数字航空摄影测量数据处理关键技术

岑铭

（广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁530023）

1 引言

近年来，通过测绘技术的应用，可以获得完整、准确的测量数据，为工程建设、突发事件处理、矿产开发等工作提供了可靠的依据。传统的测量技术存在着很多的限制，在当下信息技术日渐发展的今天，数字航空摄影测量技术在测绘工程领域得到了广泛应用，这一测量技术更为先进，尤其是在数据处理方面，所获得的测量数据均可以通过数据处理技术进行筛选和剔除，从而发挥这些测量数据的最大价值。随着信息时代的到来，数字航空摄影测量技术的应用范围必将逐步扩大。

2 数字航空摄影测量技术的发展现状

随着计算机技术的日渐进步，我国在21世纪初期出现了数字航空相机，此后陆续出现了SWDC数字航空摄影设备、UCD航空摄影设备、DMC数字航空摄影设备，这些设备与雷达、激光扫描、惯性导航等多种先进技术的有效结合，完全克服了在测量领域的诸多技术限制，使测量技术越发先进，越来越具有数字化和智能化的特征[1]。这些前期的技术发展为近年来的SAR合成孔径雷达成像系统、LIDAR激光测高扫描系统、POS辅助航空摄影测量和GPS辅助航空摄影测量等技术的出现提供了最初的技术支持。因此，随着生产生活领域对测绘技术的依赖性日渐增强，数字航空摄影测量越来越受到人们的青睐，被广泛应用在各个行业与领域，未来的发展潜力巨大，必将带来测绘工程领域的变革。

3 数字航空摄影测量的优势

3.1 技术优势

数字航空摄影测量技术不同于常规的测量技术，其具备更强的技术优势，具体表现在以下3个方面：（1）数字航摄仪。在数字航空摄影测量技术的应用过程中，数字航摄仪是不可或缺的仪器，作为一种先进的测量仪器，其性能和功能相对突出。整个测量工作开展时，数字航摄仪可以通过对曝光时间的灵活调整来获得高分辨率的图像，所获得的这些影像信息更具直观性，在利用数字航摄仪开展相应的测绘工作时，完全可以获得不同比例尺的测绘图像和数据[2]。（2）IMU/DGPS（惯性测量单元/差分GPS）。利用数字航空摄影技术完成测量任务时，IMU/DGPS的应用也非常重要。IMU/DGPS是一种新型的导航系统，通过INS惯性导航系统与GPS全球定位系统的集成，发挥了各自的优势，在不需要地面控制点和空中三角测量的条件下，就可以获得相应的测绘图，使测绘图像获取更加便捷和高效，测量作业完成时的时间消耗短、成本投入低。（3）Lidar激光扫描系统同样是数字航空摄影测量中的关键，这一子系统的存在使测量工作即使面对一些复杂、特殊区域，同样可以发挥这一测量技术的优势。

3.2 应用优势

数字航空摄影测量技术是在传统测量技术的基础上应用数字化技术所形成的新型测绘技术，符合测量技术现代化、数字化的发展趋势。在测量工程领域，数字航空摄影测量的应用优势主要表现在3个方面：（1）应用范围广。基于数字航空摄影测量技术的特殊性，该测量技术可以被应用在很多领域，即使面临的是复杂、恶劣的测量条件，同样可以利用这一测量技术完成测量任务。（2）测量信息更为完整。数字航空摄影测量的监测范围广，可以在特定的测量区域内进行地表特征、水文地理环境信息的获取，从而保障了测量信息的完整性与准确性，其测量信息的立体化和层次性特征是常规测量技术所无法比拟的。（3）干扰性小。应用数字航空摄影测量技术，基本不会受到空间和时间的限制，在整个测量任务中的人力、物力资源投入相对偏少，基本不会受到其他因素的干扰，测绘效率和精度都非常高。

4 数字航空摄影测量数据处理关键技术

4.1 空中三角加密

在利用数字航空摄影技术开展测量工作时，数据处理是其中非常重要的环节，而空中三角加密技术有效提升了数据处理的水平。在整个数字航空摄影测量系统中，VirtuoZo AAT+PATB自动空中三角加密模块是其中的重要构成，该模块可以对测量数据处理起到一定的辅助作用。在数据处理中，空中三角加密处理的原始数据为数码航空像片，处理时，首先利用PATB平差软件来完成光束法区域网平差，空中三角网构建时，包含了内定向、公共连接点转刺、相对定向等内业方法。在空中三角网构建完成后，将前期外业工作中的航空摄影测量控制点成果、POS（定位定姿系统）数据全部导入该系统内，随后借助系统内存在的数字模型来完成区域整体平差[3]。在这一系列的处理流程结束以后，就可得到优化后的外方位元素和加密点成果。在空中三角加密处理时，航空摄影测量的每个外业分区作为空三角加密的基本单元而存在，数字航空摄影测量系统在测量工作进行时，实时采集像点坐标信息，经由测量系统的解析空中三角平差程序，可以获得相应的大地坐标。在利用空中三角加密技术进行相应数据处理时，加密分区间参与大地定向的公共像控点的点号和坐标值都是一致的，也就是说，公共像控点具有唯一性，而在加密处理过程中，加密限差必须严格遵守相应的标准和规范，每个加密分区间必须接边。

4.2 DOM（数字正射影像图）数据生产

4.2.1 DOM数据生产技术路线

DOM数据生产同样是数字航空摄影测量中数据处理的关键流程。以某数字航空摄影测量为例，在该测量工作进行时，选用的是VirtuoZo全数字摄影测量系统工作站，根据测量需求，最终制作的是比例尺为1∶1 000的DOM。在该测量系统工作站内，将前期空中三角加密技术下所获得的成果导入其中，随后在此基础上创建立体像，从而对生产区域生产DEM（数字高程模型）数据，在充分考虑特征点、特征线的基础上，保障DEM数据的生成质量[4]。在产生了对应的DEM数据后，就可以对原始影像加以数字微分纠正，在具体的处理中，利用计算机系统对原始数字影像开展逐个像元的微分纠正，系统中相应模块所自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像开展无缝拼接，所形成的处理结果就是DOM。随后，在一定的测量标准下，根据一定的矩形图廓需求对已有的DOM进行分幅裁切，一系列处理流程下所形成的结果就是DOM数据。

4.2.2 DEM（数字高程模型）生产

前期所获得的空中三角加密结果可以直接应用于DEM的生产，相关人员在此过程中，可以直接将前期所得到的空中三角加密成果利用起来，随后在此基础上创建立体模型和参数文件，这些模型和参数文件的创建具有一定的自动化特征，在这一系列处理的基础上，形成核线影像。进行DEM数据采集作业时，影像自动技术是关键技术，在多种自动化基础的前提下，可以形成DEM点或者视差曲线，在视差曲线编辑的过程中，尤其要保障曲线间隔的合理性。

4.2.3 DEM建立

DEM的建立过程中，根据加密点信息，结合区域测量要求生成大范围区域DEM，在此前提下引入特征点、特征线和特征面等各类数据与信息，形成完整的三角网。在三角网构建以后，开展插值计算，获得了相应的计算结果以后，以2.0 m×2.5 m的网格间距来保障DEM建立的合理性。

4.2.4 DOM（文档对象模型）生产

在DEM建立以后，利用所生成的DEM数据对原始影像开展数字微分纠偏。在此过程中，因为分区对于测区内影像有一定的分辨率要求，可以将分区对测区内影响作为像元大小的确定依据，采用双线性内插法或者三次卷积内插法重新采样作业，在此基础上也就形成了分区DOM[5]。测量系统中的相应模块自动生产的镶嵌线基础，完全可以对测区分区DOM开展无缝拼接处理，经由这一处理流程后，便形成了DOM。

4.2.5 DOM检查修补

全面检查DOM数据，根据检查发现其是否存在失真或者变形的情况。如果在测区范围内分布有高大的房屋、道路和桥梁工程等，针对这些测量对象，应重点检查在测量过程中是否出现了重影、拉长或者扭曲变形的问题。如果检查时发现出现了这些问题，要重新以上述流程开展DEM的生成、数字微分纠正，以保障DOM的生成质量，避免与实际产生过大的偏差。

4.2.6 影像匀色

在DOM的处理过程中，为保障经由镶嵌无缝拼接以后的DOM具备色彩的均匀性和一致性特征，减小色差问题带来的测量偏差，数字航空摄影测量的数据处理阶段同样要做好对DOM的单影像色彩调整或者多影像色彩调整。在色彩调整过程中，需首先从前期测量所获得的图像中选取多个地表性图幅，对代表不同地貌的影像图加以匀色，分析匀色以后的处理结果，经由多次的调整和优化，形成一幅与测区颜色信息相似的标准样图。在选定标准样图以后，利用系统中的相应模块对DOM开展全自动色彩调整平衡处理，保障在经由这一处理过程以后，所获得的DOM色彩一致且均匀[6]。

4.2.7 DOM镶嵌

相邻的DOM应保持空间、形状上的匹配性。为达到这一目标和要求，相关人员在此过程中应做好可视化检查，避免相邻DOM中出现的地面特征偏移问题。对镶嵌线进行应用时，应做好高程控制和管理，最大程度上避免偏移现象，使整个测量工作开展时，全部地物均保持全面性和准确性。

4.2.8 DOM检查

DOM检查尤为重要，相关人员在利用数字航空摄影测量的过程中，为保障DOM数据与现场情况的一致性，应利用空中三角加密的保密点来对DOM开展全面的检查和评估。一旦同名点存在较大的平面差异，需组织专业人员及时进行相应的原因分析与处理，如果差值过大，应立即返工测量。总之，DOM的检查过程中，应安排专人来负责，并选择最为恰当的检查方法，保障问题发现和处理的及时性。

5 结语

应用数字航空摄影测量技术时，数据处理是其中的关键环节，尤其要加强数据处理中的技术选择和应用，以保障各种测量数据处理的有效性，满足测量精度的标准，提高数字航空摄影测量技术下的测量数据价值，从而将处理以后的测量数据应用于生产与生活决策。