数字正射影像（DOM）的制作及精度分析

　　摘要：本文简要介绍了数字正射影像的制作方法，对正射影像图的制作特点和精度进行了分析，指出了正射影像的发展趋势和及应用前景。
　　关键词:DOM，DEM，制作，精度
　　1正射影像图的制作
　　1.1数字正射影像图（DOM）的概念
　　随着计算机技术和数字图像处理技术的发展，摄影测量已由模拟摄影测量发展到当今的数字摄影测量。在数字摄影测量中，计算机不但能完成大多数摄影测量工作，而且借助模式识别理论，实现目标的自动或半自动识别(如识别框标和识别同名点等)和提取，从而大大地提高了摄影测量的自动化能力。数字摄影测量技术的普及，为以摄影测量为主要手段的我国测绘业带来了一场革命性变化。数字正射影像图(DOM)，则是数字摄影测量的主要成果之一。
　　数字正射影像图(DOM)，是利用数字高程模型(DEM)对数字化航空摄影影像,经逐像元进行投影差改正、镶嵌,按国家基本比例尺地形图图幅范围裁切生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像,具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。在现阶段,生产正射影像图的方法主要有两种,全数字摄影测量系统和单片微分纠正,但它们的基本原理都很相似,都是通过DEM和原始扫描影像来生成正射影像,在生产中,通常根据设备情况,地形情况,影像情况,两种方法结合使用。同时,根据制作正射影像的基本原理,在利用解析摄影测量系统进行DOM生产实践中，摸索出了另外一种方法,即利用扫描矢量化所得的DEM和扫描的TIF文件结合，在全数字摄影测量系统中生成DOM。
　　1.2数字正射影像图的制作
　　数字正射影像图的制作，一般是通过在像片上选取一些地面控制点，并利用原来已经获取的该像片范围内数字高程模型（DEM）数据，对影像同时进行倾斜改正和投影差改正，将影像重采样成正射影像。对于先进的数码航摄仪获取的数字航摄成果，采用先进IMU／DGPS辅助航测技术，可以免去野外控制测量和空中三角测量过程，直接采集DEM后生产DOM。
　　以航空影像为主要数据源，可采用数字摄影方法或采用单片数字微分纠正方法制作DOM。前者可自动生成DEM用于微分纠正，后者需要利用已有的DEM成果进行数字微分纠正。单片数字微分纠正对软、硬件要求较低，易于进行大规模生产。以航天遥感影像为主要数据源，采用数字微分纠正的方法制作DOM。用于1：50000或更小比例尺的DOM生产，可选用SPOT全色影像（地面分辨率10M），也可选用TM多光谱影像、SPOT多光谱影像。以近似垂直投影的SPOT全色影像为主要数据源制作DOM，在平坦地区和起伏不是很大的山地丘陵，一般不需要使用DEM数据进行正射纠正，在高差超过一定高度的山地，应考虑采用DEM成果进行影像纠正。和航片相比，卫星影像有成本低、更新快的优势，当然，卫星影像的分辩率不如航片高，也不宜采用立体状态辅助判读。可根据实际需要的使用目的和地物的复杂程度不同选取合适的数据源。
　　利用扫描矢量化所得的DEM导入到全数字摄影测量系统中生成DOM，是使用扫描矢量化等高线内插DEM,利用已有DEM和航测原始像片在全数字摄影测量系统生成DOM。对于高山地,地形复杂,陡峭,使用VirtuoZo生成DEM比较困难,可便采用了扫描矢量化老图,得到等高线,再由等高线经过赋值等处理,利用ARC/INFO、GEOTIN等软件进行综合处理得到符合精度要求的DEM,然后将此DEM导入VirtuoZo到下，对照立体影像进行DEM修改,最后生成DOM。整个作业应注意以下几点:
　　1.适用范围比较特殊,主要是高山地区,地形复杂。
　　2.作业过程中应清楚图幅与像对的准确对应关系。
　　3.由于每个像对装载的是整幅图的DEM,所以生成的是DEM范围大小的DOM,因此每个像对的DOM为保证精度应根据像对的范围进行裁切,然后再进行图幅DOM的镶嵌。
　　2数字正射影像图的特点
　　2.1数字正射影像图同时具有地形图的特性和影像的特性，信息丰富多彩、全面具体。
　　2.2由于有层次和色彩，因此更形象生动、直观有立体感。
　　3.数字正射影像图的精度
　　3.1DEM精度是影响正射影像图精度的重要因素
　　对DEM进行编辑时，一定要针对数字正射影像图的特点采取不同的精度标准。山林及田野的编辑可适当放宽精度，对有高大建筑物及道路的地区要仔细编辑，对加固坎等直立性地物要合理编辑，这些地方编辑不好，地物很容易变形，加重后期图像处理工作量。DEM间隔的选择要是合理。DEM间隔太小，数据量太大，占用很大的内存空间，对生产作业带来不必要的麻烦。DEM间隔太大，又不会真实表示地貌细部，为此必须合理地选择DEM间隔。一般以成图上2mm左右为宜。由于航空摄影是中心投影，在航片的主点己是正射投影，所以距像主点越远的地方，DEM的误差越大，正射影像的误差越大，由此可知，主点附近DEM的误差对DOM的精度影响小一些，越到像片边缘越要注重DEM精度的提高。
　　3.2DPI值的设定对正射影像图精度的影响
　　数字正射影像图DPI太小，不能清晰显示影像的细部，DPI太大，会造成数据量的增加，为此DPI值的设定必须考虑用图的实际状况而定，保证图面的清晰度和信息的完整性。
　　3.3确定合适的航摄比例尺、主距和航距
　　使影像信息全面而且清晰，満足成图精度要求。航摄时重叠度大一些，尽可能的用航片中心区域生成数字正射影像图（如VIRTUOZO最近顶点法生成的数字正射影像图）。
　　3.4影像镶嵌和接边对正射影像图质量的影响
　　影像镶嵌时，对于镶嵌线的合理选择是保证图面效果美观、协调的重要因素。.相邻像对间可根据实际地形及应用情况，合理地选出一片做为主片，分析图幅的像对，保证密集地物区用一张相片来完成。其它像对尽量以同片镶嵌为原则，则镶嵌时效果会好，色调也会一致。为了避免正射影像拼接时，因投影差而产生重影现象，建议采取相邻两个模型均用同名像片作主片来生成正射影像，即前一模型用右片作主片，后一模型用左片，这样，可克服了因投影差而产生的重影。另外，还应尽量避免使用模糊或重影的影像作主片来生成正射影像，以确保正射影像的成图质量。大比例尺正射影像图制作的难度大，是由于高大建筑物不同航片投影方向不同。如果拼接时，不特别注意这一点，会出现重影、高大建筑物东倒西歪或互相挤压的现象，造成图面效果不协调。由于城区高楼林立、高架立交繁多，其投影差给影像几何接边造成了较大困难，由于航摄底片灰度失真，为此，必须采取一些措施，利用人工镶嵌技术实现影像几何及灰度的完全接边，确保接边影像无拼接裂痕。
　　3.5数字正射影像图的图像处理
　　模拟航摄底片由于诸多因素，尤其是彩色的航摄片，大多存在色彩不匀、偏色等情况。这样生产出来的彩色正射影像还需经过如Photoshop、imagexiut等图像处理软件调整，校正偏色、去除拼接的痕迹，使图像的整体效果美观、色调一致。
　　4数字正射影像图的应用
　　4.1数字正射影像图可以加上居民地、道路、水系、地貌等要素的名称数据,配以合适的花边和图名，就可以作为电子版的影像地图使用，也可以彩喷或印刷成纸图。由于其有层次和色彩，更形象生动、直观、有立体感。因此更受用户的欢迎和喜爱。
　　4.2数字正射影像图还可以用来修测地形图，更新DLG和DRG成果。以数字正射影像图为主要数据源，采集地物信息。参考调绘资料，对建筑物根据高度和距离像主点的远近进行投影差改正。此方法，不用立体测图，易于操作和掌握，DLG与DOM套合精度好。适用于地势较为平坦、建筑物不是很密集的城郊和农村地区。
　　4.3随着航空和航天技术的飞速发展，航摄影像和卫星遥感数据更加丰富多彩。数字正射影像图可作为GIS的数据源，从而丰富地理信息系统的表现形式。为数字城市和数字地球提供了可靠的数据资源保障。正射影像将得到更广泛的应用，有着美好的发展前景。
　　
　　
　　参考文献：
　　［1］ 李德仁、周月琴、金为铣著，摄影测量与遥感概论，北京：测绘出版社，2001
　　［2］ 张祖勋、张剑清编著，数字摄影测量学，武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996