基于INPHO的正射影像生產方法淺析

摘? 要：數字正射影像圖的應用領域越來越多，如在基本農田建設、抗震救災、城市規劃中的應用等。數字正射影像圖還應用于地理國情監測底圖制作依據、土地監察執法依據、土地確權、秸稈禁燒和1：10000基礎測繪矢量化等。因此，正射影像的制作是上述應用的關鍵環節。如何快速有效處理海量數據，制作出高精度的正射影像圖是本文研究的重點。本文使用INPHO軟件，對試驗區進行正射影像的制作，對正射影像制作各流程的精度、效率、產品質量情況進行分析，總結經驗。

關鍵詞：遙感影像;空中三角測量;數字高程模型;正射影像圖

中圖分類號：P273? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）08-0001-03

Abstract：There are more and more applications of digital orthophoto map，such as basic farmland construction，earthquake relief，urban planning and so on. Digital orthophoto map is also applied to the basis of making base map of geographic condition monitoring，the basis of land supervision and law enforcement，the confirmation of land rights，the prohibition of straw burning and the vectorization of 1：10000 basic surveying and mapping，etc. Therefore，the production of orthophoto image is the key link of the above application. Fast and effective processing of massive data and making high-precision orthophoto map are the focus of this paper. In this paper，INPHO software is used to produce orthophoto Image in the test area. The accuracy，efficiency and product quality of each process of orthophoto image production are analyzed，and the experience is summarized.

Keywords：remote sensing image;aerial triangulation;digital elevation model;orthophoto map

1? 正射影像圖的研究意義

數字正射影像圖，英文全稱是Digital Orthophoto Map，簡稱DOM。數字正射影像圖是基于航攝像片或遙感影像（單色/彩色），經逐像元進行輻射改正、微分糾正和鑲嵌的影像數據。它是同時具有地圖幾何精度和影像特征的圖像。數字正射影像圖，通俗點講就是把高差起伏的地表影像垂直壓平至高程為0的基準面上形成的圖像。DOM具有精度高、信息豐富、直觀逼真、獲取快捷等優點，現實性和完整性都很優良。

隨著數字正射影像圖的應用領域越來越多，如何快速有效處理海量數據，制作出高精度的正射影像圖，是測繪單位不可避免要考慮解決的問題，也是本文主要研究的問題。

2? 國內外正射影像圖制作發展概況

正射影像圖的制作經歷了“光學機械類型→函數解析類型→電子數字類型”的過程，發展到計算機數字微分糾正。數字微分糾正又分為反解法（間接法）數字微分糾正和正接法（直接法）數字微分糾正。

（1）正解法數字微分糾正。由原始影像上的像元坐標求得糾正后的像點坐標，再由原始像元的灰度值對糾正后的像點進行灰度內插，以獲得規則格網排列的正射影像。

（2）反解法數字微分糾正。由正射影像上的像元反解出對應原始影像像元坐標，而所得到的原始影像像元坐標不一定落在規則格網中心點上，通過灰度內插獲取像元灰度值，再把灰度值賦給糾正后的像元，即得到糾正后的數字正射影像。

3? DOM的應用

數字正射影像圖的應用領域越來越多，如在基本農田建設、抗震救災、城市規劃中的應用，現在用得較多的像作為地理國情監測底圖制作依據、土地資源的動態監測、土地監察執法依據、土地確權、秸稈禁燒、三維景觀建模等，甚至于1：10000基礎測繪局部更新、天地圖矢量更新、空間格局變化監測也可在正射影像的基礎上矢量化。數字正射影像圖在社會發展中發揮了重要的作用，特別是在農業土地資源調查、地質分析、農田基本建設規劃、城市建設設施管理、市政交通規劃、房地產居住分析、鐵路及公路勘測規劃、林業管理與規劃、林業資源調查等領域都起到了積極作用。

4? 利用INPHO制作DOM

美國Trimble公司的INPHO數字攝影測量系統，是國際著名攝影測量學者阿克曼教授領導開發的。INPHO可以進行快速全自動空中三角測量、影像匹配、影像糾正，再對DOM進行勻光勻色、鑲嵌、裁切等操作來獲取正射影像成果。流程圖如圖1所示。

4.1? 全自動空中三角測量

（1）數據準備：原始影像、相機參數、像片控制測量數據、POS數據。

（2）引入相機文件、POS數據（IMU/DGPS）、原始影像數據，創建加密工程（創建空三項目工程如圖2所示）。經過自動匹配解算，建立航向及旁向4度及以上的像片連接點，把全網航片連接成穩固的網型結構，不均勻處人工加點，無需進行自由網平差。

（3）引入控制點文件，逐點檢查修測外業點。利用像片控制測量數據，通過共線方程及平差解算，解求航片攝影瞬間的姿態參數及拍攝位置，最終獲取每張航片的外方位元素，為影像糾正提供最基礎的參數。空三加密精度統計如表1所示。

4.2? DEM生產

（1）建立新的INPHO工程，利用MATCH-T DSM生成高程模型，設置合適過濾參數，將已生產的單模型DSM中的地物先進行分類統計。

（2）使用過濾參數進行合并DSM計算，在合并同時自動去除建筑物、樹木及其他建筑物等，得到測區DEM。

（3）利用DTMaster模塊，進行高程數據的編輯，對非地面模型如房屋、樹木等地物進行人工編輯，使其符合到地面;對特殊區域如橋、高層建筑等處的DEM需進行二次修改。對于山頭、鞍部特征點、山脊線、斷裂線等地貌表示不完整處，應人工輔助加繪必要的特征點、線，直到DEM切準地表立體模型。然后對DEM進行內插，使無值的地方獲得正確的髙程值。

INPHO能自動匹配生成DSM/DTM，速度適中。但是還是要進行人工修測，在立體環境下對DEM進行100%檢査修改，以提高數字高程模型的精度，從而確保正射影像圖的精度。

4.3? DOM生產及拼接裁切

（1）調用數字正射影像圖糾正模塊OrthoMaster，通過建立糾正工程項目，引入相機文件、原始影像、編輯處理后數字高程模型等數據，對各單張航片進行批量數字微分糾正，獲得以航片為單位的區域數字正射影像圖。OrthoMaster的特點是支持通用格式空三及DEM成果數據，可選擇各航片之間糾正結果的重疊度及糾正成果的實時檢查。

（2）調用數字正射影像圖的影像拼接模塊OrthoVista，通過建立影像拼接工程文件，引入經過糾正的單片正射影像，經過編輯拼接線，將拼接線主要選在道路邊線、田埂、陰影等無紋理的區域，避開建筑物。實在無法繞開的區域，選擇投影差較小的部位垂直穿過房屋。對于橋梁、高層建筑等易變形的特殊地物逐個進行二次檢查和修改。對于影像接邊處色彩反差大的區域進行平滑處理。模糊錯位的地方應進行修改。水域等紋理應該一致的區域利用匹配處理，色彩基本保持一致。由于拼接的影像之間具有重疊帶，軟件將對重疊帶內的影像進行平滑處理，但不應以損失影像清晰度為代價。最后，根據分幅要求裁切成需要的正射影像圖，完成正射影像圖的制作。

4.4? 精度統計

利用全數字攝影測量工作站在立體環境下檢査修改后的DEM進行微分糾正獲取DOM。DOM精度統計如表2所示。

表2? DOM精度統計表

4.5? 利用INPHO制作DOM優缺點

（1）空三加密解算能力強、速度快，無需進行相對定向平差，可立體觀測人工點，但立體觀測時修測點不能微調。可以分網或原網減航片，但合網或原網加航片就實現不了。

（2）自動匹配生成DSM/DTM速度不慢，可立體修測DEM，一般還需借助全數字攝影測量系統進行檢查修改。

（3）影像拼接功能，可以進行勻光勻色，但拼接線編輯不方便。

5? 結? 論

目前的數字正射影像圖制作技術已非常成熟，各種各樣的軟件基本都能滿足要求，但每種軟件都有其優缺點，本文主要研究了INPHO制作數字正射影像圖的優缺點。

（1）空三加密階段：精度高、速度快。

（2）數字高程模型采集階段：自動匹配精準DSM/DTM耗時也長，利用已有DEM修測才能體現其優勢。雖然INPHO支持立體修測DEM，但一為了保證精度，二也因為軟件較貴不會批量配置，所以要借助全數字攝影測量系統100%檢查修改。

（3）數字正射影像圖微分糾正階段：速度快，支持大批量批處理。

（4）數字正射影像圖拼接階段：拼接線生產速度快，拼接線人工干預略多。

參考文獻：

[1] 王樹根.攝影測量原理與應用 [M].武漢：武漢大學出版社，2009.

[2] 耿則勛，張保明，范大昭.數字攝影測量學 [M].北京：測繪出版社，2010.

[3] 張祖勛，張劍清.數字攝影測量學 [M].武漢：武漢大學出版社，1997.

[6] 北京超圖軟件股份有限公司.INPHO MATCH-AT空三加密軟件操作手冊 [EB/OL].http：//www.doc88.com/p-047832 7479564.html，2012.

[7] 北京超圖軟件股份有限公司.INPHO DTMaster 中文操作手冊 [EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/3adedee431126 edb6e1a10a9.html，2012.

[8] 北京超圖軟件股份有限公司.INPHO MATCH-T DSM 中文操作手冊 [EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/5ed2 1c0ca58da0116d1749d6.html，2012.

[9] 北京超圖軟件股份有限公司.INPHO OrthoMaster中文操作手冊 [EB/OL].http：//www.docin.com/p-2064528665.html，2012.

[10] 北京超圖軟件股份有限公司.INPHO OrthoVista中文操作手冊 [EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/c8f5f1d7020 20740bf1e9bab.html，2013.

[11] 潘俊.立體正射影像無縫鑲嵌技術研究 [D].武漢：武漢大學，2005.

作者簡介：王迎春（1976-），女，漢族，安徽宿州人，工程碩士，高級工程師，研究方向：測繪工程。