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数字正射影像图制作方法的研究

论文题目:数字正射影像图制作方法的研究专业:测绘工程本科生:解云飞(签名)指导教师:郭岚(签名)摘要随着生产技术与测绘科技的不断发展, 数字正射影像图作为4D 数字测绘产品之一, 应用领域极其广泛。

现今,生产数字正射影像图的方法已日臻成熟,由传统的数字微分纠正法发展到许多快速制作正射影像图的新方法。

但是,怎样实时地控制生产质量,提高生产效率,满足快速生产数字正射影像图的需要,日益成为一个迫切需要解决的问题。

本文首先对国内外研究现状进行了分析,说明了在生产过程中控制好生产质量,提高效率的重要性。

其次,对数字正射影像的制作方法进行了研究。

阐述了DOM的制作原理和数学模型,分析和比较了传统制作方法:数字摄影测量法和单片数字微分纠正的特点;接着对基于POS系统快速制作DOM新方法进行了详细的介绍。

然后,对在生产过程中,采用这些方法制作DOM的质量控制问题进行了探讨,总结了DOM制作过程中质量控制的措施。

最后在前面研究的基础上,以某城市的航空像片为处理对象,利用ERDAS IMAGINE实现了正射影像图的制作,对制作过程进行了详细的说明和分析,提出了本次实验的质量控制特点,为实际的生产提供了借鉴。

【关键词】数字正射影像,质量控制,POS系统,ERDAS IMAGINESubject :The research of Digital Orthophoto Map production methods Specialty :Surveying and Mapping EngineeringName :xieyunfei(Signature)Instructor:guolan (Signatrue)ABSTRACTWith the production technology and the continuous development of mapping technology, as one of the 4D digital mapping products, the Digital Orthophoto Map has wide applications. Now, the methods of producing Digital Orthophoto have been matured from the traditional Digital photography methods developed into many new methods, and have corrected the rapid production of many Orthoimage Map. However, how to control the production in real-time, improve production efficiency to meet the rapid production of digital photography has increasingly become a pressing question to resolve.First of all, this paper analyzes the research status at home and abroad, shows the importance of controlling production quality and improving efficiency during the production process. Secondly, study the method of the digital orthophoto production. Analyze the principles and mathematic model of DOM, have a comparison of the traditional production methods-digital photography and digital single-chip. Then, tell the quick DOM production method-POS-based system in detail. Thirdly, it is discussed that the quality-control when using the methods in the production. Sum up the measures for the quality-control during the process of DOM production. Finally, based on the above research work, using ERDAS IMAGINE produces DOM by dealing with the map of air photography of a certain city. Introducing a detailed Description and analysis of production process of the DOM, provides the character of quality-control according to the experiment. It is a reference for a real production.Key words: Digital Orthophoto, quality control, POS systems , ERDAS IMAGINE目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1国内外研究现状 (1)1.2研究内容及其意义 (2)1.2.1 本文研究内容 (2)1.2.2 研究意义 (3)1.3 本章小结 (3)2 数字正射影像制作方法研究 (4)2.1 DOM制作原理及数学模型 (4)2.1.1 生产数字正射影像图的主要技术 (4)2.1.2 DOM制作基本原理 (8)2.2 DOM传统制作方法 (11)2.2.1 数字摄影测量法 (12)2.2.2 单片数字微分纠正法 (15)2.2.3 两种方法比较 (16)2.3 生产DOM的新方法——基于POS系统快速制作DOM (17)2.3.1 基本原理 (17)2.3.2 基于POS系统直接地理定位快速制作DOM (18)2.3.3 关键技术 (19)2.3.4 基于POS系统DEM /DOM整体制作 (20)2.4 本章小结 (20)3 数字正射影像的质量控制及特点 (21)3.1 DOM生产过程中的问题探讨 (21)3.1.1 影响数字正射影像图质量的因素 (21)3.1.2 主要技术问题 (23)3.2 对DOM进行质量控制措施 (24)3.3 本章小结 (27)4 数字正射影像制作实例 (28)4.1 基于ERDAS IMAGINE 的数字正射影像图的制作 (28)4.1.1 ERDAS IMAGINE简介 (28)4.1.2 OrthoBASE 的主要作用及功能特点 (28)4.1.3 数字正射影像图的制作 (30)4.1.4 制作过程中所出现的问题及注意事项 (38)4.2 本章小结 (40)5 总结与展望 (41)5.1 论文总结 (41)5.2 展望 (41)参考文献 (43)致谢 (45)1 绪论1.1国内外研究现状数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,缩写DOM) 是利用DEM对经过扫描处理的数字化航空相片或遥感影像,经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌,并按规定图幅范围裁剪生成的影象数据,带有公里格网、图廓整饰和注记的平面图。

数字正射影像图较数字矢量图更为形象直观地表现地形、地物和地貌特征要素,比矢量图描绘的信息要丰富得多,随着影像图的逐级放大,越来越多的信息可以提取出来,用户工作起来如同身临其境,大大提高了工作的可视性,使抽象的信息容易被理解,便于交流,提高了工作效率,为国土资源管理、城乡规划、基础设施和工程建设提供科学的技术依据。

数字正射影像图的优点有:【1】(1)DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等特点,并且数据结构简单,有良好的判读与量测性能及具有生产与更新周期短的优势,因此生产高质量的数字影像图具有广阔的前景。

(2)DOM可作为地图分析背景控制信息,也可从中提取自然资源和社会经济发展的历史信息或最新信息,为防治灾害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据。

因此,数字正射影像越来越引起人们的兴趣。

(3)从DEM、DOM可以方便地派生出一系列产品,如:等高线、坡度图、坡向图、晕渲图、通视图、断面图、立体透视图、三维城市景观。

目前在生产作业中比较常用的数字摄影测量系统有:美国的DAMCS(Digital Automatic Map Compilation System) ,Helava 的DPW (Digital Photogrammetry Workstation),原德国Zeiss厂的PHODIS,我国原武汉测绘科技大学的VirtuoZo ,中国测绘科学研究院的JX4等。

现如今,生产数字正射影像图的方法已日臻成熟,DOM的制作目前主要采用两种作业方法:(1)数字摄影测量法:建立立体模型采集数字地面模型(DTM/DEM) ,继而进行数字影像微分纠正。

(2)单片数字微分纠正法:利用已有的DEM (或称第三方DEM) 进行单片数字影像微分纠正。

传统的数字正射影像生产过程包括航空摄影、外业控制点的测量、内业的空中三角测量加密、DEM的生成和数字正射影像的生成及镶嵌。

在这些处理环节中,外业控制点的测量和DEM的生成耗时较大、成本过高,不适应高精度、高效率和低成本的成图需要。

对于一些地理测绘信息更新较快的地区,其前期的测绘成果与当前比较接近,因此研究如何利用前期的测绘成果信息来进行当前数字正射影像的生产,提高生产效率是一个有益的研究方向。

【2】随着摄影测量技术的发展,目前国内已经开始普及数码航摄,数码航摄减少了影像扫描的步骤,提高了获取原始影像的效率,同时也提高了影像的数学精度。

这就要求摄影测量在获取原始数据以后能够快速的成图,以提供给社会使用,确保数据的现实性。

为此我们必须提高正射影像图的成图效率,不能再像以往一样完全靠人工来进行拼接。

现阶段已经形成多种快速制作正射影像图的方法,例如利用ER Mapper 或者ERDAS IMAGINE等软件进行数字正射影像图生产,利用POS辅助航空摄影方法完成正射影像图的制作,从而节省工作时间和成本。

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