基础地理信息数字产品(内容标准)-1-10000数字正射影像(DOM)生产技术

1:10000基础地理信息更新与建库技术设计暂行规定1:10000数字正射影像（DOM）生产技术规定Technicalspecificationsforproducing1:10000digitalorthophotomap(征求意见稿)国家测绘局二○○一年一月前言本规定的编写汇集了我国测绘部门近几年有关“数字正射影像（DOM）”的生产经验与试验研究成果，同时参考了美国联邦地理数据委员会基础制图分委员会制订的《数字正射影像内容标准草案》（1997.1）及美国内务部USGS制订的《数字正射影像标准》（1998.1）等重要资料。本规定配合《基础地理信息数字产品1:100001:50000数字正射影像图》标准，专门用于指导测绘生产1:10000数字正射影像（DOM）产品。本规定由国家测绘局提出并归口。本规定由广东省基础地理信息中心、国家测绘局测绘标准化研究所起草。本规定主要起草人：周一。目次前言1范围…………………………………………………………………………………12引用标准……………………………………………………………………………13术语…………………………………………………………………………………14资料准备……………………………………………………………………………25生产流程与技术要求………………………………………………………………26作业规程……………………………………………………………………………87数据文件管理………………………………………………………………………128产品归档……………………………………………………………………………1211:10000基础地理信息更新与建库技术设计暂行规定1:10000数字正射影像（DOM）生产技术规定Technicalspecificationsforproducing1:10000digitalorthophotosmap1范围本规定规定了基于航空影像的1:10000数字正射影像图（DOM）的采集制作技术、生产工艺流程、作业规程及其质量控制要求。本规定适用于基础地理信息数据中1:10000数字正射影像的采集与建库，其它以正射影像为基础的复合地图产品的制作、或是基于其它影像类型制作DOM，可参照其有关部分执行。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本规定中引用而构成为本规定的条文。在本规定出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本规定的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性。GB15968-1995遥感影像平面图制作规范GB/T13989-1992国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T17798-1999地球空间数据交换格式CH/T1005-2000基础地理信息数字产品数据文件命名规则CHXXXX-XXXX基础地理信息数字产品1:10000、1:50000数字正射影像图3术语3.1重采样：依次将A格网的每一个单元映射到B格网上，同时采用内插和外推的方法，由B格网上相关单元的属性值计算得A格网该单元属性值的一种技术方法。常用的有最邻近点法、双线性内插法和双三次卷积法。3.2最邻近法：按最邻近一个点的属性数据赋予重采样点属性值的一种数学计算方法。3.3双线性内插：利用周边最邻近的4个点，按两个方向线性内插，求重采样点属性值的一种数学计算方法。3.4双三次卷积：利用周边最邻近的9个点按三次多项式方程内插，求重采样点属性值的一种数学计算方法。3.5摄影测量空间后交：根据地面控制点确定一张航摄像片在大地坐标系中方位，即6个外方位元素（Xs，Ys，Zs，φ，ω，κ）的一种技术方法。4资料准备24.1准备制作正射影像所需的数据包括：a)航摄底片/复制片或其它遥感器获得的栅格影像数据；b)与影像同区域的数字高程模型（DEM）；c)由野外测量或空中三角测量加密获取的控制点文件（包括控制点略图）；d)传感器的参数文件。4.2图件a)比例尺相同或相近的新版地形图；b)测区航摄略图（含航线分布，像主点位置）等。4.3资料分析a)航摄资料质量1)影像质量—航摄底片密度测定记录、底片压平测试数据记录；—有无影像缺陷，如云层覆盖、投影像差导致的影像死区等。2)飞行质量及其参数飞行方向，航偏角，航线弯曲，像片倾斜角，航向、旁向重叠，航摄比例尺航高。3)摄影时间等。b)如已有DEM数据，则应分析其格网间距与高程精度是否能满足DOM的平面精度要求。c)对控制点的来源及其精度进行分析（全野外、GPS、区域网空三加密、二次加密点、1:10000地形图上采点等），精度能否满足DOM制作的要求。对于高精度的数字正射影像数据，控制点应采用GPS或空三获取，其点位精度控制在0.3*象元。d)航摄仪参数。包括：—框标坐标，象主点坐标（含坐标系与框标点号分布）—检定主距—自准值点坐标，径向畸变差等5生产流程与技术要求DOM的产品模式及基本技术指标参照CHXXXX-XXXX《基础地理信息数字产品1:10000、1:50000数字正射影像图》的有关技术规定。DOM的生产目前主要采用二种方法：a)数字摄影测量法：建立立体模型采集DEM，继而进行数字影像微分纠正。b)单片数字微分纠正法：利用已有的DEM，进行单片数字影像微分纠正。5.1数字摄影测量法5.1.1生产流程框图（见图1）3元数据文件检查验收航摄底片相机文件控制点信息项目参数文件①影像扫描N检查Y影像栅格数据②采集DEM单模型DEM数据检查(含接边）图幅DEM数据③纠正镶嵌④注记整饰元数据检查图幅影像数据地名数据图廓整饰数据注：为文件或成果框为作业步骤框为工序框DOM影像图光盘、磁带图1生产流程框图N单模型纠正扫描参数设置影像扫描内定向相对定向核线影像生成绝对定向影像匹配，编辑内插DEMDEM模型拼接待室图幅裁切数字微分纠正色调调整影像镶嵌图幅裁切DOM打印地名注记图内、外整饰元数据制作刻盘、记带或入库45.1.2技术要求5.1.2.1影像扫描a)扫描几何分辨率R的选择一般考虑以下因素：1)用户要求DOM产品的地面分辨率R0—根据R0则可推算相应像片上的影像分辨率R0′=R0像m1,设R0为1m，像片比例尺=350001，则R0′=28.5μm—扫描分辨率R选择时需顾及重采样的影响，应略小于R0′值，特殊情况下，重采样前后像元尺寸之比不应大于1.28倍。如上例可选择25μm。2)航摄影像（底片）的实际分辨率R″一般认为，静态下航摄影像的分辨率R′取决于胶片分辨率R1与航摄仪镜头的光学分辨率R2，大致在60～90LP/mm。'1R=11R+21R而在动态（即飞行状态）没有像移补偿装置的情况下，航摄影像的实际分辨率R″大约只有25lp/mm，在20～25μm之间，而彩红外或自然航片约为30～35μm。一般认为，为了不因扫描而降低航片的影像质量，扫描分辨率最好采用航片实际分辨率的1/2，即黑白航片约为12μm，彩色航片约为18μm，否则一味提高扫描分辨率将毫无意义。b)扫描参数的调整原则上要使扫描影像的灰度直方图调整在0—255间并接近正态分布。c)影像质量要求像幅范围内影像清晰，层次丰富，所有框标清晰。5.1.2.2采集DEMa)定向精度要求(见表1)表1定向精度要求限差地类内定向（mm）相对定向（mm）绝对定向（m）平面高程平地0.010.015(0.02*)2（3*）0.3丘陵地2（3*）0.75山地3（4*）1.5高山地3（4*）2.25注：括号内*为允许个别点出现的残差值。b)DEM的精度要求51）如所采集的DEM数据作为DEM正式成果上交，则DEM的格网间距、格网点高程精度必须符合DEM产品标准的有关规定。2）如所采集的DEM仅供影像微分纠正使用，则高程精度（中误差）可适当降低到如表2所规定指标(陡峭地区选用6.25米格网)。表2地形类型格网间距m格网点高程中误差m平地12.5或251丘陵12.5或252.5山地12.5或254高山地12.5或257c)DEM的拼接单模型DEM之间进行拼接,应具有一定宽度的重叠带，一般以控制点连线为中线，带宽不小于2个格网(3排点)。同名点高程较差不得超过一个等高距。5.1.2.3纠正镶嵌a)微分纠正1)首先，对DEM格网（例如12.5m×12.5m）按像元地面分辨率（1m×1m）的大小进行分割，形成1m×1m的格网，用该DEM格网的四角高程对1格网每一个点的高程进行双线性内插。2)依次将每个像元的地面坐标在坐标（X，Y，Z）按空间直线方程投影到像片上，求得其像点坐标（x，y）。3)根据该像点坐标寻求其周边有关的扫描像片像元，进行灰度内插（重采样）。4)重采样的方法的选择：—最邻近点法：方法最简单，但将造成像点在一个像元范围内的位移，精度较差，一般情况下不采用。—双线性内插法：算法较简单，且具有较高的灰度内插精度，是实践中常用的方法。—双三次卷积内插法：算法较复杂，内插精度好，当重采样前后像元地面分辨率之比达1:2以上（抽稀）时，就应采用本法才能取得较好的效果。b)色调调整与影像镶嵌1)镶嵌前应保证片与片之间、图幅与图幅之间的影像色调基本一致。特别是彩色影像（包括真彩色、彩红外等）必须根据需要进行局部色彩纠偏，以保持整体色彩效果的统一。2)相邻模型影像的镶嵌，应注意拼接线的选择：—般以控制点连线为拼接线；—为避免地物影像分割（如高大建筑物）失去完整性，以控制点连线为中心线的1cm范围内选择拼接线；6—影像镶嵌后不能造成影像重影。c)图幅裁切按GB/T13989确定图幅四个图廓点坐标；图廓点外接矩形外扩100m即为图幅裁切范围。1:10000数字正射影像图的左下角坐标Xmin、Ymin、右上角坐标Xmax、Ymax计算公式如下：式中：保存图幅DOM影像数据的信息文件（*.inf），其内容包括：—起点像元中心点坐标，终点像元中心点坐标—像元尺寸（地面分辨率）—影像行数（东西向），列数（南北向）5.1.2.4其它数据a)地名注记以矢量方式生成独立的地名数据层b)图内外整饰参照GB15968，以矢量方式形成独立的图廓整饰数据层。一般情况下，在80坐标系的基础上同时标示出54坐标系的内图廓点及公里网线的位置。c)元数据以文本方式，按标准内容与格式制作图幅的元数据文件。5.2单片微分纠正法5.2.1生产流程框图（见图2）5.2.2技术要求5.2.2.1影像扫描同5.1.2.15.2.2.2纠正镶嵌a)内定向坐标残差应小于0.01mm。100]1),,,[max(100]1),,,[max(100)],,,[min(100)],,,[min(4321max4321max4321min4321minyyyyINTYYxxxxINTXXyyyyINTYYxxxxINTXX止起起止终止点坐标。为、起始点坐标，为、为四个图廓点坐标，、、、、、、、DOMYXDOMYXyyyyxxxxmaxminminmax432143217摄底片相机文件控制点信息与文件DEM数据①影像扫描检查影像栅格数据②纠正镶嵌③注记整饰元数据检查图幅影像数据地名数据图廓整饰数据元数据文件DOM影像图光盘、磁带注：为文件或成果框为作业步骤框为工序框图2生产流程框图b)空间后交平高控制点一般采用7—9点，最少不少于4点，，空间后交（绝对定向）后控制点坐标允许残差参照表1规定执行。c)微分纠正同5.1.2.3a)扫描参数设置影像扫描内定向空间后交数字微分纠正色调调整影像镶嵌图幅裁切检查验收DOM打印地名注记图内、外整饰元数据制作刻盘、记带或入库8d)色调调整和影像镶嵌同5.1.2.3b)e)图幅裁节同5.1.2.3c)5.2.2.3其它数据同5.1.2.46作业规程6.1数字摄影测量法6.1.1影像扫描6.1.1.1作业方法a)扫描参数的设置与调整扫描参数主要包括：扫描分辨率与灰度直方图。—按设计分析选择，设置扫描分辨率—灰度直方图的调整，根据扫描仪型号的不同而有所区别一般方法是：选择一片中代表低密度与高密度的两个样区，使其影像灰度在0—255之间进行线性变换（单段或多段），同时灰度直方图基本呈正态分布。随机抽样检测，控制灰度值为0和255处的像