山东省国土测绘院 山东济南 250013
摘要：重大自然灾害发生时，测绘保障服务，尤其是数字影像在应急救灾中发挥的作用日益凸显。而卫星影像由于受卫星重访周期及分辨率的限制，很难快速及时的获取。因此，在分秒必争的灾害应急过程中，卫星影像很难满足要求，航空摄影测量成为获取灾区影像，分析灾害情况的最佳选择方式。本文通过对某个遭受洪涝灾害的山区进行实验分析，重点就航空影像快速处理系统的关键技术进行研究，给出了提高影像处理速度的几条建议，以供参考和借鉴。
关键字：航空影像；快速处理；关键技术；研究
引言：随着全球经济的快速发展，人类对自然资源的开采和利用越来越多样化和复杂化，在提高人类生活物质水平的同时，也对地球环境造成了诸多的不良影响，导致全球气候及地质灾害的发生频率越来越高，也给人类的生命和生活造成巨大的影响。虽然科技在不断进步，但当今的技术还无法完全预测和避免自然灾害的发生，当突发自然灾害时，人类能做的就是发动一切能发动的力量，进行灾害应急，采取及时有效的措施来对受灾区域进行救援。而航空影像由于能及时快速全面的反应受灾位置和受灾情况，已经成为应急救灾时首先要获取的资料
1数据资料
1.1软件介绍
PHOTOMOD系列软件产品是俄罗斯Racurs公司的集航空摄影测量、无人机航测、倾斜摄影测量、近景摄影测量、卫星影像遥感及卫星雷达遥感等数据后处理于一体的综合应用系统，也是全球率先支持分布式并行运算的高效全数字摄影测量及影像、雷达处理系统。相对于同类软件和系统，具备算法先进、配置灵活、功能完备、操作便捷、生产高效、精度可靠、支持众多传感器等优点。
1.2资料分析
本次研究主要对某个遭受洪涝灾害的山区进行实验，该区域面积大约8.3平方公里。本次研究中影像数据带POS辅助设备，航摄仪为禄莱Rollei AICPROIQ180量测型相机，焦距51.386mm，像幅尺寸7760×10328，地面分辨率为0.15m。航向重叠范围56％～70％，旁向重叠范围20％～40％。影像清晰，反差适中，能满足正射影像和航测成图的需要。POS数据完整，可以用于空三加密。航摄完成后，在测区内进行了像控点的外业测量，采用区域网布点，但是由于测区受灾严重，道路不通，有些地方无法到达进行测量，导致布点不够均匀，部分点量测精度不够理想。
2航空影像快速处理系统关键技术分析
2.1简化处理步骤、提高生产效率
简化处理步骤，主要是简化影像的像预处理步骤、自动高精度匹配算法、自动预测控制点、高效、精准的DTM匹配和平滑滤波、便捷修改镶嵌线、测区内匀光匀色等关键技术。PHOTOMOD软件具备分布式并行运算能力和GPGPU技术，在数据导入、相对定向、自动匹配、区域网平差计算、DEM提取及正射纠正、镶嵌匀色等计算量大、耗时较长的步骤中均支持分布式处理，能够按照任务划分区块，利用计算机多线程并行处理计算，实现高效率生产，最大化地应用计算机资源，对于大型、超大型测区处理尤其高效。
2.2通过调整匹配参数提高空三精度
在应急响应中，由于天气变化大、起降场地限制等原因飞行条件更为恶劣，获取的航空影像易存在航片倾角、旋偏角过大、像片重叠度变化大等问题。像片的拍摄姿态差对相对定向中同名像点的匹配影响很大，甚至导致无法进行匹配的情况，可通过调整相对定向参数的方式，解决如下问题，改善匹配情况，提高空三质量。
2.2.1解决影像畸变差大的匹配问题
当使用非量测型相机进行航空摄影时，由于相机鉴定的时间离拍摄影像的时间间隔较长等原因，用相机鉴定报告上的畸变参数进行校正时，可能并未完全消除相机畸变，导致匹配的相关性差或者存在上下视差的情况。在平差时，可执行相机自检校，如果测区有控制点的话，利用控制点进行相机的自检校。经相机自生检校后，生成新的相机参数，可从很大程度上恢复相片的初始状态，大大提高后续处理的精度。2.2.2解决影像相关性差的匹配问题
因飞行条件不好，飞行姿态不稳定等原因，获取的航空影像易存在航片倾角、旋偏角过大、像片重叠度变化大等问题，导致相对定向匹配困难，可能有部分影像，航带内和航带间没有匹配上点，我们可尝试使用调整相对点数、相关性阈值和最大误差等方式，仅对这部分影像进行局部匹配。
2.2.3解决重叠度变化大的匹配问题
不同于传统摄影测量中大飞机航摄的规则航线，小飞机或无人机因风力原因，在航拍过程中左右摇摆，可能导致航带内、航带间重叠度变化较大，影响相对定向时在影像间搜索匹配同名点，可以通过改变搜索区域的大小来解决该问题。
2.3POS数据辅助空三加密
POS系统是一种GPS和INS的组合系统，利用POS系统同时记录的航摄仪三维坐标和姿态参数，经过后期处理计算出每张航片的外方位元素，并加入少量的外业控制点坐标进行空中三角测量的技术，在现阶段数字航空摄影测量中已经得到广泛应用。与传统的空三加密方法相比，它在一定程度上简化作业步骤，并可实现少量甚至无控制点的空三加密，提高了生产效率，节约了生产成本，尤其适用于外业困难地区以及道路、管线等带状领域。在应急救灾时，影像的快速、高效处理至关重要，尤其是在灾情未知的情况下，进入灾区进行野外控制点测量既费时又存在安全隐患。因此，利用实验测区数据，对在1∶1万地形图上图解测区四角的少量控制点以及无控制点两种情况下使用POS数据辅助空中三角测量进行了测试，简化作业步骤，减弱空中三角测量对地面实测像控点的依赖，直接通过POS数据中的GPS信息对相对定向匹配得到的自由网进行绝对定向，得到空三加密和正射影像等成果，并验证其精度和效率。
3实验结果分析
3.1精度分析
正射影像成果清晰易读，色调均匀、反差及亮度适中、接边处色彩过渡自然，地物合理接边，无重影和拉花现象，人工地物接边完整、合理。从正射影像上可清晰了解、判断灾情，与灾前的卫星影像进行对比分析有更加直观的效果，可有效指导应急救灾，图1为灾前灾后的影像对比。
图1灾前灾后影像对比
3.2效率分析
经实验过程统计，该实验测区从影像预处理至空三加密、生成正射影像成果的整个过程，采用外业实测控制点、图解少量控制点POS辅助空三和无控制POS辅助空三等3种实验方法所用时间符合要求。
结束语：
综上所述，航空影像的处理虽然研究较早，近些年研究方向也比较多，并且取得了巨大进步，但是对于一些突发情况的快速处理研究还处于起步阶段，有待完善。
参考文献：
[1]周培龙.基于CUDA的影像配准与拼接方法研究[D].中南大学，2014.
[2]曾涛.汶川地震重灾区多源影像处理及震害信息提取方法研究[D].成都理工大学，2010.
论文作者:张艳峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/9
标签：影像论文; 测量论文; 航空论文; 射影论文; 相机论文; 高效论文; 快速论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;