大比例尺DMC影像正射影像图的制作实践与技巧

摘要：本文作者根据自己的工作经验和学习体会，介绍了基于DMS全数字摄影测量系统制作高分辨率DMC影像正射影像图的作业流程和数据处理技术，并总结了一些在实践中得到的经验和技巧，供从事相关工作的同行者参考和借鉴。

关键词：DMC正射影像

一、 引言

近年来，随着地理信息产业的快速发展，测绘行业的4D产品已逐渐成为数字化测绘的主流产品，4D即指数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字栅格地图（DRG），其中正射影像图以其信息量丰富、直观、获取信息快、数据现势性好等特点，受到广大用户的青睐。目前，真彩DMC数码航摄影像已逐步取代了传统航摄胶片，DMC是一个高分辨率、高精度的数字航空摄影系统，它可以完成小比例尺和大比例尺航空摄影测量航摄工作。而基于DMC航空影像的正射影像图更具宏观性、美观性、实用性，它在城市规划、抗洪抢险、抗震救灾方面已发挥了重要作用，所以在未来的数字化空间信息系统中，高质量的DMC真彩正射影像图将成为一种重要的信息来源。

二、 DMC影像正射影像图基本概念

真彩色数字正射影像图是利用真彩DMC航片，通过数字摄影测量的原理及方法，对航片进行控制、定向、纠正、镶嵌、裁切等生成的影像图，它同时具有地图的几何精度和影像特征。大比例尺真彩色数字正射影像图具有数学精度高、信息量丰富、影像美观真实等优点，有良好的判读与量测性能及具有生产与更新周期短的优势,因此生产高质量的数字影像图具有广阔的前景。

三、 DMC影像正射影像图的制作

DMS全数字摄影测量系统制作正射影像的方法是基于DEM数据进行纠正的方法，大比例尺正射影像图的制作需要采集特征点和特征线构建TIN，才能保证其数学精度，使纠正的正射影像不发生变形，而成果图的视觉效果又是由影像的色彩调整决定的。

3.1正射影像图的制作流程

3.2特征点和特征线的采集

用DMS全数字摄影测量系统生产大比例尺DMC正射影像时，影响其精度的主要因素除了航摄比例尺、像片质量、控制点精度外，高精度DEM数据的获取是一个重要而必须的制作过程，因为正射影像的平面位置只有与DEM同高的点才是正确的，但DEM的间隙不可能细到与正射影像的分解力一样，所以总是有变形。而特征线的作用是构建TIN来插出每个像元的高程值，从而保证其正射影像的绝对正确，减小变形，所以在制作大比例尺正射影像时，为了提高正射影像的质量，必须量测一定数量的特征点和特征线来控制DEM的数学精度。一般地要求所有地形变化处都要采集地性线：人工地貌和自然地貌的陡坎和斜坡均要采集上下两条断裂线；河流、沟渠、水库等的水涯线要采集；道路的路边线和路肩、路基线要采集；山沟的沟底线和山梁的山脊线要采集；此外还要采集一些地形变换处的高程点作为特征点，这些点不要求排列整齐。以上元素均要参加生成三角网，构建TIN，是必不可少的采集元素。

3.2数据采集中需注意的几个问题

在制作正射影像的过程中，容易引起变形和影像模糊的地物有道路、桥梁、房屋、沟梁、大面积植被等。以下是几点在数据采集中值得注意的制作方法和总结：

3.2.1．居民地房屋的数据采集

居民地房屋覆盖区的数据不能采集房顶高程，而要测至地面，并保证DEM的高度一致，纠下后的房屋才不会扭曲。

3.2.2．高速公路和立交桥的DEM制作

高速公路和立交桥的DEM的获取是制作正射影像的难点，要保证其上下位置都正确，需分层编辑DEM，一般先把DEM编辑到地面，纠正后的正射影像中路面和桥面部分是扭曲的；再把DEM编辑到路面和桥面上，并加绘特征线，纠正后的正射影像路面和桥面是正确的；然后在photoshop下进行裁切、拼接和合并，保留正确部分的正射影像图。

3.2.3．陡峭的山脊、山沟处的数据采集

一般地，在陡峭的山脊、山沟的沟底采集特征线，可适当压低山脊、抬高山沟处的高程，既能达到DEM的数学精度，又能避免影像变形而出现的“滑坡”现象。

3.2.4．大面积森林覆盖区的DEM制作

大面积森林覆盖区的DEM如果编辑到地面，纠正后的影像会模糊，而如果将高程切至树冠，影像会很清楚，所以为了保证清晰，将DEM编辑到树冠上，周围与地面相接的地方要平缓、光滑的过渡。

3.3．正射纠正

采集工作完成后，利用特征点和特征线生成三角网，提取数字地面模型DEM，然后用DEM数据对原始影像进行正射纠正。对纠正后的单片影像进行逐片检查时，可能会发现有些地方有变形，最常见的有公路、铁路的扭曲变形；房屋的拉伸变形；山体植被的“滑坡”等，如果不能确定是否变形，可同时调出原始影像，与相对应的要素进行对比。发现变形后、就必须回过头来进行检查，如房屋变形处，可能是保留了房上高程点，也有可能是房后坎无下坎线导致变形，若是前者，就必须剔除房屋上的高程点或离散点，若是后者就要求补采下坎线；对于道路，特别是高速公路和铁路这一类线状地物，容易发生扭曲的原因，是此段道路边线采集高程不太准确，采集深度深浅不一，对此类因深度不对，即道路两边线深度不一致所引起的变形现象，则必须重新采集此段的道路边线，采集时结点不能太少，要有一定的密度。山体植被模糊是由于高程测至了地面，为保持影像清晰，需将高程切至树顶。

3.4．正射影像图的镶嵌

DMS全数字摄影测量系统中的正射影像镶嵌模块有自动镶嵌和选择镶嵌线镶嵌两种，自动镶嵌是系统自动根据像片重叠度进行拼接，这种方法速度快，但拼接处有明显的色彩差异，不能达到应有的效果。选择镶嵌线镶嵌是根据影像的实际情况，在像对间、航线间勾出折线作为镶嵌线的拼接方式，选择合理的镶嵌线是正射影像拼接过程中重要而必须的操作。在作业过程中一般要掌握以下几个原则：

（1） 镶嵌线尽量贴着地面走；

（2） 镶嵌线要尽可能避开高大建筑物，并减少高大建筑物对其它地物的遮挡，否则在像对或航线之间拼接时会发生房屋对倒或相互挤压的现象。

（3） 镶嵌线尽量沿着线状地物，如田埂、路边线、水涯线等，便于后期影像处理，且不易产生明显分界线。

（4） 镶嵌线尽可能避开重要地物，以确保重要地物的完整性。

（5） 镶嵌线尽量走直线，避免选取小角度折线。

3.5．正射影像图的后期处理

正射影像图的后期处理在图像处理软件photoshop下进行。上面操作生成的正射影像图存在色彩不均匀、图像灰暗等缺陷，需在图像处理软件下调整饱和度、色阶、亮度等，达到图像美观、现势性强的目的；然后根据用图方的需要，加注必要的注记和符号标志，附上与地形图相一致的公里格网和内外图廓整饰及注记，制作出符合要求的正射影像挂图或正射影像分幅图。

4．结束语

正射影像图作为一种数字测绘产品，因其具有几何精度、数学精度和影像特征，而且信息量大，内容丰富，直观真实等特点，所以各行业对正射影像图的要求也越来越高。目前，正射影像图的制作方法虽已成熟，但要满足各行业的需求，其制作工艺还需不断改进；再者，因为制作大比例尺正射影像图外业要作像控，内业要加密和采集特征线等，使得生产成本和生产周期较长。所以除掌握以上工作经验和技巧外，进一步研究和探讨高效的制作方法将对于加快完善地理信息系统有着重要的作用。

参考文献：

1．张祖勋、张剑清，数字摄影测量学[M]，武汉测绘科技大学出版社，1997

2．张平，数字正射影像的制作技术及问题探讨[J]，测绘通报，2003

3．赵巍、翟文，制作高质量正射影像图的生产实践，测绘技术装备，2005

作者简介：张喜英(1971)，山西省地质测绘院，主要从事航空摄影测量内业工作，包括数据采集、编图、影像处理、建立数据库等。

通讯地址：山西省运城市人民北路2号测绘队8号楼

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。