利用dpgrid系统进行航空摄影测量生产研究

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1、利利用用 D DP PG Gr ri id d 系系统统进进行行航航空空摄摄影影测测量量生生产产研研究究周伟，汪雅婕 （浙江省第二测绘院，杭州 310012） 摘摘 要要：介绍了在 DPGrid 系统下，进行从数字空中三角测量到数字正射影像生产的生产 方法、工艺流程，并对成果精度进行了评价。 关键词关键词：数字摄影测量；DPGrid1 1引言引言社会经济发展对基础测绘的效率要求越来越高，对空间信息获取的实时性要求越来越 强烈，对地图更新周期的要求越来越短。常规的航空摄影测量生产周期较长,这就导致目前 基础测绘的现时性难以满足社会的需求。而在防洪减灾、快速响应等诸多领域更加迫切需 要遥感影像的快

2、速处理来获取需要的空间信息。从某种意义上来说，处理速度就是效益， 就是财产，就是金钱，就是生命。航空航天遥感影像数据的快速处理已经成为当前空间信 息获取技术中迫切需要解决的问题之一。 武汉大学基于多年来在数字摄影测量方面的研究成果，将计算机网络技术、并行处理 技术、高性能计算技术与数字摄影测量处理技术结合，研究开发了一套高性能的新一代航 空航天数字摄影测量处理平台：数字摄影测量网格（数字摄影测量网格（Digital Photogrammetry Grid DPGridDPGrid） 。DPGrid 系统由两大部分组成： （1）高性能遥感影像自动处理模块：自动空三 DPGrid.AT/光速法平差

3、 DPGrid.BA/ 正 射影像制作 DPGrid.OP。 （2）基于网络的无缝测图模块：DPGrid.SLM（Seamless Mapping） 。 浙江省测绘局已经开始的基础测绘快速更新项目对航空影像的快速更新提出了更高的 要求，需要短时间、高效率的完成航空正射影像的制作，在这样的行业大背景下，结合实 际生产情况，我局引进了 DPGrid 系统的自动空三 DPGrid.AT/光速法平差 DPGrid.BA/ 正 射影像制作 DPGrid.OP 模块，并进行了生产研究，探索新技术的作业模式和工艺流程。2 2DPGridDPGrid 系统硬件设备系统硬件设备表 1 硬件设备工作站与磁盘阵列、

4、客户端通过交换机以千兆网相连，组成一个局域网。此外，为了设备名称型号套数备注数据处理工作站HP xw6600 Workstation1512MB 显存数据处理工作站HP xw6600 Workstation3256MB 显存千兆光纤交换机CISCO-2960G 124 口磁盘阵列服务器鑫浩服务器14TB 客户端微机IBM1普通微机网线千兆网线数据传输需要，在客户端上另外安装一个网卡，和另外局域网以百兆网相连。3 3DPGridDPGrid 系统航测生产技术方案及工艺流程系统航测生产技术方案及工艺流程3.13.1DPGridDPGrid 系统航测生产技术方案系统航测生产技术方案（1）建立测区目录

5、及准备测区基础数据：影像数据文件，测区信息文件、相机文件、控制 点大地坐标文件、上一代DOM、DEM。 （2）进行影像数据预处理：生产金字塔影像、快视图、内定向等。 （3）转换成金字塔测区，并进行自动转点、挑点。 （4）利用上一代DOM、DEM，在金字塔测区上加四角控制，解算航片外方位元素初值。 （5）利用航片外方位元素初值，在加密区上进行航片与上一代DOM自动匹配计算像控点。 （6）平差解算航片外方位元素。 （7）在加密区四角加外业像控点，与航片外方位元素进行联合平差解算，得到最后航片外 方位元素。 （8）输出测区空三加密成果，用于立体模型测图。 （9）利用航片的外方位元素、已有的DEM进行

6、正射影像纠正以及影像匀光、镶嵌处理，生 产正射影像成果。3.23.2DPGrid.AT/DPGrid.AT/ DPGrid.BA/DPGrid.BA/ DPGrid.OPDPGrid.OP 模块航测生产的工艺流程模块航测生产的工艺流程图 1 生产工艺流程图预 处 理空 三 加 密正 射 影 像 制 作相机设置航带设置航片影像数据计算机并行影像预处理影像旋转内定向生成金字塔影像影像特征提取影像快视图1:3 数据转换工程设置1:3 金字塔测区自动转点1:3 金字塔测区自动挑点上一代 DEM上一代 DOM1:3 金字塔测区航带加四角控制1:3 金字塔测区平差解算 EO 初值1:1 测区自动匹配像控点

7、1:1 测区平差解算 EO 值影像匀光生成 DEM单片纠正快速镶嵌智能镶嵌正射影像正射影像编辑正射影像成果联合平差解算 EO 值加密区四角像控4 4DPGridDPGrid 系统航测生产关键技术系统航测生产关键技术4.14.1密集匹配技术密集匹配技术常规软件的匹配技术都是在航片和航片之间进行，并且要求比较苛刻，不同航线、不 同时期航摄的航片间很难进行自动匹配，即使能进行匹配，也只能匹配出很少的连接点。 由于设计人员基于数字信号处理的基本理论与新理论，DPGrid 系统研究了影像匹配的 基本问题与新的匹配算法。因此，DPGrid 的匹配技术不但可以在航片与航片之间进行，还 可以在航片与上一代的正

8、射影像之间进行自动匹配，而且匹配的自动点很多，实现了真正 意义上的自动密集匹配。4.24.2并行计算技术并行计算技术DPGrid 系统利用集群计算机及相应的并行调度软件进行并行处理，若干计算节点加上 影像匹配及其他软件，在匹配算法和影像处理的并行处理过程中，充分考虑并行处理的软 硬件设备结合，实现了并行计算环境下匹配任务的分配、调度及控制管理。4.34.3自主平差软件自主平差软件高精度空中三角测量解算是进行 DEM、正射影像生成及立体测图等处理的前提。 DPGrid 系统可以选择 PAT-B、BINGO 以及 DPGrid.BA 三种平差软件。其中 DPGrid.BA 平差软件是有武汉大学自主

9、开发的，是 DPGrid 系统的一个关键技术。 该平差软件可以用于航空和近景摄影测量的高精度空中三角测量解算，还可以接受 GPS/IMU 观测值进行区域网联合平差。5 5DPGridDPGrid 系统航空影像系统航空影像生产研究生产研究5.15.1试生产测区选择试生产测区选择选取宁波测区和衢州测区作为试验区，其中宁波测区是数码相机 DMC 航摄，衢州测区 是胶片相机 RC-30 航摄。 表 2 测区概况试验区宁波测区衢州测区相机数码 DMC胶片 RC-30航摄比例尺/GSD1：24000/0.3m1:16000/0.4m色彩彩色黑白成图比例尺1：10000/1：50001：10000DOM 分

10、辨率0.5m1.0m（1）上一代 DEM 数据准备 收集覆盖测区范围的 DEM，上一代 DEM 数据格网间距为 5m。 DPGrid 系统处理的 DEM 格式与国标不一致，必须经过格式转换。在 DEM 设置时，可以 同时进行合并 DEM 和格式转换处理。 （2）上一代 DOM 数据准备 收集覆盖测区范围的 DOM，上一代 DOM 数据地面分辨率为 1m。5.25.2自动匹配像控点试验自动匹配像控点试验当 1：3 金字塔影像测区完成平差解算，求得航片外方位元素 EO 初值后，就可以利用 EO 初值进行航片和上一代 DOM 的自动密集匹配。 DPGrid 系统的自动匹配像控制点程序先进行 1：27

11、 级的金字塔影像和 DOM 的自动匹配， 匹配的像控点平面坐标由上一代 DOM 自动得到，高程坐标由上一代 DEM 自动得到，然后人 工交互进行平差解算出相对 EO 初值更准确的航片外方位元素 EO 值。接下来在 1：9、1：3 的金字塔影像和原始影像上进行重复匹配和平差，最后解算出精度最高的航片外方位元素 EO 值。5.35.3DPGrid.BADPGrid.BA 平差试验平差试验采用 DPGrid.BA 平差程序可以进行加密区的常规平差解算，还可以进行带 POS 数据的 平差解算。 经过与 PAT-B 平差程序的比较，两者在挑粗差功能、平差精度上基本一致。由于自动 空三 DPGrid.AT

12、 模块的是在 VirtuoZOAAT 的基础上改进而来，而 VirtuoZOAAT 与 PAT-B 平 差结合紧密，在粗差显示、粗差删除等小问题上功能较全面。因此 DPGrid.AT 与 DPGrid.BA 模块在相互衔接方面还有提高空间。5.45.4加密区加上四角控制平差试验加密区加上四角控制平差试验项目实施过程中，我们又进行了加密区四角布控制点，与无控方式进行精度比较的试 验。先将在原始影像和上一代 DOM 上进行匹配并平差计算，得到的航片外方位元素 EO 值， 相当于加密区 POS 成果，将四角控制点作为像控点，将其他控制点作为检查点，然后调用 DPGrid.BA 平差程序，设置相关的参

13、数，进行联合平差。 在测区试验中，最后得到的平差精度如下：表 3 试验结果精度 单位： 米检查点平面精度检查点高程精度测 区航摄影像航摄比例尺上一代 DOM 分 辨率上一代 DEM 格 网控制情况 中误差最大误差中误差最大误差无野外控制1.83.001.83.0宁 波DMC 数码 影像1：240001.05.0 四角控制1.31.81.31.8无野外控制2.03.002.03.0衢 州RC-30 胶 片影像1：160001.05.0 四角控制1.82.21.52.0由此可以得出，加了四角控制后，平差精度有了一定提高，可以达到 1：10000 山地测 图的精度要求。5.55.5影像匀光、纠正及镶

14、嵌试验影像匀光、纠正及镶嵌试验采用 DPGrid.OP 的正射影像制作程序Orthomaker.exe，可以利用服务器并行运算 进行影像匀光、正射纠正和正射影像镶嵌。影像匀光时先选择并调试好一张色彩平衡，反差适中的影像作为模板，然后依据模板进行影像匀光，匀光后，影像色彩基本一致。 进行单片正射纠正时先设置好用于纠正的 DEM 和影像路径，纠正情况与其他纠正软件 类似。 使用 DOM 镶嵌功能可以将正射纠正后的单片进行拼接，拼接线目前只能简单的按照单 张正射影像的重叠范围中心线走，支持大数据量的正射影像拼接。 Orthomaker 还提供了根据已有 DOM 数据或已有的坐标文件裁切分幅功能，可以

15、方便的 进行 DOM 的裁切分幅。6 6试验试验结论结论通过 DPGrid 系统试生产，我们掌握了进行影像快速更新的技术流程，消化吸收了 DPGrid 系统的关键技术。与此同时，采用 DPGrid.AT/ DPGrid.BA/ DPGrid.OP 模块，完成 了宁波测区象山区块 70 幅 1：10000 图的空三加密和正射影像制作与衢州测区 144 幅 1：10000 正射影像图制作。成果全部符合航测规范和设计要求，达到了预期目标，成功的 把引进的新技术应用于生产,总结试生产的经验，主要有： （1）在没有像控成果的情况下，收集上一代 DEM 和 DOM，利用 DPGrid.AT/ DPGrid.BA/ DPGrid.OP 模块生产 1：10000 和 1：5000 数字正射影像具有明显的效率优势， 且精度情况良好。 （2）在加密区的四角布设野外控制点和一些检查点的情况下，采用 DPGrid.AT/ DPGrid.BA 模块进行空三加密，成果用于立体测图，其精度可以满足 1：10000 山地成图的 精度要求，从而节省了大量野外控制工作量。