數字正射影像圖 (DOM)技術在礦山勘測中的應用

戴 雨，封利根

（江西省基礎測繪院，江西 南昌 330029）

1 測區自然地理概況

論文以廣東省為礦山采集目標區域，采礦區域位于廣東省中北部，北部、中部以山地、丘陵為主，南部、東部以丘陵、平地為主，整體地形高差極大，北部最高點高程為1542米，南部最低點0米左右。

2 技術路線

通過采用POS輔助數字航空攝影技術獲取礦山測區高分辨率航空影像，礦山實測一定量的地面控制點進行空中三角測量獲取航空影像外方位元素，建立立體模型，利用影像匹配技術生成數字高程模型，基于以上成果進行單片正射糾正、鑲嵌裁切形成標準分幅數字正射影像成果。

（1）礦山測繪航空攝影。采用POS輔助數字航空攝影技術，使用DMCII230、UCE航攝儀獲取影像，應用PPP單點定位技術，通過IMU/GPS數據聯合后處理，獲取礦山攝區內每張像片外方位元素。

（2）像片控制測量。航空攝影任務采用IMU/GPS輔助數碼航空攝影技術，在獲取數字航空影像的同時獲取了礦山每張相片的外方位元素成果，可大大節省地面控制點個數，減少像控測量的工作量。

（3）空中三角測量。利用航空攝影的影像數據、IMU/GPS成果以及像控測量成果，擬采用高分辨率遙感影像一體化測圖系統PixelGrid或DPGrid系統進行IMU/GPS輔助空中三角測量，提高礦山數據處理效率，縮短項目周期，保證數據精度，快速、有效、高質量的實現礦山測區數據獲取。

3 數字正射影像制作

3.1 作業流程

數字正射影像圖生產是利用空三加密成果、影像數據及DEM數據，進行原始航片勻光勻色、單片正射糾正、鑲嵌處理、影像色彩處理、DOM數據分幅、解密處理等生產標準分幅的數字正射影像圖成果。

3.2 勻色及影像處理

為了保證自動相對定向匹配結果，對色差較大的數字礦山航空影像進行影像勻光勻色處理，主要分為礦區樣本選取、樣區效果檢驗、基準樣片選取、影像色彩的處理三個步驟。

（1）樣區選取：收集與礦山測區地物、地形分布特征相關的背景資料，并對數字航空影像和影像快視圖進行收集整理，根據影像快視圖的色彩的差異對該測區進行細致分區，每個分區選取1-2個樣區進行實驗分析。

（2）基準樣片選取：確定基準樣片，基準樣片應兼顧測區地形、地物特點，色彩真實，必要時可針對不同礦山區域，采用不同基準樣片。并分別對選取的礦區進行效果驗證，驗證合格后可進行影像色彩的批處理。

（3）影像色彩的處理：采樣基準樣片對不同分區對獲取的數字航空影像進行勻光勻色后的批量處理，利用勻色軟件自動地平差和整合功能，生成顏色平衡真實的航片。在處理過程中勻色軟件自動地補償源于成像過程的大幅度的色彩變化，能單獨地計算每幅像片的調整輻射量，以此來補償由諸如熱點、透鏡變異等引起的顏色變異，從而提高視覺效果；并執行一種大面積的顏色平衡，通過調整毗鄰圖像間的色度和亮度，最終實現全測區航片的顏色平衡。

3.3 數字微分糾正

數字正射影像數據采集采用數字微分糾正，生產像片數字正射影像。影像重采樣一般采用雙三次卷積內插法或雙線性內插法。糾正范圍選取像片的中心部分，同時保證像片之間有足夠的重疊區域進行鑲嵌。平地、丘陵地可采用隔片糾正，礦山地密集區應采用逐片糾正，山地、高山地一般采用逐片糾正。檢查像片數字正射影像的影像質量，對影像模糊、錯位、扭曲、變形、漏洞等問題及現象，應查找和分析原因，并進行處理。對礦上礦區等引起的影像拉伸和扭曲應進行必要的處理。DOM制作過程中采用高分辨率遙感影像一體化測圖系統PixelGrid和DPGrid基于空三加密成果、影像數據及DEM數據進行單片正射糾正。PixelGrid系統采用了集群式并行處理方法，可同時進行多個單模型影像的糾正計算。

3.4 影像鑲嵌

PixelGrid和DPGrid系統具有智能鑲嵌線生成、海量數據鑲嵌處理及數據人機交互實時修改的功能，在DOM影像數據的鑲嵌、質量檢查及修改中，極大的減少了工作量，提高了工作效率，為DOM的質量、制作工期方面提供了有力的保障。

數據鑲嵌過程中要避免鑲嵌線穿過投影差大的地物，保證地物的完整性。PixelGrid系統正射影像圖（DOM）制作模塊利用群體智能與正反饋特點的算法來自動生成正射影像圖（DOM）的鑲嵌線，保證鑲嵌線避開正射影像圖（DOM）上存在投影差的礦山區域和局部色差大的區域，為正射影像圖（DOM）自動鑲嵌提供了有效的解決方法。

正射影像圖（DOM）鑲嵌線生成的主要步驟如下：

（1）生成重疊區差值影像：計算兩幅相鄰航空影像生成的正射影像圖（DOM）的重疊區域的差值，生成兩幅待拼接正射影像圖（DOM）重疊區域的差值圖像，高出地面的地物或者成像顏色差異大的區域會在差值圖像上以較亮的灰度特征表現出來。

（2）生成最優路徑鑲嵌線：利用正反饋算法、啟發式搜索群體智能，在差值圖像中選擇避開較亮區域的最優路徑，即得到兩幅待拼接正射影像圖（DOM）的鑲嵌線。下圖為智能鑲嵌線選取結果，可以看出，生成的鑲嵌線有效避開了房屋等具有投影差的地物。

（3）鑲嵌線檢查與修改：沿鑲嵌線進行人機交互檢查，發現鑲嵌線走向不合理時，在地物邊緣修改適當的鑲嵌線，確保礦山鑲嵌線不分割地物。

圖1 鑲嵌線修改

4 結語

本論文中以具體的案例來進行分析礦山低空航攝中數據采集以及正射影像的制作工藝做出詳細的介紹。對于正射影像的方法流程工藝的討論，將使得測繪成果制作精度更高，效率更快，為礦山測繪行業做好第一手數據服務。