数字正射影像图生产工艺流程.docx
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数字正射影像图生产工艺流程
数字正射影像图生产工艺流程
1总体工艺流程
卫星影像和航空影像总体生产工艺流程分别如图1和图2所示。
图1卫星影像总体生产工艺流程
图2航空影像总体生产工艺流程
2卫星影像生产各工序作业要求及技术规定
2.1资料准备
（1）收集原始影像、DEM数据以及覆盖作业区域的控制资料（像控点、高精度DOM）等，要求DEM、DOM等基础资料的范围要大于拟纠正影像的范围。
对于缺少控制的区域进行补充像控测量时，像控点对于附近基础控制点的平面位置中误差和高程测量中误差不得大于表1的规定。
表1卫星影像控制点精度指标
影像分辨率
控制点中误差
平面
高程
0.5米
0.5米
0.5米
1米
1米
1米
2米
2米
1米
（2）根据使用的软件对原始影像进行预处理，对生产区域内的像控资料进行整合，将覆盖拟纠正影像的DEM、DOM数据进行拼接平滑等处理。
2.2外参数解算
根据卫星影像提供的RPC参数，结合地面控制点（或基于已有高精度DOM匹配）、DEM数据，采用区域网平差的方法解算外参数。
区域网平差时控制点尽量分布在区域网周边，且相邻加密分区接边区域应该分布不少于2个共用控制点，并利用共用控制点进行接边检查，网间公共点平面较差不超过表2规定的指标要求。
表2网间公共点平面较差要求
成果地面分辨率
公共点平面较差
平地、丘陵地
山地、高山地
0.5米
5.0米
7.5米
1米
7.0米
10.5米
2米
10.0米
15.0米
2.3正射纠正
完成区域网平差后，基于DEM数据，进行数字正射纠正处理。
纠正过程中不得对影像的灰度和反差进行拉伸，不改变像素位数。
纠正后的正射影像有效数据范围内没有漏洞区。
（1）全色影像正射纠正
全色影像按照有理多项式方程以整景方式纠正，重采样采用双线性插值或卷积立方的方式。
（2）多光谱影像与全色影像配准纠正
多光谱影像与全色影像配准纠正以纠正好的全色影像为控制基础，选取同名点对多光谱影像进行纠正。
纠正模型的选取以及DEM数据选择与对应的全色影像一致，同名点的选取一般每景影像不少于15个，且均匀分布在整景范围内，同名点的量测精度要求达到多光谱影像的子像素精度。
为了保证融合效果，配准纠正的控制点残差中误差原则上应不超过1个多光谱影像像素。
纠正后应进行多光谱影像和全色影像的套合检查，两景影像之间的配准精度不得大于1个多光谱影像像素，典型地物和地形特征（如山谷、山脊）不能有重影。
如达不到配准精度要求，应增加控制点重新纠正。
2.4影像融合
（1）在不破坏原有色调层次的基础上分别对全色影像和多光谱影像进行预处理（去噪、去云雾等），对全色波段和多光谱波段进行融合和增强，使融合影像色彩明亮、细部纹理清晰。
（2）只对同一卫星影像的多光谱数据和全色波段数据进行融合，融合的影像数据源必须是经过正射纠正的数据，二者之间配准的精度不得大于1个多光谱影像像素。
（3）融合方法可以采用Pansharpen或高通滤波融合方法来完成，融合影像应纹理清晰、反差适中、层次丰富，无影像发虚和重影现象。
具有蓝、绿、红三个波段的影像应色彩自然，接近真彩色。
2.5图像增强处理
（1）根据需要对数字正射影像数据进行图像增强处理。
（2）影像应无大面积噪声和条带，制作时尽量避免使用扭曲变形、拉花等影像，当影像扭曲变形影响地物精度和判读时，需对该部分影像进行处理消除变形；因地形变化引起的高速路等地物扭曲，需采用技术手段改正。
（3）真彩色处理
影像增强色彩应尽量恢复地物的自然真彩色，避免颜色的严重失真。
（4）去薄雾处理
降低多光谱影像和全色影像因薄雾造成的模糊程度。
（5）对比度/色彩饱和度调整
采用滤波和直方图拉伸的方法，对影像的对比度和色彩饱和度进行调整。
（6）匀光匀色处理
采用直方图均衡化和直方图匹配方法，用非线性对比拉伸重新分配像元值，使一幅图像的直方图与参照图像的直方图相匹配，达到区域内分景或分幅图像的色彩均衡，色调基本一致。
（7）锐化处理
在不影响图像专题信息的前提下，增强整个图像的清晰度。
（8）增强后影像的直方图尽量呈正态分布。
（9）增强后的影像纹理要清晰，地物的表现力更加明显，无显著噪声，不允许出现大块的花斑或黑白斑遮盖地物，影响地物的目视解译效果。
（10）增强后的影像应色彩饱和、自然明快，色彩要均衡，镶嵌线附近色彩应尽量自然过渡。
2.6镶嵌和裁切
（1）影像镶嵌时，应保持景与景之间接边处色彩过度自然，地物合理接边，无重影和发虚现象。
如镶嵌区内有人工地物时，应手工勾划拼接线绕开人工地物，使镶嵌结果保持人工地物的完整性和合理性。
（2）景与景之间重叠部分应优先选择现势性更好的影像，同时考虑选用侧视角较小的数据，减小地物阴影、影像拉花等问题的影响。
（3）正射影像接边两侧的色调尽量保持一致。
色彩调整后，正射影像的直方图大致成正态分布，影像清晰，反差适中，色彩自然，无因太亮或太暗失去细节的区域，明显地物点能够准确识别和定位。
（4）对融合影像进行镶嵌后，按照技术设计要求的存储单元与数据范围进行裁切分幅。
2.7成果输出
（1）分别输出正射纠正后的全色、多光谱和融合整景影像，其中全色、多光谱影像保留数据的辐射光谱信息，不作任何色彩处理。
（2）按要求输出无缝镶嵌的分幅正射影像，色彩模式为24位彩色模式。
2.8元数据制作
按照技术设计的要求对各元数据项进行填写，元数据应全面、准确地反映影像成果的相关信息。
3航空影像生产各工序作业要求及技术规定
3.1像控测量
3.1.1像控点布设
对已有像控点成果进行检核，在充分考虑利用已有像控点成果的情况下，按照IMU/GNSS辅助光束法区域网平差的要求进行像控点布设。
具体方案如下：
（1）一般情况的像控布点
根据IMU/GNSS辅助光束法区域网平差布点要求，在区域网的四角各布设一个平高控制点，同时区域网两端垂直于航线方向的旁向重叠中线附近各布设一排高程控制点（也可是平高点）。
不规则区域网应于其周边增设像控点，凸角转折处布设平高控制点，凹角转折处为1条基线时，布设高程控制点，1条以上基线时，布设平高控制点。
像控布点方案如图3所示。
图3一般情况像控布点方案
（2）特殊情况的像控布点
a.航摄区域接合处的布点要求
航摄区或航摄分区接合处，控制点应布设在航线重叠接合处，相邻区域像控点应尽量公用。
不能满足公用要求时，应分别布点。
b.像主点和标准点位落水时，应注意以下事项：
①点位落水（像主点或标准点位处于水域内，或被云影、阴影、雪影等覆盖，或无明显地物），落水范围的大小和位置不影响立体模型连接时，可按正常航线布点；
②在符合规定范围内选不出明显目标，或航向三片重叠范围内选不出连接点时，应分片布点或调整相邻像控点间的基线数；
③定向点的标准位置附近为落水区，在离开方位线1.2cm以外的航向三片重叠范围内选不出连接点时，应在此区域位置外业布设像控点。
3.1.2像控点选刺
（1）像控点的目标影像应清晰，易于判别，如选在交角良好（30º～150º）的细小线状地物交点、明显地物拐角点、像片上影像小于0.2mm的点状地物中心，同时应是高程变化较小的地方，易于准确定位和量测，常年相对固定；弧形地物及阴影等不应选作点位目标。
（2）像控点距离像片上各类标志应大于1mm。
（3）像控点应布在6片重叠或5片重叠区域。
（4）测区边缘像控点应布在测区边缘线外4mm以上。
没有构架航线的区域除中间航线首末点外，测区周边像控点应选在三片重叠处。
（5）没有构架航线的航线两端上下像控点应尽量位于通过像主点且垂直于方位线的直线上，相互偏差一般不超过0.5条基线。
（6）航线中间布设的检查点一般应布在两端像控点的中线上，困难时可向两侧偏离1条左右的基线布设。
3.1.3像控点测量
像控测量采用基于CORS的GPS-RTK测量，无法使用CORS的区域采用GPS静态测量方法，高程采用似大地水准面精化模型插值获取。
像片控制测量时需要拍摄一张以上点位摆站照片，原则上点位摆站照片要求由南向北拍摄。
像控点量测精度应满表3的要求。
表3像控点精度指标
成图比例尺
平面位置中误差（米）
高程中误差（米）
平地、丘陵地
山地、高山地
1:
1000
0.12
0.16
0.1
3.1.4像控点整饰
（1）像控测量成果以摄区为单元提交，包括像控成果表（*xls格式）、像片控制点点之记（*.doc格式）和像片控制点展点图（*.dwg格式），成果组织见5.4。
（2）像片控制点编号以P开头，统一采用4位数字顺序编码，如P0001、P0002、编码应不重号，对于同一点位施测了多个像片控制点的，在编码后依次用-1、-2…区分。
（3）像片控制点成果采用2000国家大地坐标系三度带高斯投影、2000国家大地坐标系经纬度两套成果，所有成果放在同一电子表格中。
3.2空中三角测量
3.2.1工作流程
空中三角测量流程见图4。
图4空中三角测量流程图
3.2.2资料准备
（1）航摄资料
依据相关规范要求，对航摄资料成果进行质量检查，如航摄飞行的航高保持、影像重叠度、像片倾角、像片旋偏角、航摄影像覆盖率等质量指标进行检查，看是否符合相关技术规范的要求，在满足规范要求的前提下，进行下一步作业。
航摄资料收集内容包括：
a.航摄数字影像数据；
b.后处理POS数据；
c.测区航摄略图和影像接合图；
d.航摄鉴定表、验收报告及其他有关资料。
（2）控制测量成果
收集测区基础控制测量和像片控制测量的全部成果及技术资料。
3.2.3数字影像数据的处理
根据需要，对数字影像进行图像处理，具体工作内容如下：
（1）根据成图的目的及用途，对原始数字影像重叠过大的进行抽片处理。
（2）检查影像图面是否有云雾、曝光等情况，如有则进行必要的技术处理。
（3）在空中三角测量之前应对原始航摄影像进行格式转换、方向旋转等必要的预处理，对POS数据进行格式整理、坐标转换等必要的预处理。
（4）建立影像金字塔。
3.2.4连接点匹配
在空三加密软件中建立航带，根据像片中心点坐标和外方位元素数据，确定航片的初始位置关系，进行连接点自动匹配。
作业时需注意：
（1）确认每条航线内部和相邻影像的排列顺序正确，以保证能提取正确的自由连接点。
（2）提取的连接点精度应符合表4的要求。
表4连接点精度要求
影像类别
连接点上下视差中误差
连接点上下视差最大残差
数码影像
1/3像素
2/3像素
（3）每个标准点位宜选择3个以上点，最好达到每个标准点位5个或以上。
以有效探测粗差提高区域网连接强度。
（4）连接点一般情况下应均匀分布，自动相对定向时，每个像对/条带对连接点数不少于30个。
（5）标准点位区落水时，应沿水涯线均匀选择连接点。
（6）航向连接点宜3度重叠，旁向连接点宜6度重叠。
（7）残余视差应配赋合理。
3.2.5像控点（基本定向点）量测
根据外业提供的像控点点之记，把外业像控点在空三软件中进行内业量测，同时根据平差结果剔除或修测粗差点。
（1）技术要求
a.每个像控点（基本定向点）的位置要求与刺点片上像控点的位置一致。
b.像控点（基本定向点）的编号规则与外业像控点命名规则一致。
（2）作业要求
a.对外业提交的像控点（包括外业检查点），应对照野外控制片/影像上的点位位置、点位说明和点位略图，进行辩认和量测；采用替换、反复平差计算的方法，确定外业像控点的可靠性。
b.采用平差方法对连接点、像控点进行自动粗差检测，剔除或修测检测的粗差点。
3.2.6区域网平差
（1）技术要求
a.区域网平差计算结束后，基本定向点残差限值为连接点中误差限值的0.75倍，检查点误差限值为连接点中误差限值的1倍，区域网间公共点较差限值为连接点中误差限值的2倍，具体限差见表5。
表5空三加密基本定向点残差、检查点误差、公共点较差、连接点中误差
成图
比例尺
点别
平面位置中误差（米）
高程中误差（米）
平地
丘陵地
山地
高山地
平地
丘陵地
山地
高山地
1:
1000
基本定向点
0.3
0.3
0.4
0.4
0.2
0.26
0.4
0.75
检查点
0.5
0.5
0.7
0.7
0.28
0.4
0.6
1.2
连接点
0.35
0.35
0.5
0.5
0.28
0.35
0.5
1.0
公共点
0.8
0.8
1.1
1.1
0.56
0.7
1.0
2.0
b.区域网根据航摄分区，可利用控制点的分布及地形条件等情况灵活划分，可以合并多个航摄分区为一个区域网。
c.平差计算时对连接点、像片控制点进行精度检测，剔除或修测检测出的粗差点。
但像片控制点（基本定向点）超过限值时，需查找原因并予以修正，保证其最终满足精度要求。
d.对于IMU/GPS辅助空中三角测量和GPS辅助空中三角测量，应导入摄站点坐标、像片外方位元素进行联合平差，应注意GPS天线分量。
（2）接边要求
a.同比例尺、同地形类别像片、航线、区域网之间的公共点接边，平面和高程较差不大于表10规定，取中数作为最后使用值。
b.同比例尺不同地形类别加密接边时，平面位置较差不大于规定的连接点平面位置中误差之和，高程较差不大于连接点高程中误差之和；将实际较差按中误差的比例进行配赋作为平面和高程的最后使用值。
c.不同比例尺接边，平面位置较差不大于规定的连接点平面位置中误差之和，高程较差不大于连接点高程中误差之和；将实际较差按中误差的比例进行配赋作为平面和高程的最后使用值。
d.与已成图或出版图接边，当较差小于上述规定限差的二分之一时以已成图或出版图为准；当较差大于上述规定限差二分之一，但小于规定限差时，应取中数作为最后使用值；超限时，要认真检查原因，确系已成图或出版图错误，直接采用当前成果，在图历表中说明。
3.3DEM编辑
利用数字摄影测量系统，首先自动匹配、滤波生成初始DEM，然后在平面或者立体环境下对DEM进行粗编。
（1）采用高程抬高、降低、匹配点内插、量测点内插等功能，对DEM进行全面编辑。
（2）自动匹配的点，在树冠、房顶上的，必须下压至地面。
（3）自动匹配效果较差的区域，需采集特征点和特征线构造三角网内插DEM，特征点、线应采集在地形有起伏、发生变化的地方。
3.4DOM制作
（1）DOM制作流程如图5所示：
图5DOM制作流程图
（2）创建单模型DOM
创建单模型DOM的主要工作是，根据参数与数字地面模型，利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的数字影像通过数字微分纠正的方法获取正射影像。
a.航片纠正范围应在定向点以内。
相邻航片纠正范围应有一定的重叠度，以保证相邻像片DOM之间保留100像元以上的重叠。
b.对纠正后的单模型影像进行检查。
检查纠正过的影像是否失真、变形；房屋、桥梁和道路，是否有房角拉长、房屋重影、桥梁和道路扭曲变形；茂密植被地影像是否拉花、变形、扭曲等；特殊地貌如悬崖、堤坝、高架立交桥是否变形、扭曲；单模型影像内是否有漏洞等情况。
c.局部小范围的拉花可以采用修改局部DEM，创建局部DOM，然后替换掉拉花部分。
个别一些地方轻微的拉花、影像模糊可在PhotoShop软件中采用局部锐化的方法处理，使影像清晰。
d.高架路、桥可采用上下分别创建DOM的方法。
初次创建DOM时可把高架路、桥的DEM或TIN修在地面，创建完成后再把高架路、桥的DEM或TIN修在高架路面、桥面上，另创建一个局部的路面、桥面上的DOM，两者合并替换掉变形部分。
（3）DOM镶嵌
a.在所纠正的像片中，离像片中心点越近的地物其投影差越小，像片中心部分必须要用于正射影像生产，所以拼接线应尽量位于像片重叠范围的中间部分，而且要完全使用所有像片，不要隔片拼接，这样可最大限度避免高建筑物倾斜。
地物密集地区走拼接线时，一定要反复对照，消除不同航片上由于建筑物及高大树木的投影差而带来的影像叠置和地物丢失的现象。
如果拼接线必须从密集居民区通过时，有时会由于投影差的关系，必须切割某些建筑物，这时就要保证高建筑物完整。
b.对丘陵地、山区影像作业时，由于地物少，接边时色彩过渡效果好，且其投影差改正效果很好，基本上自动镶嵌就能达到较好的效果。
对城区影像作业时，由于投影差变化大，经常会在接边处产生重影、模糊等现象，在影像镶嵌时应进行人工修正，以保证较好的影像拼接效果。
（4）影像图精编
数字正射影像图成果应保持色调均匀柔和、反差适中、纹理清晰、细节清楚，无明显拼接痕迹，地物无变形、拉花、错位、扭曲、重影等现象。
对于由于影像本身的原因或后期处理中出现的局部瑕疵，可应用PhotoShop等图像处理软件对影像进行色彩、亮度局部调整以及对个别影像的曝光过度、错位、扭曲、变形、拉花等现象进行改正。
（5）裁切分幅
按照技术设计要求的存储单元与数据范围进行裁切分幅。
（6）元数据制作
按照技术设计的要求对各元数据项进行填写，元数据应全面、准确地反映影像成果的相关信息。
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