1 前言

“数字城市”建设的基础是基础地理信息空间框架（以下简称“空间框架”）的建设，空间框架的建设主要是依靠现代测绘技术GPS、 RS、 GIS等来实现。目前低空遥感技术是城市基础地理信息获取与更新的主要技术手段。低空遥感的类型比较多，如何整合众多的软硬件，发挥其各自的优势更好地实现“数字城市”空间数据更新是测绘遥感工作者需要解决的问题之一。作为低空遥感的产品之一的真正射影像制作工艺是目前摄影测量与遥感界的热门内容，其综合了主要的几种遥感技术（包括软件和硬件），它的发展直接影响了数字城市基础地理信息数据更新的效率和效果。

2 低空遥感技术分类

广义的遥感(Remote Sensing)是指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性的一门学科，即遥感是为获取物体影像数据及几何数据而服务的，前者可以理解为狭义遥感，后者即为基于影像的测量---摄影测量。1988年ISPRS在日本京都第16届大会上定义：摄影测量与遥感（Photogrammetry and Remote Sensing）是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体及其环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。

   遥感按照遥感平台的运载工具可以分为航天遥感、航空遥感、地面遥感，这里探讨的低空遥感指的就是航空遥感。航空遥感按照遥感的传感器工作分类分被动式和主动式，被动式遥感包括框幅式相机数码摄影、推扫式三线阵数码航摄等，主动式包括记载激光雷达、侧视雷达等，众多的遥感平台其获取数据的侧重点不同导致了不同类型数据更新的手段不同。

3 数据更新范围

目前的数据更新主要是指数字线划图DLG和数字正射影像DOM的更新，数据更新首先要确定数据更新的范围。范围的确定目前有效的方法是以遥感影像动态监测为主，实际上是将相邻两期获取的正射影像图（DOM）套合检查，而DOM的再获取同时也是数据更新的一项内容。

4 DOM更新

DOM制作的基础是DEM（数字高程模型）。DOM是由原始影像经DEM数字微分纠正而来，因此DOM的变化取决于原始影像以及地形的变化。由于不同时期获取的原始影像受投影差、日照方向、飞行方向等的影响，套合后不可能达到预期目的，唯一能达到理想的效果就是两期的DOM必须是真正射影像。

4.1真正射影像

    数字真正射影像是基于数字表面模型（DSM）利用数字微分技术对原始影像进行重采样得来的，同普通DOM一样其质量的好坏直接取决于DSM。DSM与DEM的不同之处在于:DEM只包含了地表的高程信息，数据量比较小；而DSM包含了地表建筑物、桥梁、树木等的高程信息，数据量很大，甚至是海量数据。目前能大规模快速获取高精度DSM的技术当属机载激光雷达LIDAR。除了高精度的DSM以外，原始航摄影像资料的获取也很关键。目前航空影像主要是采用数字航摄仪系统，如以DMC、UCD等为代表的框幅式数码相机，以ADS80为代表的推扫式遥感平台。这些低空遥感平台加上POS定向系统，在获取大面积高分辨率影像的同时，可以直接获取影像的外方位元素，无需或少量利用地面控制点进行辅助空中三角测量，大大缩短数据处理周期。

4.2高精度DSM获取

机载LIDAR又称机载激光雷达(激光探测及测距系统的简称) 。它可以快速高精度、高密度获取地面影像及其匹配的三维点云坐标数据, 具有POS定位技术, 无需(或少量)地面控制即可获取像片的外方位元素, 直接用于高精度的3D产品生产, 可简化复杂工序,少外业测量工作量, 降低成本, 缩短航测成图周期。利用该技术，可以更快速地生成高精度的DSM。由于LIDAR 原始数据为三维点数据，处理LIDAR原始数据是一个关键的环节，它处理的结果直接关系到数据应用效果。尤其是城市区域，由于存在各种复杂的人工建筑物，生成高质量的 DSM就变得更加繁琐。相对于传统遥感技术，机载LiDAR 有以下诸多优点：(1) 机载LiDAR系统可以获得高精度、高密度点的地形表面三维空间坐标数据, 自动获取高精度的外方位元素。(2) 机载LIDAR系统由于有动态差分GPS接收机(用于扫描投影中心的空间位置) 及姿态测量装置IMU (测量扫描装置主光轴的空间姿态参数) , 从而能够大大减少乃至无需地面控制点直接进行数码影像的空间地理定位。(3) 由于应用高密度的地形地表模型(DSM) →数字高程模型(DEM) 数据→自动生成DLG等高线及提取高程点的工艺流程技术, 大大提高成图精度, 消除了由于人眼视差所造成高程误差, 降低了测绘等高线的劳动强度, 提升成图速度。(4) 利用LiDAR数据代替传统航片进行3D产品的生产是一种趋势, 它可实现快速、高精度的3D产品生产, 大大加快了数据的获取与处理速度, 有效地降低生产成本、缩短工期、提高科技效益和经济效益, 是批量生产3D产品新技术工艺, 值得推广应用。(5) 机载LIDAR系统是一种主动式空对地观测系统, 是一种新型、高效以及快速的三维空间数据获取技术, 不受气候条件限制, 具有很大的发展潜力。可应用高速公路、铁路航测、城市测量、工程勘测设计、电力线路勘测设计、数字城市三维构建、国土资源调查、森林管理、海岸线保护、防灾减灾预报等领域。

4.3高分辨率影像获取

相对于传统的正射影像制作，制作真正射影像对航空飞行摄影的要求很高，航向和旁向重叠度都要尽量大，航向达到80%以上，旁向达到50%以上。这对于框幅式航摄仪来说成本太高，摄影模型太多，对于整个数字摄影测量中空三加密、模型定向、单片纠正、影像镶嵌等过程是要加大工作量。这种作业模式对于传统的光学航摄仪更是不可想象的，随着面阵式数码航摄仪如DMC、UCD等的出现才使得真正射影像的制作成为可能，日本、美国等国家较早地利用了数字航摄仪进行航空摄影并辅之以激光测高，完成真正射影像的制作，但是仍然需要大量的地面数据后处理工作。为了克服面阵式数码航摄仪的诸多缺陷，Leica公司相继推出了ADS40和ADS80推扫式机载数字航空摄影测量系统,该系统集成了高精度的惯性导航定向系统(IMU)和全球卫星定位系统(GPS) ，一次飞行就可以同时获取前视、底点和后视三度重叠、连续无缝的全色立体影像以及彩色影像和彩红外影像。

ADS80航摄系统作为世界上最先进的航摄系统存在有如下技术特点及优势：

1、采用三线阵方式摄影，一次飞行就可同时获取具有相同地面分辨率、100%重叠的全色、彩色、彩红外立体影像。并且摄影是从多个角度进行，在数据采集过程中可以通过多像对间数据的相互补充，减少影像遮挡范围。

2、集成了高精度的POS系统，可直接获取影像的外方位元素，可在没有外业控制点的情况下完成空三加密和立体测图，极大地减少了外业控制测量工作量。

3、它获取的是条带影像，使得航测内业不必进行繁琐的航向模型连接，使得内业测图工作量显著减少。

ADS80的出现打破了传统的航测局限，其一次性获取的海量影像资料对数据后处理软件提出了新的挑战，目前支持ADS80海量数据处理的软件有法国的像素工厂( Pixel Factory ,简称PF)。像素工厂是一种能批量生产数字表面模型(DSM) 、正射影像和真正射影像,且由一系列算法、工作流程和硬件设备组成的复合最优化系统。该系统更适于最新的数码相机如ADS80 传感器,并能高效利用推扫式获取的数据。由于专门的硬件配置(优化的网络、计算机组、巨大的存量) 和与该硬件结构对应的算法,进行并行计算,加速生产流程,必将能为测绘各部门提供更好的服务。

5 DLG更新

如上所述,DOM的制作大多依赖于测绘软硬件技术的发展，包括先进的定位定向技术、计算机图形图像技术、网络技术等，属于可批量生产的地理数据，自动化程序较多，人工干预较少。而对于DLG（数字线划图）则是一个人机交互频繁的过程，以往的作法往往是靠大量地实地调绘，修测补测，浪费许多人力物力。

随着真正射影像图的批量生产使得DLG数据的内业更新成为可能。由于每个像点具有真实的地理坐标，依据影像采集线划图与航测立体采集具有同等的精度，其主要的流程如下：

1、将要更新的DLG数据分块拼接后导入系统与真正射影像图叠加。

2、采用人工检查的方法标示出实际地形有变化的地方。

3、根据正射影像采集地物，可根据原有线划与现测线划的移位指导外业调绘（如房檐改正等）。

4、外业巡视更正并返回内业修编。

以正射影像图修测DLG的优点是快速直观，缺点是高程信息缺失，主要用于地物的修测，地貌的修测依然要依靠立体测图或者实地测绘。

6 结论

真正射影像不简单地是一种数字摄影测量产品，其产生融合了多种低空遥感高新技术，可以说真正射影像的生产是低空遥感或数字摄影测量技术水平的具体体现。在我国真正射影像技术正处于起步阶段，随着国内外先进遥感技术的发展与利用，真正射影像产品的用途必将扩大，正值我国数字城市发展的大环境，其在数字城市建设中的作用将日渐体现并逐步起重要作用。

 

 

参考文献：

 [1] 张祖训，张剑清.数字摄影测量学.武汉：武汉大学出版社, 2002.

 [2] 李德仁，王树根，周月琴.摄影测量与遥感概论. 武汉：武汉大学出版社, 2008.

[3] [3]赖旭东.机载激光雷达基础原理与应用. 北京：电子工业出版社, 2010.

 [4] 王敏.摄影测量与遥感. 武汉：武汉大学出版社, 2011.

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