避閃高大建筑物。④定義作業(yè)區(qū)時(shí)應(yīng)考慮拼接線的走向，加大選取范圍。⑤對無法消除的拼接缺損應(yīng)用單模型正射影像進(jìn)行修補(bǔ)。由于未對地物采集DEM數(shù)據(jù)，也就不對其影像進(jìn)行糾正，所以地物影像不是正射影像，高樓投影差較大，正射影像orl生成采用最近頂點(diǎn)法，即選取靠近中心的影像，減小投影差，并減少高大建筑物對其它地物遮擋，保存更多地面信息，同時(shí)有利于人工拼接線的選取。

3　數(shù)字正射影像的應(yīng)用

數(shù)字正射影像是一種新型數(shù)字測繪產(chǎn)品，是有著應(yīng)用前景的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。（1）它可用于對數(shù)字線劃地圖數(shù)據(jù)的更新，提高數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，加快地形的更新速度；（2）它廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境分析、綠地調(diào)查、地籍測量等方面，與線劃圖、文字注記進(jìn)行疊加形成影像地圖，豐富地圖的形式，增加地圖的信息量；（3）利用數(shù)字正射影像與數(shù)字地面模型或者建筑結(jié)構(gòu)可建立三維立方體景觀圖，豐富城市管理、規(guī)劃的手段與方法。（4）作為背景圖直接應(yīng)用于城市各種地理信息系統(tǒng)。數(shù)字影像產(chǎn)品具有獲取速度快、信息量多、直觀性好的特點(diǎn)，除了為“數(shù)字城市”提供城市空間數(shù)據(jù)外，還是進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)、海洋預(yù)報(bào)、環(huán)境預(yù)報(bào)、災(zāi)害監(jiān)測、監(jiān)測資源調(diào)查、土地利用、城市規(guī)劃、作物監(jiān)測、國土普查、鐵路選線、國防等工作的重要助手。正射影像圖它不僅用于對數(shù)字線劃地圖數(shù)據(jù)的更新，提高數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，加快地圖的更新速度，也可作為背景圖直接應(yīng)用于城市各地理信息系統(tǒng)。專業(yè)的影像圖可為各各不同的領(lǐng)域劃帶來提取數(shù)據(jù)的方便。

4　結(jié)語

本文研究的重點(diǎn)是正射影像圖的制作的整個(gè)過程及正射影像在國家建設(shè)中的應(yīng)用，數(shù)字正射影像具有傳統(tǒng)的影像圖和線劃圖無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它通過逼真的影像、豐富的色彩客觀反映地表現(xiàn)狀，與線劃圖相比具有地面信息豐富，地物直觀，工作效率高、成圖周期短的特點(diǎn)。影像地圖本身具有直觀，信息量豐富，可讀性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字正射影像圖作為傳統(tǒng)光學(xué)影像圖的替代和更新產(chǎn)品，不但體現(xiàn)在其制作工藝、制作方式、制作技術(shù)和流程上的科學(xué)性和先進(jìn)性，更體現(xiàn)在其產(chǎn)品的多用性和先進(jìn)性。

[1]李德仁,周月琴,金為銑.攝影測量與遙感概論.測繪出版社.

[2]戴瑜.寧波市1:5000數(shù)字正射影像圖的制作及應(yīng)用.WWW.suqreslft.com 2000.07.

[3]劉光.地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)教程-語言篇 (M).北京:清華大學(xué)出版社,2003.1.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-125-1