数字正射影像图（DOM）制作的关键技术

2019-08-06

数字正射影像图（DOM）是对航空航天像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。

它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，可作为地图分析背景控制信息，也可从中提取自然地理资源和社会经济信息，为城市规划、土地管理、环境分析、地籍测量等建设规划提供可靠数据依据；还可从中提取新的信息，实现地图的修测更新。

DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息，并可由其提取自然资源和社会经济发展的历史信息或最新信息，为国土资源调查、灾害防治和国民经济建设规划等、提供可靠依据；而且可以根据它的信息，进行地图的修测更新。在其他数据的精度、现实性和完整性的评价方面都有很好的作用。

在计算机科学技术、通信、信息技术、空间定位、航空遥感和航天遥感等高新技术快速发展的今天，根据航空数字影像，在全数字摄影测量系统上利用摄影测量生成的DEM，制作数字正射影像图（DOM），满足社会的各种需要或根据数字正射影像图实现GIS数据库的建立和更新及其所依据的数字高程模型可以成为构建空间数据框架的重要组成基础。

目前正射影像图的制作，主要是利用高分辨率卫星影像或航片制作，小范围的应急也可利用无人机影像制作，DOM的制作有以下四种方法：

1）全数字摄影测量方法。

2）单片数字微分纠正。

3）正射影像图扫描。

4）利用各种像素工厂软件制作。

数字正射影像图（DOM）的制作

1、数字正射影像图的制作

利用中心投影的航摄像片制作正射影像图是将中心投影转变为正射投影的过程。为了消除地形起伏产生的投影差，可以用一个足够小的面积作为纠正单元，并根据该纠正单元的地面实际高程来控制纠正元素，使之实现从中心投影到正射投影的正确变换，这就是微分纠正方法。

实现微分纠正有两种方式，一种是利用正射投影仪来进行，称为光学微分纠正；另一种是直接利用全数字摄影测量系统对数字影像进行逐个像元的微分纠正，称为数字微分纠正。

数字正射影像图（DOM）的制作

1、数字正射影像图的制作

利用中心投影的航摄像片制作正射影像图是将中心投影转变为正射投影的过程。为了消除地形起伏产生的投影差，可以用一个足够小的面积作为纠正单元，并根据该纠正单元的地面实际高程来控制纠正元素，使之实现从中心投影到正射投影的正确变换，这就是微分纠正方法。

实现微分纠正有两种方式，一种是利用正射投影仪来进行，称为光学微分纠正；另一种是直接利用全数字摄影测量系统对数字影像进行逐个像元的微分纠正，称为数字微分纠正。

2、DOM制作关键技术

（1）影像纠正

要对数字遥感影像进行正射纠正，有多种可供选择的几何模型方法，比较常用的有多项式变换模型、有理函数模型等。多项式纠正将遥感影像的总体变形近似看作是平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形综合作用的结果，利用地面控制点的图像坐标与其同名点的地面坐标通过平差原理计算多项式中的系数，然后用该多项式对图像进行纠正。

（2）影像配准

为了保证影像融合能产生较高质量的成果，一般在全色影像纠正结束后、影像融合之前进行影像配准。本文采用 ERDAS 软件中的Auto-Sync 自动配准模块来提高影像的配准精度，配准采用的参考数据源采用已纠正的全色影像，在人工加载待配准影像和参考影像后，配准过程完全自动化。

（3）影像融合

为了增强影像的清晰度和解译能力，要将全色影像与多光谱影像进行融合，使得融合后影像既具有全色数据的高空间分辨率，又具有多光谱数据的多光谱信息。为了提高 DOM 成果的光谱质量，在实际生产中，往往还要对全色影像和多光谱影像进行调色处理，改善成果影像的视觉效果。

3、质量控制

（1）设计质量控制

实施单位在执行国家基础航空摄影任务过程中严格按照 ISO9001 系列质量管理的规定执行。同时考虑到航空摄影的专业特点，严格质量措施，确保各项技术指标均优于招标指标，从设计、飞行、摄影到资料整理严把质量关，做到无质量事故。为确保此次任务航线技术设计准确无误，在准确了解各项技术指标、摄区范围的前提下，设计过程中秉承严谨、细致的工作精神，仔细认真地开展设计工作。

（2）过程质量控制

首先作业前要对参与人员工作内容交底以及培训，作业过程中质量负责人密切跟进指导作业人员自查和检查员检查；汇总发现的问题及时召集技术负责人及各级检查人员交流分析这些问题，形成处理意见；由技术负责人结合实例给作业人员讲解，进行修改，检查人员做好复查工作。正射影像生产实行全过程质量控制，检查过程是作业人员自查、中队检查、院级检查并做好检查记录；院级检查合格后交测绘产品质量监督检验站检查，合格后才能进行下一道工序作业，不得有遗漏和错误存在。

以下工序应是检查重点：

1）基础资料质量。组织技术人员，

对收集的各项资料进行认真分析，检查基础资料精度及覆盖情况，检查卫星影像原始数据的覆盖范围情况、资料现势性和质量情况是否符合项目规定要求。

2）影像定向检查。检查航空影像空三平差报告中的连接点和控制点的中误差、最大误差、误差分布等是否满足规定要求，应加强对定向报告中残差较大点的检查。检查卫星影像外参数解算报告中的中误差、最大误差、误差分布是否合理，是否存在系统误差，应加强对外参数解算报告中残差较大点的检查。

3）正射影像检查。检查影像的质量、几何精度、分幅正射影像数据之间的接边和分景纠正数据之间的接边情况。

4）元数据检查。检查元数据的内容、完整性、正确性、数据格式、数据结构等是否严格按照规定的要求。

（3）数据源质量控制

数据源的质量是一切工作的基础。一方面，要运用 ArcGIS 软件对接收到的每一幅卫星影像数据进行检测入库，对数据获取时间、影像质量、含云量、覆盖范围等检测要素进行检查，以确保各项初始数据指标符合要求；另一方面要对控制数据进行检查，检查包括以下几项：

1）控制资料数学基础的正误；

2）影像的清晰程度是否易于判读控制地物；

3）控制资料的覆盖程度，是否能对待纠正的数据进行控制全覆盖。如卫星影像数据或控制数据不符合条件，应重新提供符合要求的数据。

随着数字摄影测量技术、计算机自动识别技术、影像相关技术等的发展，大批量生产彩色 DOM 已成为国家基础地理信息数字成果和城市基础地理信息数据的主要组成部分，正广泛的应用于测绘生产和应用中。