基于DPGrid的無人機(jī)航攝影像DOM生成關(guān)鍵技術(shù)分析

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 秦萌

本文以河南省南陽市鎮(zhèn)平縣某地區(qū)為例，對(duì)從航攝影像的獲取到數(shù)字正射影像的制作整個(gè)流程進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析了像控點(diǎn)的布設(shè)、航高航線的設(shè)計(jì)、空三加密以及DOM編輯等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最終生成該區(qū)域1∶1000正射影像圖。實(shí)驗(yàn)流程如下：

圖1 實(shí)驗(yàn)流程

1 測(cè)區(qū)概況

此次實(shí)驗(yàn)測(cè)區(qū)位于河南省南陽市鎮(zhèn)平縣，北緯32度51分至33度21分，東經(jīng)111度58分至112度25分。地處亞熱帶向溫帶的過渡地帶，屬于季風(fēng)大陸濕潤(rùn)半濕潤(rùn)氣候，四季分明，陽光充足，雨量充沛。多大風(fēng)天氣，飛行條件不佳[1]。

2 像控點(diǎn)布設(shè)與選取

像控點(diǎn)的數(shù)量和精度直接影響航攝影像處理的精度，因此像控點(diǎn)布設(shè)和選取應(yīng)當(dāng)精確、規(guī)范、嚴(yán)格[2]。像控點(diǎn)在選取時(shí)，應(yīng)盡量選擇在明顯目標(biāo)點(diǎn)上，以便于在立體觀察時(shí)容易辨認(rèn)點(diǎn)的正確位置并準(zhǔn)確刺點(diǎn)。經(jīng)過對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)的地面目標(biāo)反復(fù)查看并對(duì)照像片的影像，經(jīng)過反復(fù)比較選出以下五個(gè)符合要求的像控點(diǎn)：9007、9009、9013、9014、9016。

圖2 控制點(diǎn)點(diǎn)位圖

3 空三加密

進(jìn)行空三加密前，應(yīng)對(duì)外業(yè)獲取的影像進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格后方可進(jìn)行空中三角測(cè)量。將獲取的影像導(dǎo)入并自動(dòng)匹配連接點(diǎn)，然后導(dǎo)入地面控制點(diǎn)。根據(jù)野外實(shí)測(cè)控制點(diǎn)的點(diǎn)位信息進(jìn)行刺點(diǎn)，運(yùn)行平差。

圖3 刺點(diǎn)

在本次實(shí)驗(yàn)中，平差報(bào)告如下圖所示，五個(gè)控制點(diǎn)的平面點(diǎn)位誤差均符合規(guī)范規(guī)定。

圖4 平差報(bào)告

4 DEM生產(chǎn)

圖5 自動(dòng)密集匹配結(jié)果

空三加密完成后，便可進(jìn)行密集匹配。自動(dòng)密集匹配的DEM可能會(huì)使等高線落在房屋和樹木上，看起來像個(gè)小山包，需進(jìn)一步處理——DEM編輯。DEM編輯的關(guān)鍵是針對(duì)不同的地物或地貌選擇合適的編輯參數(shù)和方法，從而使DEM點(diǎn)云更好地貼近地面。獨(dú)立樹木和獨(dú)立房屋一般可采用平滑或內(nèi)插的方法；缺少紋理的水域可采用野外實(shí)測(cè)的高程定值平面；房屋密集的居住區(qū)可采用量測(cè)點(diǎn)內(nèi)插的方法等等。通過DEM編輯，可以使地物變形和DEM精度過低的問題得到很好的改善。

5 DOM生產(chǎn)

新建模型并正射生產(chǎn)。正射生產(chǎn)完成之后，進(jìn)入正射拼接界面。新建文件并將上一步生成的全部正射影像添加進(jìn)來，生成拼接線。通過編輯拼接線功能，用鼠標(biāo)移動(dòng)或添加節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行拼接線編輯，拼接線調(diào)整后即可查看拼接效果。在獨(dú)立房屋邊緣有變形的地方，可以通過調(diào)整拼接線使拼接線兩邊的影像色差及變形減少從而呈現(xiàn)出更加自然的過渡。

DPGrid軟件提供了正射影像編輯功能，可交互式地對(duì)正射影像的部分或全部進(jìn)行PhotoShop處理、DEM重糾、勻光勻色等處理，使正射影像成果達(dá)到要求。為了使用DEM重糾影像功能，需要引入當(dāng)前DPGrid的測(cè)區(qū)文件，并設(shè)置DEM參數(shù)。當(dāng)局部色差過大時(shí)，可通過區(qū)域勻光勻色調(diào)整色差相關(guān)系數(shù)及亮度相關(guān)系數(shù)進(jìn)行勻光勻色，編輯結(jié)束可直接預(yù)覽效果。

圖6 測(cè)區(qū)正射影像

正射質(zhì)檢通過引入控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢測(cè)。導(dǎo)入控制點(diǎn)之后，在界面中根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行匹配。在窗口左側(cè)欄控制點(diǎn)列表中，雙擊一個(gè)點(diǎn)號(hào)標(biāo)記為的控制點(diǎn)，在界面右上的小窗口中會(huì)顯示放大后的控制點(diǎn)點(diǎn)位。在小窗口中，單擊鼠標(biāo)左鍵調(diào)整光標(biāo)十字絲中心，使光標(biāo)十字絲的中心與實(shí)地位置相符，在當(dāng)前列表中會(huì)顯示控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差。

表 正射質(zhì)檢報(bào)告 單位：m

?

均方根誤差是用來衡量實(shí)測(cè)值與真值的偏差地，能夠較好地反映測(cè)量結(jié)果的精密度。其計(jì)算公式為表示測(cè)量次數(shù)，di表示實(shí)測(cè)值與真實(shí)值的差值。因此，均方根誤差的計(jì)算式也可表示為此 次 試 驗(yàn)中，均方根誤差DXRe=0.116,DYRe=0.162,DXYRe=0.199。符合規(guī)范要求。

以河南省南陽市鎮(zhèn)平縣某一區(qū)域的無人機(jī)低空航攝影像1:1000數(shù)字正射影像生成為例，詳細(xì)介紹了通過DPGrid軟件處理無人機(jī)低空航攝影像從而生成DOM的全過程。并對(duì)DOM生產(chǎn)過程中的容易出現(xiàn)問題的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)做了分析研究，提出關(guān)鍵技術(shù)問題的改善方法。最終完成測(cè)區(qū)范圍數(shù)字正射影像的生產(chǎn)。