基于ERDAS IMAGINE的數(shù)字正射影像的制作

基于ERDASIMAGINE的數(shù)字正射影像的制作目錄TOC\o"1-3"\h\u32434摘要 IIBASEDONERDASIMAGINEDIGITALORTHOPHOTOMAPSPRODUCTIONABSTRACTWiththerapiddevelopmentofremotesensingtechnologyandcomputertechnology,thedigitalorthophototheactorincreasinglyimportantroleinpeople'slivestoquicklyprovidethebasicdataresourcesforurbanplanning,constructionandlong-termeconomicdevelopment.Invarioustopographicmapproduction,resourcesandtheenvironmentsurvey,naturaldisastermonitoring,urbanplanningandconstruction,theuseoflandsurvey,andprotectionofthenaturalenvironmentplaysanimportantrole.Especiallyintoday'srapideconomicdevelopment,thespeedandquantityoftraditionaltopographicmapupdateshavebeenbehindthetimesthespeedofdevelopment.Remotesensingsatelliteimageswithhighresolution,goodimagequality,largequantitiesofproductionwithinashortperiodoftimeimagery,hasbeenmadeabettereffect.Theproductionofdigitalortho-imagemaps(DigitalOrthophotoMapabbreviationDOM)realitysignificant.Thischapterintroducesthedigitalorthophotodevelopmentstatus，andthesignificanceofdigitalorthophotomapproductionmethodsaresummarizedandanalyzedin-depthexploration,precisioncontrol.AtthesametimetheproblemsintheprocessofthisstageproductionDOMandsolutions,provideareferenceforthefuturehairlong-termdevelopmentofthedigitalimagingapplications.KEYWORDSDOM；ProductionMethods；QualityControl；ResearchSignificancePAGE24１緒論隨著科技的進步，人們的思想觀念也慢慢發(fā)生著變化，人們對各個行業(yè)新技術的接觸和研究也越來越廣泛，當然對測繪行業(yè)也是如此。人們在計算機方面和信息管理方面的科技化和數(shù)字化的成果也給測繪事業(yè)的發(fā)展增加了新鮮的血液。傳統(tǒng)的測繪工作內容也在不知不覺中發(fā)生著改變，測繪成果內容也逐漸豐富起來，生產的速度也不斷改進，但是發(fā)展空間仍然存在，比如說盡快建立基礎地理信息庫，不斷滿足國民經濟建設和社會發(fā)展要求。在現(xiàn)代信息化的環(huán)境中，城市發(fā)展變化迅速，緊貼城市發(fā)展的需要數(shù)字影像信息產業(yè)迅速壯大，3S技術（遙感技術（Remotesensing，RS）、地理信息系統(tǒng)（Geographyinformationsystems，GIS）、全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystems，GPS））及4D產品（DOM（數(shù)字正射影像圖）、DEM（數(shù)字高程模型）、DRG（數(shù)字柵格地圖）、DLG（數(shù)字線劃地圖）不斷發(fā)展和完善[1]，逐漸滲入到廣大用戶的生活和生產中。使用ERDASIMAGINE的主題模塊，對遙感影像進行幾何校正和圖像增強，圖像融合等處理，最后生成帶有空間地理位置信息的遙感影像，作為影像數(shù)據(jù)層輸入GIS系統(tǒng)中，服務于人們的各種需要。1.1數(shù)字正射影像的發(fā)展早期數(shù)字正射影像的生產包括一下幾個主要方面：控制點的外業(yè)測量、空中三角加密測量、航空攝影、以及后期的DEM的生成和數(shù)字鑲嵌。在這些處理環(huán)節(jié)中，占用時間多、制作成本比較高的主要是外業(yè)控制測量和DEM的生成。因此整體制作周期變長、難度加大。這些都不能充分滿足制作精度高、生產成本低，需求量大的用圖需要。并且，我國的一些地區(qū)，地理信息更新較快的，它的前期的測繪成果比較接近與當前建設用途的測繪工作。因此研究如何提高生產效率，如何把前期的測繪成果應用到目前的數(shù)字正射影像的生產中去，是一個很有價值的研究方向。目前國內已經普遍使用數(shù)碼航攝，這樣以來影像掃描的步驟大大減少，對原始影像的利用效率也會大大提高，同時也提高了影像的空間數(shù)學精度。并且人們已經著手來提高數(shù)字正射影像的成圖效率，所以在衛(wèi)星遙感獲取原始影像數(shù)據(jù)以后，就能夠較快的制作出圖，供社會經濟建設使用，徹底改變以往的人工拼接方法。由于國內外遙感衛(wèi)星事業(yè)的快速發(fā)展，攝影測量和遙感成果也慢慢的應用到人們的生活中去，促使數(shù)字地圖技術也有了大踏步前進。尤其是高分辨率遙感衛(wèi)星的發(fā)射，極大推動了遙感圖像數(shù)據(jù)的利用，給批量生產高精度正射影像圖帶來了新的希望。目前在首次的操作實驗中，以部分省區(qū)為例，在較短的時間里批量制作出1：50000、1：100000分辨率高、影像質量好的系列影像圖已經取得了圓滿成功[2]，并且較好的應用到了城市規(guī)劃建設中去。通過首次使用，人們已經積累和掌握了一些高效制圖技術。所以利用不同的影像處理軟件和不同的遙感數(shù)據(jù)源、快速制作數(shù)字正射影像的方法很快被應用?，F(xiàn)階段快速制作數(shù)字正射影像的方法越來越多。例如ERMapper或者ERDASIMAGINE等軟件技術已經投入使用。在生產作業(yè)中比較常用的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)也有較大發(fā)展。目前出現(xiàn)：美國的DAMCS(DigitalAutomaticMapCompilationSystem)，Helava的DPW(DigitalPhotogrammetryWorkstation)，原德國Zeiss廠的PHODIS，我國原武漢測繪科技大學的VirtuoZo，中國測繪科學研究院的JX4等[3]。隨著生產數(shù)字正射影像制作方法的日臻成熟，正射影像圖的應用已經深入到了生活的方方面面。城市及區(qū)域規(guī)劃、土覆蓋制圖、土地利用、地質和土壤制圖、水資源、濕地制圖、測繪（地形圖的修補測及專題地圖的制作）、農業(yè)、牧地、林業(yè)、自然環(huán)境評價和地類地形分析、生態(tài)學、城市虛擬景觀的制作等方面都有所涵蓋[4]。1.2數(shù)字正射影像的特點在遙感影像的成圖過程中，由于受到多方面環(huán)境因素的局限和影響，影像與實際地物有一定的偏差，產生量一定的變形，嚴重的甚至影像失真。根據(jù)專業(yè)測繪制圖和地圖制圖的軟件，對數(shù)字正射影像進行處理。經過基本的幾何和輻射方面的校正后，在進行圖像融合和色調處理，最終消除來自各各方面的圖形變形、距離誤差等。通過這些基本技術操作，得到包含有各種地理信息的數(shù)字正射影像地圖。因為是正射投影，所以能夠很好地解決中心投影引起的各種變形問題，而且直觀形象，所包含的信息量也大大增加，是各類遙感影像應用的可靠參考依據(jù)。數(shù)字正射影像圖的優(yōu)點特點當然顯而易見人們研究的目的當然是應用了。較為充分的應用才能發(fā)揮數(shù)字正射影像圖的最大價值，這樣的研究工作才有意義。首先，DOM與傳統(tǒng)地形圖相比的表層優(yōu)勢在于它的直觀逼真。由于采用攝影和遙感技術，消除了很多人為的誤差，彌補了人們手工無法達到的精度和制作水準，并且信息量也大大增加，并且數(shù)據(jù)結構也美那么復雜，這就方便了人們利用過程中在較短時間內的判讀與量測，數(shù)字正射影像的質量就提高了，且應用價值可觀。其次，DOM信息量豐富。數(shù)字正射影像由于其制作特點，包含的信息豐富，人們可通過專業(yè)人士對航片的解讀與分析，可分析出拍攝景觀的實地地形信息和自然人文信息，方便人們對地形險要和遙遠偏僻地區(qū)的研究和信息更新，為人們做好自然災害的預防工作和城市規(guī)劃建設提供可靠依據(jù)，這也是它吸引人們的原因之一。1.3數(shù)字正射影像的研究意義DOM最突出的特點就是集幾何精度和影像特征與一身。作為新一代的數(shù)字攝影測量產品，它擁有信息量大，內容豐富，直觀真實，資料來源豐富等明顯優(yōu)勢。其中衛(wèi)星遙感包括氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星和雷達衛(wèi)星等對地觀測，本身使用價值十分可觀。在日常工作中，快速獲取的單幅或多幅影像數(shù)據(jù)都是衛(wèi)星數(shù)字正射影像制作的可靠圖像數(shù)據(jù)源。隨著科技日新月異的變化發(fā)展，“3S”技術也被注入了鮮活的血液，逐步進入到人們的生活中?！?S”(GPS、GIS、RS)的集成應用技術以DOM為基礎，發(fā)展前景十分廣闊，衛(wèi)星正射影像大規(guī)模的制作與應用，將會越來越多的進入人們生活，因此已經成為加快人們現(xiàn)代化信息建設必不可少的一員。所以說利用衛(wèi)星遙感資料制作衛(wèi)星數(shù)字正射影像圖（DOM）有著重要的利用價值。簡單的了解正射影像圖的制作，進一步掌握數(shù)字正射影像的制作流程是本專業(yè)人員應該掌握一項基本技能。隨著測繪事業(yè)的發(fā)展，地理信息數(shù)據(jù)樣式也越來越多，衛(wèi)星數(shù)字正射影像就是其中最具潛力的一種。既符合生產技術規(guī)范又滿足建庫標準，是對數(shù)字正射影像圖最基本的要求。由于生產中存在著多種不確定的影響，最終成圖往往差強人意，所以人們還需要對其制作過程作深入詳細了解，以應對各種突發(fā)狀況的發(fā)生，盡量提高其影像質量，增強其最終使用性能。數(shù)字正射影像圖本身的質量如何將直接影響到最終的使用效果，因此，做好質量控制也很必要。在制圖過程中，影響出圖質量的因素有很多。其中最主要的是對影像的精度和色調質量兩個方面的影響。實地的測量方法、幾何校正、數(shù)字高程模型點的精度，數(shù)據(jù)源的質量，圖像的處理過程等都會對影像成果的整體質量產生影響。這些影響因素密切相關。因此要對制作過程嚴格把關，對制作成果的質量負責，所以研究意義重大。2數(shù)字地圖的簡介2.1數(shù)字地圖的背景在科學技術現(xiàn)代化和電子信息技術數(shù)字化的潮流中，傳統(tǒng)的信息渠道如紙制的地圖和一些零散的數(shù)字地圖等已經不能滿足人們日益劇增的應用要求。在海、陸、空部隊信息化和自動化的今天，高效能便捷的數(shù)字地圖產品研究迫在眉睫。各種范圍的數(shù)字地圖及各種各樣的地圖數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的建立也就隨之而產生。數(shù)字地圖具有傳統(tǒng)地圖無法比擬的優(yōu)勢，在現(xiàn)在生活中地位無可替代。首先，它信息更新技術方便了?；谄鋽?shù)字形式的特點，對于圖像地理信息的更改和增添處理能夠在幾秒鐘內完成，技術手段易于掌握，大大縮短了地圖制圖的周期，避免了傳統(tǒng)的制圖修圖的打印浪費。通過與遙感影象、攝影像片等多種影像數(shù)據(jù)源的結合，增加地圖的信息承載量，擴大使用范圍。最后，人們可以利用數(shù)字地圖記錄的信息，制作出其它地形圖，如利用圖中的等高線信息，通過測量和制作處理生成DEM，將地表起伏表現(xiàn)出來，直觀立體地以數(shù)字形式表示出地形地貌。這些功能和效果普通地圖都是永遠無法代替的。我們知道，作為航空攝影測量的基礎資料，航攝像片的質量對航空攝影測量準確度和精確度以及工作效率都有很大直接關系。為了提高測量質量，衛(wèi)星遙感影像被廣泛應用于測繪生產中，并顯示出了傳統(tǒng)影像不具備的直觀、可靠、信息豐富、可讀性強等特點。隨著人們對生活的要求越來越高，產生了新的想法和追求，國際上出現(xiàn)了“數(shù)字地球”的概念和說法，信息化的浪潮使得信息化產品就成了人們追求的香餑餑，數(shù)字化地形圖的孕育背景也就形成了。2.2數(shù)字地圖的分類數(shù)字地圖的分類方式較多，國際上慣用的分類方法有以下三種。第一，按基準面來分。在對地球的各種屬性和特點的研究過程中，由于條件有限，人們默認采用一個與大地相近的、可以用數(shù)學方法來表達的旋轉橢球來最大限度的逼近地球的形狀來滿足人們的研究，人們稱之為基準面。它在測量測繪和地圖制圖中發(fā)揮著巨大作用。參考橢球是指與地球上某一地區(qū)的大地水準面符合得最好的、方便人們進行地形劃分和研究的旋轉橢球。例如我國常見的“北京54”坐標系、“西安80”坐標系以及WGS1984坐標系。目前使用過程中的資料多以WGS1984坐標系為準[5]。第二，按投影方式來分可以分。高斯-克呂格投影（Gauss-Kruger）、通用橫軸墨卡托投影(UniversalTransverseMercator)是按這種方法分的。高斯-克呂格投影的分帶形式有兩種：6度和3度。其中，每一個分帶都是一個獨立的平面直角坐標網，在人們的地球研究和坐標換算中帶來了方便。將投中央經線和赤道投影后產生的的直線命名為X軸、Y軸。因為計算中經度方向的坐標有可能出現(xiàn)負值的情形，人們默認從每個分帶的中央經線向西500公里。這兩種投影可以進行坐標轉換。第三，按地圖包含信息來分。有數(shù)字線劃地圖（DLG）、數(shù)字柵格地圖（DRG）、數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型圖（DEM）和各種數(shù)字專題（專業(yè)或非專業(yè)）地圖等。DLG是對每幅經幾何處理、圖像校正等處理后的影像圖，對其要素進行各種處理而形成的一種矢量化數(shù)據(jù)文件。DRG是各種比例尺的紙質地形圖和專業(yè)彩圖的數(shù)字化產品。DOM數(shù)據(jù)源精度較高，是取航空像片和高分辨率衛(wèi)星遙感圖像，以此進行相應的圖像處理而得到的數(shù)據(jù)。DEM是在特定投影平面上規(guī)則的空間水平間隔的高程值矩陣。3正射影像圖的制作原理3.1正射影像制作的制作原理經過掃描處理的數(shù)字化航空像片或遙感影像（單色或彩色），通過逐像元進行輻射改正、微分糾正和鑲嵌等處理，按規(guī)定地圖制圖要求和圖幅規(guī)范范圍裁剪，加上公路里格網、圖廓（內、外）修飾、標注，就形成了數(shù)字正射影像圖（DigitalOrthophotoMap，縮寫DOM）。數(shù)字正射影像圖和我們通常所接觸的地圖不同，它是正射投影圖，是對地面上的信息在影像圖上真實客觀的反映，并且所包含的信息豐富，可讀性強。航空攝影所得到的像片都是中心投影的，即所有的投射線均匯聚于相機的攝影中心。由于航片不一定平行于地面，拍攝方向不斷的發(fā)生變化，而且與地面之間存在一定的高差，航片與普通的地圖不同也就表現(xiàn)出來了。只要對航片進行幾何糾正，也就和普通地圖差別減小了。在傳統(tǒng)技術中，人們通過研究，制造一種叫作糾正儀的模擬儀器，來糾正存在幾何變形和誤差的航片。在當今信息化有一定的發(fā)展，人們又有了最好的糾正工具：基于DEM的影像糾正。通過全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)糾正所得到的影像便是正射影像圖。數(shù)字微分糾正與光學微分糾正一樣，目的都是實現(xiàn)二維影像之間的幾何轉換。在明確原始圖像源和糾正后目標圖像之間的幾何關系后，開始進行數(shù)字徽分糾正?；辗旨m正可以分為兩類點元素糾正和線元素糾正兩類。有時也有面元素糾正。其中線元素微分糾正較為普遍。它的最小糾正單元是很窄的縫隙。這與數(shù)字影像不同，它的最基本的單元是像素，排列矩陣屬于像元素排列。因此，點元素微分糾正是數(shù)字影像的校正的首選方法。能否真實地測定每個像元的物方坐標X、Y、Z的關鍵在于能否真正做到點元素微分糾正。像元的物方坐標在生產中一般采用線性內插，此時數(shù)字糾正采用線元素糾正或面元素糾正。3.2正射影像制作的制作要求DOM本身是地圖的一種，它具有所有地圖的特點，包含幾何精度和影像特征，含信息量豐富，常被用于背景控制信息，或從中提取自然資源和社會經濟發(fā)展信息，為防災治害和公共設施建設規(guī)劃等應用提供可靠依據(jù)等?；谏鲜鲈?，有必要研究高精度高質量數(shù)字正射影像生產過程中的方法和技術特點，對生產出高質量數(shù)字正射影像圖的生產技術與質量控制方法進行探討。就一般而言，制作過程的質量控制方面一般需要滿足：影像中植被信息必須齊全，直方圖（0-255個灰階）沒有灰階信息缺失情況。色調要柔和，紋理要清楚，細節(jié)要明顯。整體色調應基本一致，反差適中，植被信息的色調能夠真實辨別。影像采用無縫鑲嵌，避免影像的錯位和色彩突變。對影像進行圖像融合處理。融合過程用主成分變換方法，對分辨率低的多波段上數(shù)字影像（含紅、綠、藍或近紅外波段）與高分辨率的全色波段數(shù)字影像進行處理。突出植被信息[7]。為確保制圖成果的使用性，數(shù)字正射影像精度和質量兩方面都要加以控制。首先，可以采用對空三加密成果及糾正用DEM的精度進行控制，以保證位置精度滿足要求。而對于最終的DOM位置精度檢測，要根據(jù)不同的精度要求，用實測或疊圖的方法來檢查。影像質量方面，從原始影像掃描到得到DOM，質量控制需要貫穿制圖整個過程。最終通過建立客觀的量化標準，客觀地對影像質量的檢查。所以，隨著計算機技術的進一步發(fā)展，DOM必將更加深入、更加廣泛的運用到各行各業(yè)。而各個行業(yè)對DOM的運用方式有所不同，從而對DOM質量的關注焦點也會有差異，因此，應在總體原則控制下不斷探索出不同應用領域的質量控制細則以及生產數(shù)字正射影像圖的新技術、新方法。4數(shù)字正射影像的制作數(shù)字正射影像一般是利用航攝或衛(wèi)星遙感獲取的，本身具有較高分辨率，有全色影像和多光譜影像兩種。一般情況下經過航攝相片的幾何糾正及相應的圖像處理后，傳感器傾斜、地球曲率、地形起伏等引起的畸變得到處理，最終影像就能成為質量合格的影像數(shù)據(jù)供人們使用。所以概括它的基本制作內容主要有數(shù)字柵格地圖的制作、遙感影像的幾何精糾正與配準、影像融合、影像鑲嵌、附加信息整飾、質量檢查等。在制作方法上，數(shù)字正射影像圖的糾正方法有兩種：非基于DEM的糾正方法和基于DEM的糾正方法。前者與光學糾正儀的原理一樣，只是操作的過程移植到計算機上，所處理的對象變成了數(shù)字影像而已，用這種方法進行生產，操作簡單、速度快，但精度不高，而且只能用來做平地的正射影像圖，不能滿足有起伏的地區(qū)的需要[13]。而基于DEM的糾正又分為兩種方法，一是單片數(shù)字微分糾正，一是全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)[8]。二者在應用中有差別：單片數(shù)字微分糾正的操作簡單、制作速度快且成本不高。它能在充分利用已有的數(shù)據(jù)的基礎上，充分利用已有成果，能夠大大提高了作業(yè)效率。因此DOM的生產作業(yè)方法在某地區(qū)范圍的DEM生產完成后會被化簡，只進行影像數(shù)據(jù)更新即可。全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)集影像數(shù)據(jù)的獲取存貯處理成果輸出等為一體，自動化程度好生產效率高、功能齊全、成果滿足多樣信息數(shù)字化的要求、成果可視性良好。尤其是能夠達到直線較高精度的全自動化一體匹配的效果，受到人們的廣泛青睞。前者由系統(tǒng)自身生成DEM，通過進行相應幾何糾正得到數(shù)字正射影像圖。而后者是根據(jù)外部資料查詢獲得DEM，進行糾正得到DOM。使用過程中，根據(jù)不同項目的需求仔細斟酌，考慮應用范圍成本要求等因素生成DOM。如果地形圖已經滿足高精度用戶的需要，就不必為了更高精度而是成本增加。這個過程應滿足接邊和出圖質量的要求，通過合適的制作方法最快制作出圖，及時反映地表現(xiàn)狀。了解了它們各自的這些特點，再制作過程中的就減少了基于不同情況的制作方法選擇和最終的使用的盲目性，有利于提高正射影像的制作效率和應用價值。就目前來看，DEM還沒有覆蓋大部分區(qū)域，因此很多生產單位都使用全數(shù)字攝影測量方法。如果某個測區(qū)已經有DEM數(shù)據(jù)，即可以使用單片糾正的方法?，F(xiàn)在國際上有很多種制作正射影像圖的軟件，ERDAS軟件制作正射影像圖是其中常見的一種，今天我們主要介紹用這種方法來制作正射影像圖，并詳細研究它的質量控制方面的主要技術以，以增大成果的使用性。4.1ERDASIMAGINE軟件的介紹ERDASIMAGINE是美國研發(fā)的一款測繪工程行業(yè)中比較成熟的專業(yè)遙感處理與地理信息系統(tǒng)圖像處理軟件。它最突出的模塊化，分塊化的優(yōu)點使它在制作正射影像的眾多軟件中脫穎而出。它根據(jù)不同的處理功能自身模塊化，可最大限度地滿足用戶的專業(yè)應用要求，也使制作過程便捷了不少。詳細來說，這款軟件是基于Windows的綜合測量軟件包。它的主要圖像處理模塊是OrthoBASE。人們可以使用它處理源自不同型號的相機及測量傳感器的圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)高精度的三角測量和正射影像的幾何校正等技術型操作方便了不少。與傳統(tǒng)的三角測量正射校正相比有明顯的優(yōu)勢。本文就是采用該模塊進行數(shù)字正射影像的制作。4.2正射影像圖制作流程數(shù)字正射影像圖的控制資料主要有數(shù)字柵格地形圖高精度外業(yè)控制點。通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理和合乎標準規(guī)格的圖幅整飾，形成滿足要求的數(shù)字正射影像。制作流程如圖4-1：DRG及DEM模型衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)預處理DRG及DEM模型衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)預處理數(shù)字影像幾何糾正數(shù)字影像幾何糾正質量檢測分辨率融合質量檢測分辨率融合光譜增強光譜增強數(shù)字影像鑲嵌數(shù)字影像鑲嵌輸出正射影像圖后期編輯輸出正射影像圖后期編輯圖4-1數(shù)字正射影像制作的流程圖4.3正射影像的制作步驟4.3.1準備工作數(shù)字正射影像圖制作的準備內容涉及制作的全過程，包括參考源的準備、衛(wèi)星影像的收集、衛(wèi)星參數(shù)的獲取。對研究區(qū)域的地形、地貌的調查，用來確定糾正模型的選擇、保證糾正控制點的選擇有較高的精度，滿足最終影像的精度。糾正參考源的準備收集研究區(qū)域的各種相關的控制點坐標、地形圖，同時還要對研究區(qū)域進行實地踏勘，獲取當?shù)氐牡乩?、文化、交通、氣象等對遙感影像獲取有影響的的信息，這些信息都是影響正射影像圖質量的最原始的因素，是正射影像圖制作過程中各項參數(shù)設置的重要參考資料，然后由這些資料制作數(shù)字柵格地圖和數(shù)字高程模型。原始衛(wèi)星影像收集下表列出了目前的國際上的比較流行的集中衛(wèi)星影像來源及其特性[5]。衛(wèi)星影像影像來源地面分辨率（m）成像幅寬（）Quickbird美國全色：0.61m多光譜：244~288m16.5×16.5Ikonos美國全色：1m多光譜：4m11×11Spot-5法國全色：2.5m，5.0m多光譜：10m60×60TM美國全色：15m多光譜：30m185×170Spin-2俄羅斯RKV-1000：2mTK-350：10mRKV-1000：40×180TK-350：200×300表4-1衛(wèi)星影像來源及其特性4.3.2校正相片檢查地圖模型：在進行幾何糾正之前，必須確認這幅圖像沒有地圖模型，如下圖ImageInfo圖框中MapInfo這欄中的Geo.Model為None，則確定了圖像已經沒有了模型。圖4-2ImageInfo圖框選擇幾何校正模型如下表4-2幾何校正模型。表4-2幾何校正模型模型功能Affine圖像仿射變換（不做投影變換）Polynomial多項式變換（同時做投影）Reproject投影變換（轉換調用多項式變換）RubberSheeting非線性、非均勻變換Camera航空影像正射校正LandsatLandsat衛(wèi)星圖像正射校正SpotSpot衛(wèi)星圖像正射校正多項式變換在衛(wèi)星圖像校正過程中用的比較多，在調用多項式模型時，需確定多項式的次方數(shù)，次方數(shù)與所需的最少控制點數(shù)是相關的，計算公式為：（t+1）*（t+2）/2（4-1）其中：t為次方數(shù)，即1次方需要3個控制點，2次方需要6個控制點，3次方需要10個控制點。如下表4-3幾何校正選點模式。表4-3幾何校正選點模式模式含義ViewertoViewer：ExistingViewerImageLayer（NewViewer）VectorLayer（NewViewer）AnnotationLayer（NewViewer）視窗采點模式：在已經打開的視窗中采點在新打開的圖像視窗中采點在新打開的矢量視窗中采點在新打開的注記視窗中采點FiletoViewer：GCPFile（*.gcc）ASCIIFile文件采點模式：在控制點文件中讀點在ASCII碼文件中讀點MaptoViewer：DigitizingTablet（Current）DigitizingTablet（New）KeyboardOnly地圖的采點模式：在當前數(shù)字化儀上采點在新配置數(shù)字化儀上采點通過鍵盤輸入控制點由此可見，不同的情況對應不同的幾何糾正采點模式，不能亂加套用。如果需要校正圖像對應區(qū)域的數(shù)字地圖是現(xiàn)有的、或可以通過簡單操作獲得，就可以應用第一種模式（視窗采點模式）。如果事先已經通過能夠得到控制點的坐標，通過ASCII數(shù)據(jù)文件或ERDASIMAGINE的控制點文件格式保存，就調用第二種類型（文件采點模式）。如果情況另有特殊，唯一參考數(shù)據(jù)是硬拷貝的地形圖或坐標數(shù)據(jù)紙，就采用第三種類型（地圖采點模式）。進行幾何校正：首先要設置相機模型參數(shù)和基準，選取圖像的4個角點位基準點，如下圖4-2基準點選取圖所示：圖4-2基準點選取圖輸入了像片的坐標以后，軟件自動計算出了誤差為0.2142，這個值必須要小于1，可以移動基準點的位置來改變這個誤差值。改變投影方式如下圖4-3ProjectionChooser對話框所示：圖4-3ProjectionChooser對話框應用并保存為（.gms）格式的文件。啟動地面控制點工具和計算中誤差，見下圖4-4GCPTool對話框。圖4-4GCPTool對話框接下來是重采樣。重采樣過程是根據(jù)未校正圖像像元值計算生成一幅校正圖像過程，原圖像所有的數(shù)據(jù)層都將進行重采樣。重采樣參數(shù)的設置和操作如下圖4-5Resample對話框和圖4-6Viewer#1對話框所示。圖4-5Resample對話框圖4-6Viewer#1對話框校正，如下圖4-7：圖4-7校正參數(shù)設置4.3.3圖幅整飾為了在Photoshop軟件后繼的處理的順利進行，我們需要通過（*．dxf）文件格式，通過CorelDraw轉換成（*．psd）格式，然后進行進一步的圖幅整飾。（1）將圖中主干道名稱標注出來。（2）將圖幅名、內外圖廓、十字叉絲、整公里數(shù)、等按照規(guī)程要求在圖中相應位置進行標注。（3）將正射影像圖的基本信息在圖中標注出來。其中包括所使用的比例尺、影像的拍攝時間等。4.3.4精度檢測成果實行二級檢查、一級驗收制度，各工序作業(yè)人員必須認真檢查，驗收由總工辦組織實施，對產品實行抽樣檢查，抽樣比例為30%，檢查驗收方法為上機實查和部分圖幅回放檢查，具體內容為：（1）檢查成果圖圖幅尺寸，像素數(shù)。（2）數(shù)學檢查。核對文件的首末公里網、四個圖廓點、控制點、經緯網交點等的坐標值與理論值。（3）平面精度的檢測。平面精度檢測的方法有多種，可以依據(jù)情況選擇。區(qū)域網加密樁點法、數(shù)學精度法、解析樁點法、數(shù)字攝影測量法、利用已成圖檢驗等方法。計算影像數(shù)學精度公式如下：(4-2)（4）影像質量。采用放大的方法觀察影像各處細節(jié)是否清楚，如果出現(xiàn)斑點、劃痕、模糊等現(xiàn)象，應予以處理。（5）接邊檢測。接邊處影像監(jiān)測：用目視檢測法看相鄰數(shù)字正射影像圖幅接邊處影像的亮度、反差、色彩是否一致。接邊精度的檢測：取相鄰兩DOM影像圖重疊區(qū)域處同名點。（6）掃描航片的質量。正射影像應紋理清楚、信息含量不缺失、影像色調顯示均勻、反差大致適中，一般相同低形地貌的影像灰度的方差和均值應一致，灰差不大于15。（7）整飾質量。比對比例尺和地圖制圖規(guī)范及最初的設計書，按照規(guī)范標準，對圖中各種注記的字體和大小以及矢量線進行檢查。（8）附件質量。地形圖的附件包括技術設計書、技術總結、檢查報告、驗收報告、文檔簿、圖件、元數(shù)據(jù)文件等?？梢愿鶕?jù)情況檢查附件的齊全性、正確性。5DOM成圖質量控制及特點正射影像作為攝影測量與遙感主要產品之一，它代表著科學水平的進步，必須是一張精確的地圖，同時也應該是一張優(yōu)美的圖像。誤差是難免的，但錯誤不能太多。而正射影像圖的制作過程直接影響成果質量因此，探討如何控制好成圖質量，生產出高質量的數(shù)字正射影像非常必要。5.1影響數(shù)字正射影像圖質量的因素制作影像圖過程對影像圖的質量產生影響是直接的，了解影像因素，然后制作過程中多加注意是不錯的方法。主要影響因素有以下幾方面：（1）源圖像的影響航空攝影測量是航測成圖的一個基本的環(huán)節(jié)，源圖像的質量對最終的成圖精度和質量有決定性影響。在航空攝影測量時，在保證相機焦距滿足成圖精度要求前提下，要保持曬片過程中環(huán)境的干凈，曬片時盡量保護好底片，避免產生劃痕。（2）測量和解算過程對影像的影響測量和解算過程對影像也有影響，所以我們可以采用統(tǒng)一局域網布設，嚴格控制測量精度，高程控制點采用航線網布設。數(shù)字空三也要首先滿足足夠精度要求，內定向的中誤差不能大于0.020mm，相對定向與模型連接的較差上下視差一般不大于0.008mm，絕對定向精度限差不得超過表5-1所示：表5-1空三加密的精度指標類類別項目城區(qū)及平地丘陵說明加密點中誤差平面（m）0.70.7高程（m）0.250.35定向點殘余誤差平面（m）0.50.5加密點中誤差的0.75倍高程（m）0.180.25多余野外控制點不符值平面（m）0.880.88加密點中誤差的1.75倍高程（m）0.310.43區(qū)域網間公共點較差限差平面（m）1.41.4加密點中誤差的2倍高程（m）0.50.7（3）DEM的采集、編輯對影像圖的影響DEM的采集直接關系到像片糾正的精度和最終的圖像是否會產生變形，因此在采集DEM時要特別注意。（4）像片輻射處理對影像成果的影響數(shù)字正射影像要保證足夠的輻射處理精度，最終的影像應該清晰，反差對比適宜色調均勻。影像成果沒有模糊、扭曲等現(xiàn)象。一般航攝像片是中間亮四周暗，或著上下顏色不均勻。不同航線的亮度差別也會較大。所以像片輻射校正精度顯得尤為重要。（5）像片的糾正和拼接等對影像成果的影響在所糾正的像片中，鑒于離像主點越遠地物投影誤差就越大的特點，正射影像的制作盡量取像片的中心地帶。拼接線要盡量沿像片重疊范圍的中間畫。像片在拼接時不能遺漏，要按順序來。走拼接線時，對于地物密集的地方要多次對照，避免出現(xiàn)地物丟失和影像疊置的現(xiàn)象。5.2對DOM進行質量控制目前，數(shù)字正射影像圖(DOM)的生產制作過程和方法已經基本成型，但由于實際生產過程中充滿著不確定因素的影響，最終的成圖通常不能達到人們的期望。隨著科學技術的發(fā)展，市場競爭也日益激烈，人們對正射影像圖的質量要求也隨著愈來愈高。怎樣才能控制好質量，做出內容豐富、美觀得體的高精度數(shù)字正射影像圖是一個非常值得探討的問題。生產數(shù)字正射影像圖質量控制的主要方法有以下幾種:（1）加強對航片數(shù)據(jù)的把關進行DOM生產前，應做好各種資料準備工作。包括選取滿足項目所要求指標的影像資料，并保證良好的現(xiàn)世性。其中影像數(shù)據(jù)應影像清晰明了，沒有較大的噪點、劃痕條紋和各種影子。色彩反差應該適中，框標清晰，色調飽和?？刂瀑Y料要保證全面，不能有缺失。（2）航空攝影底片掃描掃描的航攝底片時，應該根據(jù)制圖的需求，通過計算來選合適的分辨率。掃描底片時也要注意，等航片影像有顯著變化時進行預掃描。通過設置航片掃描的參數(shù)，得到呈正態(tài)分布的影像掃描灰度直方圖。（3）外業(yè)控制控制資料的選擇也有要求。應采用帶有加密成果的。如果情況不滿足，也可以采用野外近期測量成果。（4）內業(yè)的空三加密空中三角形加密方法是內業(yè)處理數(shù)據(jù)的經典算法。加密過程中，在需要的條件下要盡可能多的選擇靠近底片的主點。這樣可以確保解算的是測區(qū)的最大重疊，并且能避免不必要的數(shù)據(jù)計算。（5）模型的匹配與編輯模型編輯區(qū)域的選擇比較特殊，應選平地、丘陵等有較小地形變化的地區(qū)。立體等視差線的編輯一定要力求貼近地面。然后再批處理生成相應的單相對正射影像。目前而言，生成影像的方法有兩種，除了上述數(shù)字測量方法以外，還有單片數(shù)字微分糾正法。當然，不論使用哪種方法，因為生成正射影像的組合方式差異，最后制作出的正射影像都不盡相同。并且這種情形對大投影誤差的航片結果好壞就相當明顯了。為了提高正射影像的精度特點，可以試著使用不同的組合方式，挑選最優(yōu)方案來拼接正射影像圖。（6）初步查看影像來剔除粗差在滿足規(guī)范要求的數(shù)學精度的情況下選擇滿足精度要求的單像對正射影像。為了這把最后的一道檢查環(huán)節(jié)前提，也就是利用立體模型采集線狀地物，還要進行打點，生成整套的單像對正射影像。檢查它是否有偏移，是否滿足平面精度的要求。另外，為了使像對之間正射影像圖盡量保持影像輻射精度的一致性，我們可以對單像對再進行圖像處理。（7）影像鑲嵌與圖像的無縫接邊正射影像圖接邊過程也應加以注意。對不航片的相同部分不能出現(xiàn)要清晰明顯沒有重影。常規(guī)的數(shù)字影像圖的鑲嵌工作主要指單幅圖模型進行鑲嵌。具體就是：將測區(qū)內的所有單模型正射影像同時參與鑲嵌，人機交互編輯鑲嵌線。這樣可以生成一幅大的無縫的正射影像。（8）圖幅裁切按成圖要求，輸入坐標信息從大幅無縫的正射影像裁切出所需要的單幅正射影像。通過以上步驟生產出影像圖出現(xiàn)接邊錯位、圖幅色調的問題明顯得到控制，生產中的棘手問題得到解決，成圖精度大大提高，生產效率大大提高，出錯率明顯減少，利于實際應用。5.3生產過程中的問題探討在生產數(shù)字正射影像圖過程中，有些圖幅可能會出現(xiàn)一些質量問題。（1）影像拉伸、重影現(xiàn)象嚴重在地形變化較大(高差較大)的地方，一般容易出現(xiàn)影像的拉伸變形和重影問題，這種情況我們可以通過以下方法得到防范。首先，在最初的立體模型中修改DEM數(shù)據(jù)使DEM更加貼緊地面，最后再用DEM進行影象的幾何糾正。如果不行，需要擴大DEM格網的間距，然后進行粗略糾正。例如當原有的DEM間距為5m時，可以對應調整格網為10m或者50m等逐步進行調整到這種誤差現(xiàn)象的消除[9]。當然，增大格網間距后會損失一部分精度，因此，這種方法不能應用與大范圍的情形。（2）人工建造地物的突起與凹陷由于制作DEM時，如前面說的量使DEM緊帖地面，在對道路橋梁等對地形的影響不加以考慮的情況下。有時候道路橋梁的高程數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)與DEM數(shù)據(jù)不一致的情況，這種情況一般是在填方地段比DEM數(shù)據(jù)高，在挖方地段比DEM數(shù)據(jù)低。軟件由于不能做出智能判斷，在進行精度糾正時會出現(xiàn)突起與凹陷的情況。這種情況可以通過在立體模型上直接進行DEM數(shù)據(jù)的改正，已達到抬高或降低高程的目的來實現(xiàn)道路橋梁的匹配，通過修改后的DEM數(shù)據(jù)重新糾正影像。這樣處理后，突起或凹陷的現(xiàn)象將得到很大改善。（3）少數(shù)圖幅劃痕嚴重由于航片的年份比較久或存儲過程中沒有管理好，因此掃描中出現(xiàn)劃痕現(xiàn)象的現(xiàn)象就難以避免，直接影響影像上地形地物的識別。（4）正射影像上存在陰影和遮蔽傳統(tǒng)的正射影像有框幅式中心投影或線中心投影等，它們有一個共同點，就是都是利用中心投影。而影像一般情況下是通過幾何糾正的方法得到的。在糾正過程中要顧及許多方面，所以像片輻射校正精度顯得尤為重要，其中就包括地面目標的高度信息[4]。如果原始影像上有高大建筑物或高達樹木的遮蔽現(xiàn)象，航片的各種糾正都是不可能得到解決的，生產中的棘手問題得不到處理。這就與原有的“正射投影”概念背道而馳了。6結束語數(shù)字正射影像是一種新型數(shù)字測繪產品，有著廣闊應用前景的基礎地理信息數(shù)據(jù)。隨著測量技術及獲取影像數(shù)據(jù)的方法迅速增加，制作數(shù)字正射影像的數(shù)據(jù)源從傳統(tǒng)的攝影圖像發(fā)展到遙感、衛(wèi)星、數(shù)碼圖像。自遙感出現(xiàn)之后，作為一種獲取地表空間信息的技術，RSDOM以其直觀、準確、宏觀反映地表綜合信息的特點，在土地規(guī)劃、林業(yè)調查、耕地普查、環(huán)境保護等方面發(fā)揮了巨大作用[12]。隨著遙感技術的不斷發(fā)展，遙感分辨率的大幅度提高，遙感應用也越來越廣泛，遙感技術也必將在社會生活的更多領域發(fā)揮更大的作用。本文從數(shù)字正射影像的發(fā)展說起，闡述了國內外數(shù)字正射影像的發(fā)展，分析了數(shù)字正射影像的特點和研究意義。鑒于遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)時效性好、覆蓋范圍太、成本相對低廉，常利用遙感圖像處理軟件建立推掃模型。直接對遙感衛(wèi)星圖像產品進行正射糾正，繼而制作系列正射影像圖。事實證明這是一條效果不錯的技術路線。論文詳細論述了在ERDAS的模塊環(huán)境下數(shù)字正射影像的制作方法和質量控制，并提出了問題的解決措施。綜合全文，可將論文研究成果歸納為以下幾個方面：對正射影像制作的原理分析，闡述了其制作的方法和技術特點。運用在ERDAS軟件，完成了數(shù)字正射影像的制作，對數(shù)字正射影像的實際生產有了一定的了解。對生產過程中產生的質量問題進行分析討論，并探求對正射影像的制作進行質量控制的措施，以生產出高質量的數(shù)字正射影像圖。在ERDAS下制作正射影像時，質量控制貫穿于整個制作