摘要：在经济飞速发展的时代,传统的地形图更新速度远远不能跟上时代发展的步伐，利用卫星遥感影像数据和航空摄影制作数字正射影像地图(DigitalOrthophotoMap,缩写DOM),在数字正射影像地图上进行各种专题地图和对地形图的更新应用。本文主要浅谈卫星遥感影像的数字正射影像图的几种制作方法和应用为了全面提供农村宅基地、集体建设用地使用权登记发证调查所用的工作底图，0.2m分辨率的航空摄影并制作1：2000正射影像图，以ADS80为依托，利用相关正射影像生产软件，从实际生产出发，结合在生产中产生的问题及处理方法，浅谈了数字正射影像（DOM）的制作流程，为DOM的制作积累了生产经验。
关键词：ADS80；空三加密；DEM；DOM
1 引言
随着科学技术的发展，测绘技术的进步，4D产品的制作方法已经相当成熟。从单机操作到现在的工作站统一处理，使得产品无论在生产效率，还是在生产质量上都有了很大的飞跃。数字正射影像（digitalorthophoto）是将地表航空航天影像经垂直投影而生成的影像数据集。参照地形图要求对正射影像数据按图幅范围进行裁切，配以图廓整饰，即成为数字正射影像图具像片的影像特征和地图的几何精度，是国家基础地理信息数字成果的主要组成部分。
DOM的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和社会经济信息。本文以南京市浦口区地形图项目为例，选取部分区域从实际生产角度出发，对在实际生产中遇到的问题和能够达到的精度进行分析，简单阐述DOM的制作过程在实际生产中的应用。
航空摄影所得到的像片都是中心投影，即所有的投射线均汇聚于相机的摄影中心，由于飞机飞行姿态等原因导致航片不一定平行于地面，而且地面起伏不平，因此航片与地形图不同，存在几何变形和误差。但是如果航片经过一定的微分纠正，便可以当作普通地图来使用。在发展数字影像纠正之前，人们通常使用一种叫作纠正仪的模拟仪器对航片进行纠正。
在当今数字信息时代，基于DEM的影像纠正便是最好的纠正工具了，其中最常用的是全数字摄影测量系统，所得到的纠正影像便是数字正射影像图（DOM），它是利用数字高程模型对扫描处理过的数字化航空像片或遥感影像经过逐像元进行处理，然后进行影像镶嵌，再根据图幅范围进行裁剪生成的影像数据。
目前国内航片制作数字正射影像的方法除了采用全数字摄影测量工作站制作外还有以下几种：采用单片微分纠正软件（GeowayDOM或Geoimage等）、多项式纠正软件（Geoway）等。数字正射影像图的应用十分广泛，在土地管理、城市建设与规划、林业、农牧业、旅游、环境保护、水文水资源等行业都有广泛的应用，同时它还是很多测绘产品的基础数据，如城市三维模型、立体景观地图、计算机动画、计算机仿真、虚拟现实、数字影像库等。
2 项目综述
基于南京市浦口区1：1000地形图测绘项目,对测区内地形部分（不含村庄、企业等建筑物）采用航测法测图，对村庄、企业等建筑物采用全野外解析法采集数据。
2.1 空三加密分区的划分
根据航空摄影单位飞行的分区划分，将已有第五区划分为三个加密区进行生产作业，分别为A5、B5和C5,测区内涉及B、C级点共47个，野外测量控制点8个，分布详见图一。
图一 测区控制点分布图
2.2 项目进度情况
2016年4月至5月，完成数字航空摄影测量，通过检验，成果合格；2016年5月至9月，完成像控点布设、空中三角测量和内业数字测图；2016年6月至12月，完成外业调绘；至2017年3月，项目基本完成。
3 空三加密及L1级数据的生成
使用空三加密软件ORIMA和纠正软件XPRO对影像进行处理和空三加密，空三加密满足精度要求后，输出L1影像。
图二 L1影像图
4 DEM的编辑与镶嵌
本测区使用2008年至2010年基础测绘DEM成果和2004年生产的DLG成果为基础，导入立体中进行检查和修改，生成格网为2米的DEM。对编辑合格后的DEM进行拼接，检查精度，精度超限的重新进行编辑。DEM是生产DOM的关键程序，需要注意已有DEM不能够覆盖整个测区的时候，可以用inpho提取DEM,但是提取出的DEM平面位置正确高程有差异，需要统一降高程，然后统一平滑，方可使用。个别航带有问题无法组建立体相对无法产生立体影像，可以用彩色单片和全色单片组建立体相对，用于修测DEM。影像有矿坑的地方，由于坑太深DEM贴地面无法生成影像，将DEM抬高之后能生成影像，然后将精测的线划图（包括道路、房子等地物）套合到影像上细部修影像图。
图三 DEM编辑与镶嵌示意图
5 DOM制作与镶嵌
对生成的DOM进行边缘裁切后再进行匀色处理，匀色使用全省统一模板，采用Wallis整体匀光方法，参数中对比度修改为“-0.15”，曝光改正修改为“160”。使用EPT软件编辑镶嵌线。使用MapMatrix进行数字微分纠正，生成单航线DOM产品检查。对DOM产品的坐标系统、分辨率、起止点坐标等数学基础进行检查，符合设计要求。采用外业解析点和立体量测特征点对DOM产品进行位置精度检查。外业解析点检测的精度为0.54m。立体量测特征点检测的精度为0.44m。对图幅之间进行接边检查，检查结果满足设计要求。对DOM产品的影像质量进行检查，达到影像清晰，色调均衡，无明显像片拼接痕迹。对文件的命名、数据格式、数据组织进行检查，满足设计要求。对元数据内容的完整性和正确性进行检查，满足设计要求。
图四 DOM产品的影像图
6 遇到的问题及处理方法
①由于季节原因，区域内出现不同范围内的植被连慌的现象，造成局部烟雾遮挡，采取相同文理贴补的方法解决，植被不同，采取分区域、分地块进行镶嵌编辑，植被覆盖密度大，且为秋季拍摄，绿色和黄色信息多，经匀色处理后，山上的裸露地表显现红色和黄色信息较多，都需做匀色处理。
②航带在航摄过程中由于天气原因造成局部有雾遮挡现象，相邻航带也同样存在问题，只能采取相同文理逐一贴补，对于雾气比较轻的地方可以采用亮度对比的方式进行调整。
图五 相同文理贴补示意图
③区域内存在山形因为日照时间不同，造成山形阴暗面衔接不上，只能依照山脊、山谷进行划分，局部进行羽化进行颜色过渡。
④航带有云的地方，有些可以用旁向航带和后视16度的影像弥补。
7 数字航测DOM的制作流程
将数字线划图(DLG)和正射影像(DOM)进行精确叠加是一个工作繁杂、工作量比较大的工程，经过反复实践，基本步骤如下：
7.1 资料准备与航片数字化
主要有航空摄影资料(航片、摄影机数据)、外业数据等。航片数字化用DSW300数字扫描工作站完成。航片的扫描质量对生成正射影像的质量有着直接的影响，如果扫描时选择的采样间隔过大，数字影像的分辨率低，影像就会变得模糊不清；采样间隔过小，数字影像的分辨率高，影像变得清晰，但数字影像的数据量会很大，给以后的处理工作带来不便。因此，应综合考虑各种因素，选择适当的采样间隔(即影像分辨率)，使扫描后的数字影像数据量适中,而且图像应反差适中、层次丰富、色调饱和。
7.2 空中三角测量
空中三角测量采用HelavaDPW全数字摄影测量工作站核心软件SOCETSET的HATS自动空中三角测量模块完成，该模块采用光束法区域网平差程序，具有良好的点位相关功能，效率、精度都很高。
7.3 数字地面模型的生成与编辑
采用SOCETSET软件的自动地形提取(ATE)模块，根据不同地形情况设置不同的参数。在地势起伏不大，而地物较多的地区，DTM的采样间距一般选20-50m之间比较适合，不但可以反映出地形的变化，而且能大大减小地物的影响。如果采样间距过小，会导致房屋尤其是比较大的地物变形，大大增加后期的编辑工作量；在地物较少，地形起伏较大的山地或丘陵地区,DTM采样间距取10m比较合适，可以细致地表现地形微貌。自动生成的数字地面模型，有些区域由于人工地物及植被的影响，不是很贴近实际地形，因此需要采用交互地形编辑模块，对生成的数字地面模型进行适当编辑，以提高最后生成正射影像的质量。
7.4 制作正射影像
利用SOCETSET软件的Mosaic模块，利用空三加密成果和DEM，经过数字微分纠正，可以消除相机倾斜、地形起伏等引起的畸变并对影像进行镶嵌，生成正射影像。
7.5 数字化测图与数据编样、输出
采用Helava全数字摄影测量工作站上恢复定向，进行数据采集。在AutoCAD环境下，进行数据编辑。输出成果为任意版本DWG或DXF格式，Corel-Draw11.0版本可以打开AutoCAD2000版本及2000以下任意版本的DWG和DXF文件，而且保持AutoCAD环境下的分层一致，可以对数字化数据进行叠加处理。
7.6 数字线划图与正射影像的叠加
在CorelDrow环境下进行数字线划图与正射影像的叠加，使正射影像的边缘与数字线划图内图廓严格重合，确保正射影像与数字线划图的精确叠加。叠加后，如果有个别地物相对正射影像出现偏差，不能就认为DOM的结果是错误的。实际上，DOM是利用空三加密成果和数字地面模型经过数字微分纠正获得的，可靠性很强，所以，个别地物套不上，往往是数字线划图的问题，可以结合正射影像对其进行修改。
7.7 地图整饰
直接输入CorelDraw环境中数字线划图的要素分层及颜色与AutoCAD环境中一样。从美学角度和视觉效果来衡量，现在的影像地图还谈不上色彩层次鲜明、美观大方，输出后的效果很差，须根据实际情况和地形图中各要素的特点对其进行修饰。图形的线划质量符合要求，注记质量满足设计书的要求，图面要素的协调性较合理，图面、图廓外整饰满足图式要求。所以成果的整饰质量满足设计书和规范的要求。
7.7.1色彩、符号与注记
色彩的构成是一门需要很高技巧和实践经验的学科，在色彩配置上要达到一定的效果，需要反复的实践，力求最后的图面在色彩上给人一种“美”的感觉；对于符号，可以使用数字线划图中的符号，也可以建立专门的符号库；对各类注记进行“拨皮”、上色处理，在字体的选择上，力求效果工整、俊秀。
7.7.2对地物要素的处理
注意点、线、面符号的让位处理，数据成图的一般规律是点压线、线压面；对于相对正射影像发生较大偏移的地物，如道路、机场、水系、城镇等以影像为准进行修改。水系的处理：对单线的水系要素可以按照从上游到下游逐渐加粗的方式进行处理，对双线水系、湖泊、池塘等面状水域可以根据实际需要进行面状填充；交通要素的处理：对铁路、公路等各种交通要素可以按照普通地图的整饰方式进行处理；居民地的处理：可以根据实际需要对主要街区和重要的建筑物进行“突出化”处理；植被的处理：可以去掉植被符号以保持图面的清晰化，区域植被填充可以用注记代替。
7.8 成果输出与保存
必须保存有矢量格式(CDR、CMX)的成果，也可以输出为栅格格式(BMP、JPG等)，应综合考虑输出后的效果和文件的大小及用途，选择适当的分辨率输出。
8 成果质量
经最终检查，成果影像的分辨率、格网参数、影像特征、附件质量等符合规范、图式及技术设计书要求，在山地、高山地和设站施测困难的旧街坊内部，地物点相对邻近地物点间距中误差应小于或等于0.6mm。此区域为山地DOM最后的精度统计按0.6mm计算，成果质量合格。
图六 山地DOM成果质量验收
9 结语
本项目利用先进的软件进行ADS80数据正射影像的制作，使工艺流程自动化提高，大大减少了人员的干预，对于大批量的正射影像生产可突显其优势之处，统计效率也远远高于传统方式的生产效率。正射影像图作为新一代数字测绘产品以其精度高、信息丰富、直观真实，在叠加高程数据之后更有身临其境之感，而备受用户青睐。一路走来，随着软件的不断更新，DOM的生产方法和成图效果也有了很快的发展。
参考文献：
[1]数字正射影像图（DOM）[S].北京：测绘出版社.
[2]张爽，等.浅谈DOM制作的几种方法.测绘与空间地理信息.2009年4月第2期.
[3]宋文涛．基于数字摄影测量的DOM制作与应用研究[J]．科技创新导报，2010,（２）．
[4]吴志军.利用DOM更新1∶10000地形图平面精度的探讨[J].地理空间信息，2008，（6）.
论文作者:宋玉宝
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/26
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