基于LIDAR技術(shù)的空三加密及DOM制作方法

　　1、概述

　　Lidar測(cè)量技術(shù)（ Light Detection And Ranging）， 目前是一種先進(jìn)的空間測(cè)量術(shù)，它集激光掃描、全球定位系統(tǒng)（GNSS）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）三種技術(shù)于一身，能夠快速、精確地獲取地表信息，是目前繼GPS技術(shù)之后的又一重大技術(shù)革命。與傳統(tǒng)航測(cè)生產(chǎn)模式相比，Lidar測(cè)量技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、成圖精度高、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。Lidar測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)專(zhuān)用的軟件處理獲得的數(shù)據(jù)，使地面高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）大規(guī)模、快速生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。

　　2、軟件介紹

　　Lidar數(shù)據(jù)的處理軟件比較多，其中應(yīng)用比較成熟的有TerraSolid系列軟件，是由芬蘭TerraSolid公司開(kāi)發(fā)的一套商業(yè)化處理Lidar數(shù)據(jù)的軟件，它是基于MicroStation平臺(tái)開(kāi)發(fā)、通過(guò)MDL程序調(diào)用各種處理模塊。其中的主要模塊有TerraScan，TerraPhoto，TerraModeler等。TerraScan專(zhuān)門(mén)處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以編譯各種宏命令，手動(dòng)或者自動(dòng)分類(lèi)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的點(diǎn)云；TerraPhoto可以進(jìn)行手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)空三加密；全手工或半自動(dòng)制作DOM等。

　　3、數(shù)據(jù)處理流程

　　利用飛行的機(jī)載Lidar設(shè)備、航空數(shù)碼相機(jī)，采集海量的原始點(diǎn)云、航跡信息、數(shù)碼航片等數(shù)據(jù)，通過(guò)影像調(diào)色、數(shù)據(jù)預(yù)處理、空三加密、拼接線修改、勻色、DOM生成等一系列處理，生產(chǎn)出符合相應(yīng)精度標(biāo)準(zhǔn)的DOM成果。

　　3.1空三加密

　　空三加密是在TerraPhoto模塊下完成的，其精度是保證生成DOM產(chǎn)品精度的關(guān)鍵，與傳統(tǒng)的航測(cè)制作DOM相比，整個(gè)產(chǎn)品的制作完全不需要外業(yè)像控點(diǎn)，主要是通過(guò)添加連接點(diǎn)（tie points），對(duì)相機(jī)文件的三個(gè)參數(shù)（Heading、Roll、Pitch）進(jìn)行調(diào)整來(lái)完成，它們對(duì)DOM產(chǎn)品的精度有重要的影響。

　　首先進(jìn)行手動(dòng)加密，除每條航線的首尾航片必須加點(diǎn)控制外，中間的航片每隔幾張需要加密點(diǎn)，并且保證每張相片上至少都有點(diǎn)控制范圍。加密的點(diǎn)要盡量布設(shè)在航片的四個(gè)邊角區(qū)域，均勻分布，使控制的范圍最大化。加密過(guò)程中通過(guò)連接點(diǎn)（tie points）的迭代計(jì)算，反復(fù)對(duì)相機(jī)文件的三個(gè)參數(shù)（Heading、Roll、Pitch）進(jìn)行調(diào)整，使其值穩(wěn)定，不再變化。

　　手動(dòng)加密的精度高，可以大大減輕后續(xù)半自動(dòng)加密和全自動(dòng)加密的工作量，提高工作效率，最終提高成果的精度。手動(dòng)加密完成后進(jìn)行半自動(dòng)、全自動(dòng)空三加密。最后還要對(duì)基本定向點(diǎn)的指標(biāo)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

　　全自動(dòng)空三加密由于完全缺少人工干預(yù)，往往會(huì)出現(xiàn)不符合實(shí)際、誤差較大的點(diǎn)，即所謂壞點(diǎn)。所以全自動(dòng)加密結(jié)束后，要對(duì)每張航片的數(shù)據(jù)壞點(diǎn)進(jìn)行剔除。剔除的原則是要求連接點(diǎn)（tie points）的平面位置中誤差和最大誤差符合空三加密精度要求。另外加密在水面上、房屋、橋梁上等不符合要求的點(diǎn)，也要剔除。

　　由于加密工作區(qū)往往很大，整塊加密效率低。因此要分割成各個(gè)區(qū)域，單獨(dú)進(jìn)行手動(dòng)和半自動(dòng)空三加密，完成后把各個(gè)區(qū)域的連接點(diǎn)（tie points）集成過(guò)來(lái)統(tǒng)一進(jìn)行全自動(dòng)加密。如果加密范圍過(guò)大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)硬件要求也很高，因此可以選擇對(duì)model_keypoint點(diǎn)云進(jìn)行抽稀，再進(jìn)行全自動(dòng)加密計(jì)算，這樣可以保證后期DOM制作的精度，兼顧了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　3.2 DOM制作及勻色

　　下面進(jìn)行DOM的制作。原始航片勻色處理工作對(duì)DOM產(chǎn)品質(zhì)量影響非常大。首先要對(duì)原始航片進(jìn)行勻色處理，使原始航片色調(diào)整體自然，符合實(shí)際，對(duì)于季節(jié)變化引起地物變化的航片應(yīng)盡可能讓銜接部分過(guò)度自然。然后通過(guò)修改拼接線、在拼接線附近添加color point勻色、生成標(biāo)準(zhǔn)圖框等操作生成DOM。

　　在TerraPhoto模塊下，有兩種修改拼接線的方法，一種是手動(dòng)生產(chǎn)方法，就是純手工修改拼接線、目視添加color point進(jìn)行勻色處理；一種是自動(dòng)修改拼接線、自動(dòng)尋找color point勻色的方法。這兩種方法有不同的適應(yīng)范圍，在居民區(qū)等比較密集復(fù)雜的區(qū)域比較適合純手工修改拼接線，由于拼接線調(diào)整過(guò)大，會(huì)加大后面拼接線附近勻色及后期圖幅接邊的工作量，這種手工的生產(chǎn)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下；在農(nóng)田、耕地、池塘比較密集的郊區(qū)、農(nóng)村、山區(qū)，建筑物密集區(qū)域少，可以充分利用軟件自動(dòng)添加color point勻色和自動(dòng)修改拼接線的功能，采用半自動(dòng)的DOM生產(chǎn)方案，往往可以提高生產(chǎn)效率。所以針對(duì)不同的地形，首先進(jìn)行目視判斷地物復(fù)雜密集程度，再選擇采取最佳方案。

　　無(wú)論采用哪種方法，要注意保證地物單位的完整性，不出現(xiàn)地物錯(cuò)位、地物明顯丟失等錯(cuò)誤，不要穿過(guò)建筑物，盡量沿著道路、水面、田埂等平坦地形修改拼接線。手動(dòng)添加color point時(shí)，要適當(dāng)添加在拼接線兩邊，地物變化、變形明顯、影像色調(diào)不一致的地方，也要避免出現(xiàn)偏色、暗色、亮斑等噪點(diǎn)，使色調(diào)均勻，過(guò)度自然。

　　然后就可以按標(biāo)準(zhǔn)圖框生成輸出成果。

　　結(jié)語(yǔ)

　　Lidar技術(shù)已經(jīng)成為一種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)方法，具有廣闊的運(yùn)用前景和發(fā)展?jié)摿ΑＫ绕胀?a href='http://www.kzipr.cn/' target='_blank' title='航空攝影'>航空攝影測(cè)量更具優(yōu)勢(shì)，具有精度高、效率高、產(chǎn)品豐富等特點(diǎn)，能極大地提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，提高作業(yè)精度，將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于測(cè)繪等各領(lǐng)域。

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