基于無人機遙感技術的DOM生產探討

王志剛

摘 要：近年來，經濟的發展，促進我國科技水平的提升。科技的進步促進航空航天傳感器的不斷發展，高分辨率的遙感衛星影像和航片已成為許多項目的重要數據源，而遙感數據自動處理系統的應用和多核CPU并行計算技術極大地提高了數字正射影像（DOM）的生產效率，縮短了DOM的成圖周期。本文就基于無人機遙感技術的DOM生產展開探討。

關鍵詞：無人機;遙感;DOM;生產

引言

近些年來，無人機作為傳統航空攝影測量的補充手段在各個領域發揮著越來越重要的作用，特別是在小區域影像獲取、困難條件地區的高分辨率數字化成圖等方面成果顯著。越來越廣泛的應用于國家搶險救災、地理國情普查、影視劇拍攝、數字城市建設、城市管理以及測繪測量等領域。而數字正射影像（DOM）這種具有豐富紋理信息和幾何屬性的一項重要基礎地理信息產品，其制作技術在最近幾十年取得了長足的發展。

1 制作無人機數碼數字正射影像圖（DOM）的流程

（一）前期準備。在外業飛行之前，收集與航空攝影測量相關的項目區資料及圖件，申報航空攝影測量飛行空域，選擇晴好天氣進行航飛。并根據成果資料的要求，提前規劃設計好飛行航線以及飛行高度等內容。（二）自動匹配規則設置首先，制作DOM數據自動匹配規劃。一方面，獲取衛片影像的有效范圍。匹配規劃的前提條件就是獲取衛星影像的有效范圍。另一方面，通過手動操作的方式實現衛星影像的文件名確定全色與多光譜的一一對應關系并制作影像配對規劃文件Mosaic.mdl。（二）外業飛行及控制工作。在外業飛行時，應注意飛行安全以及飛行質量，完成飛行任務后，應在外業第一時間對飛行成果進行初步檢查，對出現漏飛和影像質量差的情況應及時進行補充。外業像控應布設在明顯地物上，方便內業處理。（三）內業數字正射影像圖（DOM）生產。主要介紹一下DOM內業生產的相關流程和步驟。（1）空三加密。空三加密工作通常采用INpHO數字攝影測量處理系統的MATCH-AT空三模塊，通過光束區域網整體平差，得到加密點坐標成果及相片外方位元素。空中三角測量加密的所有控制點的精度應滿足：相對定向連接點上下視差中誤差不大于2/3個像素，最大殘差不大于4/3個像素。內業加密點對附近野外控制點的平面位置中誤差、高程中誤差不應超過表1規定。（2）數字高程模型（DEM）與數字正射影像圖（DOM）生產在INpHO軟件系統中，導入空三成果恢復立體模型，利用系統的自動匹配功能，生成高精度的數字表面模型（DSM），并設置參數進行保留山體、去除房屋、提取水域等，同時導入采集的特征點、線文件，對DSM進行修正得到反映地面特征的DTM數據;對模型DTM進行編輯及自動拼接生產作業區域DEM數據。利用DEM成果對原始影像進行正射糾正，通過自動生成的鑲嵌線對整個測區的模型正射影像進行無縫拼接，對測區數字正射影像圖（DOM）進行調色處理，之后按照項目要求進行1∶2000分幅裁切、圖廓整飾，形成標準分幅數字正射影像圖（DOM）數據成果。

2 DOM生產

DPGridEdu軟件系統支持自由網平差結束后直接進行影像快速拼接，快速生成DEM。生成DEM之后，便可進行正射影像生產。該功能生成的是單張航片的正射影像。成果文件包含兩部分內容：一部分是影像文件，另一部分為影像參數。正射生產完成之后，進入正射拼接界面。通過編輯拼接線功能，用鼠標移動或是添加節點的方式進行拼接線編輯，拼接線調整后即可查看拼接效果。在獨立房屋邊緣有變形的地方，可以通過DPGrid軟件提供了正射影像編輯功能，可交互式的對正射影像的部分或全部進行PhotoShop處理、DEM重糾、勻光勻色等處理，使正射影像成果達到要求。調整拼接線使拼接線兩邊的影像色差及變形減少從而呈現出更加自然的過渡。在DOM生產過程中，容易出現幾何誤差以及色彩誤差過大的問題，要獲取符合要求的數字正射影像，可以通過以下兩個方面減少誤差。（1）DOM的制作是根據DEM通過原始影像、相機參數以及外方位元素一起完成DOM的編輯，而地物明顯的變形現象通常是由自動拼接的幾何誤差及DEM精度過低引起的。如房屋的變形過大及完整性差問題、道路的錯位問題、橋梁的連續性問題以及扭曲、拉花等現象。因此，要保證DOM的質量需要對自動生成的DEM進行編輯，使DEM相關格網之間過渡平滑，沒有明顯的高低落差。同時DOM拼接時，要保證所有地物的相互邏輯關系與實際情況一致，實際制作過程中若有精度不夠導致的道路、橋梁在拼接后不能正常的連接在一起時，可以通過PhotoShop進行后期的拼接處理。（2）DOM要求色彩和色調的整體一致性，而飛機在獲取影像的過程中由于光照亮度及云層等多方面的影響，不同的影像上色彩明亮程度會存在或多或少的差異，這些差異也會給后續輸出的數字正射影像精度及使用帶來諸多不良影響，因此需要對DOM進行勻光勻色的處理。

3 DOM質量檢查的內容

3.1 外業飛行質量

外業飛行數據是制作數字正射影像圖（DOM）最原始的數據，其質量好壞直接影響成果質量。所以要求我們在飛行過程中嚴格按照無人機飛行作業要求，選擇合適的作業時間以及航線規劃等內容，這樣才能獲取最佳質量的外業飛行數據。

3.2 影像質量檢查

影像質量檢查主要包括影像完整性、圖幅地面分辨率、圖幅裁切范圍、色彩模式、融合質量、色彩特征、影像噪聲等內容的檢查。影像完整性指DOM圖幅的完整性和影像數據的有效覆蓋范圍的完整性。多個空間分辨率的遙感影像鑲嵌時，需根據影像的鑲嵌線計算各圖幅內不同分辨率的影像所占面積比例，檢查各圖幅的出圖分辨率是否滿足要求。圖幅裁切范圍包括檢查成果影像的四至坐標及外擴像素是否符合要求。融合質量和色彩特征的檢查一般通過目視判斷影像是否存在反差過大、整體偏色、色調不均、發虛、重影、影像噪聲等現象。另外，還需目視檢查影像是否存在扭曲變形、地物錯位、鑲嵌痕跡等問題。

3.3 像控點的采集質量

像控點的質量是決定數字正射影像圖（DOM）成果位置精度的至關因素，所以像控點采集一定要采集在明顯地物上且高程信息變化不是很大的區域，且像控成果要經過檢驗確保無誤后才能用于工作中。

3.4 時間準確度檢查

成果影像的時間準確度檢查指其所采用的數據源的現勢性是否符合要求，有云、雪覆蓋區域是否做了相應處理，此外還需考慮原始影像的時間分辨率與空間分辨率的取舍原則。

3.5 鑲嵌線的處理

由于在數字正射影像圖（DOM）生產過程中，其成果是由多張影像拼接而成，如果直接進行融合處理，數字正射影像圖（DOM）成果將會存在大量的位置錯位的現象，這就要求作業人員在作業過程中必須對拼接線進行嚴格的處理，確保影像在拼接線處合理過渡。

3.6 位置精度檢查

位置精度檢查包括平面位置中誤差和接邊中誤差的檢查。平面位置中誤差的檢查方法通常有：（1）與像控點外業測量數據對比檢查;（2）與同精度或高精度數字線劃圖（DLG）進行套合檢查;（3）與同精度或高精度參考底圖進行套合檢查。接邊中誤差是通過檢查相鄰圖幅影像重疊區域同名點地物的坐標差來統計計算的。隨著各應用領域對遙感影像成果的質量要求日益提高，DOM無縫接邊逐漸成為主流趨勢。無縫接邊是指相鄰圖幅重疊區域的地物地貌、顏色、灰度值、亮度、對比度等都基本一致，當相鄰圖幅分辨率相同時，重疊像元的像素值差異應在一定的閾值范圍內。

4 結語

目前，隨著科學技術的發展和軟硬件水平的提高，利用無人機進行攝影測量的技術水平已經大有提高，但是生產數字正射影像圖（DOM）的整體技術水平的自動化程度還不是很高，需要大量的人工干預。特別是農村土地承包經營權確權登記工作成果的準確性涉及農民的切身利益和社會穩定，對數字正射影像圖（DOM）的精度要求較高。這就要求我們在相關的工作中，進一步提高數字正射影像圖（DOM）的精度和自動化處理水平，生產出符合相關標準要求的外業調繪工作底圖，服務于農村土地承包經營權確權登記工作。

參考文獻

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