数字正射影像技术及其应用

正射影像地图的制作及其应用

【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(Digital

Orthophoto Map，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。

【关键词】DOM;数字微分纠正;影像镶嵌;DOM应用

0.引言

数字正射影像图(Digital Orthophoto Map，DOM)是以航摄影片或遥感影像为基础，经扫描处理并经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，按地形图范围裁剪成的影像数据，并将地形要素的信息以符号、线画、注记、公里格网、图廓（内/外）整饰等形式填加到该影像平面上，形成以栅格数据形式存储的影像数据库。它具有地行图的几何精度和影像特征。

数字正射影像图和通常我们所接触的地图不一样，不存在变形，它是地面上的信息在影像图上真实客观的反映，但是所包含的信息远比普通地形图丰富，而且其可读性更强。DOM同时具有地图几何精度和影像特征，精度高、信息丰富、直观真实、制作周期短。它可作为背景控制信息，评价其它数据的精度、现实性和完整性，也可从中提取自然资源和社会经济发展信息，为防灾治害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据。数字正射影像图的制作原理是依据其特点应用专业的地理信息遥感软件对原始感遥影像经过辐射校正、几何校正后，消除各种畸变和位移误差而最终得到具有包含地理信息和各种专题的卫星遥感数字正射影像地图。DOM具有一定几何精度的影像。影像植被信息齐全饱满，整体色调清晰均匀，反差适中。

1.数字正射影像图的制作原理

制作数字正射影像图通常使用基于DEM的纠正方法基于DEM的纠正又分为两种方法：其一是单片纠正；其二是全数字摄影测量方法。如果某个测区已经有DEM数据。即可以使用单片纠正的方法。但就目前来看。DEM还没有覆盖大部分区域，因此很多生产单位都使用全数字摄影测量方法。全数字摄影测量方法利用全数字摄影测量系统，首先根据影像纹理配成立体像对，生成数字高程模型，然后对每一个像元根据其高程进行数字微分纠正，生成正射影像图。使用这种方法能保证成果的质量，但它的成图周期相对较长，对作业员的综合素质要求比较高。作业员应该对全数字摄影测量系统比较熟悉．而且应该了解计算机图形图像处理方面的知识。

无人机航摄系统在正射影像制作中的应用

摘要：介绍应用无人机航摄系统进行城市数字正射影像制作的流程和方法，研究航空摄影、像控测量及DOM制作等方面的技术特点。

关键词：无人机；航空摄影；影像处理；正射影像

0 引言

随着电子技术的飞速发展，低空无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上有了明显的突破，成为近几年兴起的新的航空遥感手段。相对于传统遥感数据和影像获取手段而言，低空无人机航摄技术具有体积小巧、机动灵活、高效快速、精细准确等优点，使得该系统在小区域测绘方面具有独特的优势，研究利用无人机获取的航空影像进行正射影像制作，对于困难地区影像获取、铁路三维空间选线、数字城市建设方面具有重要的现实意义。

1低空无人机飞行系统组成

低空无人机飞行系统由无人机飞行平台、传感器、飞控系统、地面监控系统以及地面保障系统五部分组成。飞行平台由机体、操控系统、通讯系统和动力系统组成。传感器为经过精确检校后的小型数码相机。飞控系统由机载GPS、惯导系统、气压传感器和飞行控制系统等部件组成，可以实现无人机按设计航线自主飞行。地面监控系统包括地面工作站、监控软件系统、通讯系统和维护系统。地面保障系统主要由运输车和后勤安全保障车组成。

2无人机航空摄影技术

2.1航空摄影 无人机航摄系统一般执行小区域的数码航摄，在航线设计时无需考虑地球曲率变化，可依照GOOGLEEAＲTH三维系统，根据摄区最高点和最低点高程，求取摄区基准面高程，绝对航高的计算公式为

无人机数码航摄一般不需要进行摄影分区，只需按摄区的4个角点进行航线设计。但是铁路航摄范围一般沿设计线路走向呈带状分布，如简单的按照四个角点进行航线设计，会造成很大的浪费，应根据成图需要确定摄影边界，划定摄影分区，对每个分区单独进行航线设计。

航线设计完成后，需要对初步设计情况进行检查，主要检查内容包含摄区高差与设计航高的关系、摄区最低点的地面分辨率和最高点的重叠度。每个摄区高差应小于1/4航高，全部检查工作完成后即可开展航空摄影，获取数字影像数据。

测绘技术中的数字正射影像处理流程讲解

测绘技术的发展为我们提供了更加精确的空间信息，其中数字正射影像处理是其中重要的一项技术。数字正射影像处理是指将航空摄影或卫星遥感所获取的影像数据，通过一系列的处理步骤，得到与地表真实形态一致的影像，以及具有真实坐标和尺度的高精度地理信息数据。本文将为大家详细讲解数字正射影像处理的流程。

1. 影像获取

数字正射影像处理的第一步是获取航空摄影或卫星遥感影像。航空摄影通常使用航空相机，通过高空拍摄地表影像。卫星遥感则是利用卫星搭载的传感器获取地表影像。这些影像数据通常包括RGB彩色影像以及多光谱影像。在影像获取的过程中，为了保证影像的质量和准确性，需要考虑天气条件、地面分辨率、物体遮挡等因素。

2. 数据预处理

获取到影像数据后，需要对其进行预处理。这包括影像的辐射校正、几何校正等步骤。辐射校正是将原始影像数据转换为辐射定标系列，以消除不同时间和地方的影响因素。几何校正则是通过校正模型对影像进行几何校正，使其与地面实际形状对应。

3. 影像配准和拼接

影像配准是将多个影像数据进行叠加，使其在坐标系和尺度上一致。这个步骤通常会用到地面控制点，通过匹配控制点的坐标来进行影像的配准。拼接则是将多个配准后的影像按照空间位置进行拼接，形成连续的影像。

4. 数字正射处理

数字正射影像处理的核心步骤就是数字正射处理。在这个步骤中，需要将影像投影到地表真实形态上，并进行栅格化处理。投影通常采用地理坐标投影或者投影平面坐标投影，以保证影像的空间位置准确性。栅格化处理则是将连续的影像数据转换为离散的栅格数据。

5. 地物分类和目标提取

数字正射影像处理得到的影像数据可以用于地物分类和目标提取。地物分类是将影像数据中的地物按照类别进行划分。这一步通常需要对影像进行图像分割、特征提取等操作。目标提取则是将影像中的某种目标进行标记和提取，例如道路、建筑物等。

6. 精度评定

数字正射影像处理的最后一步是对处理结果进行精度评定。精度评定是为了评估数字正射影像的准确性和可靠性。通常会选取一部分地面控制点，将其在影像和实际地面上进行测量，并计算其坐标之间的误差。

正射影像图

概述

正射影像图是指利用数字高程模型（DEM）和真实影像数据相结合，通过数学算法将不同分辨率、不同采样和不同倾斜角度的影像数据转换为统一平面坐标系下的正射影像。

正射影像图具有以下特点：

• 正射影像图将影像数据在地面上进行了纠正，可以实现真实的地球几何变形，使得影像上的每个像素点都具有相同的比例尺；

• 正射影像图能够消除影像的地形变形，使得影像上的每个像素点都位于地面上对应的真实位置；

• 正射影像图具有统一的坐标系统，可以与地理信息系统（GIS）进行无缝集成，方便进行地图制图和空间分析。

正射影像图生成流程

正射影像图的生成主要包括以下几个步骤：

1. 影像预处理：对原始影像进行预处理，包括边缘裁剪、去噪、增强等操作，以提高影像质量；

2. 数字高程模型生成：利用光学立体影像或雷达高程数据，通过插值算法生成数字高程模型（DEM），也可使用现有的DEM数据；

3. 影像校正：将原始影像与DEM进行配准，利用校正算法将像素从影像坐标空间转换到地面坐标空间，生成正射影像；

4. 投影变换：对生成的正射影像进行投影变换，将其转换为特定的地理坐标系统，以便与其他地理数据进行叠加和分析；

5. 影像融合：将多个波段的正射影像进行融合，生成多光谱正射影像，以提供更为丰富的地物信息。

正射影像图的应用

正射影像图在各个领域都有广泛应用，下面列举几个常见的应用场景：

地图制图

正射影像图可以作为地图的底图，利用其真实的地理参考信息，能够提供清晰、准确的地物边界和地形特征，使得制作的地图更具真实感和可读性。 土地利用规划

正射影像图可以提供详细的土地利用信息，包括城市建设、农田、湖泊、森林等地物类型的分布和空间位置，为土地利用规划和资源管理提供科学依据。

环境监测

正射影像图可以捕捉到不同波段的光谱信息，可以用于监测空气质量、水质状况、植被生长情况等环境指标的变化，为环境监测和保护提供数据支持。