摘要：在DOM的制作過程中，其數(shù)字微分糾正通常要用到DEM來實(shí)現(xiàn)地形的糾正，所以DEM的精度會(huì)在多大程度上影響DOM的糾正精度，而且是很多技術(shù)人員所關(guān)心的問題之一。本文通過簡(jiǎn)要的分析論證得出了一些結(jié)論，為在DOM制作過程中合理有效地選取DEM數(shù)據(jù)源提供幫助。

　　關(guān)鍵詞：DOM,DEM,精度

　　1 前言

　　由于各種遙感傳感器的成像方式、成像角度、投影方式等的不相同，地形所引起的投影差也有很大差異。航空影像是中心投影，投影系數(shù)距像主點(diǎn)的距離大小呈發(fā)射狀，而推掃式衛(wèi)星遙感影像則基本上表現(xiàn)一致的投影系數(shù)，與成像高度角有關(guān)。這里我們就這兩種傳感器的成像原理進(jìn)行分析，討論影像投影差的產(chǎn)生，為DOM生產(chǎn)作業(yè)中有效選擇DEM數(shù)據(jù)提供理論依據(jù)。

　　2 地形變化對(duì)遙感影像投影的影響

　　2.1 框幅式航空影像的地形變化影響

　　框幅式航空像片的中心投影成像， 為相機(jī)的攝影焦距， 為相對(duì)航高， 為某點(diǎn)所處的相對(duì)高程， 為該點(diǎn)離像片攝影中心的水平距離， 為該點(diǎn)底部的成像點(diǎn)距像主點(diǎn)的距離， 為有高差h 的成像點(diǎn)距像主點(diǎn)的距離，它們滿足這樣的幾何關(guān)系:

 

　　可以看出，航空像片的地物投影差不但與地物本身的高度有關(guān)，還根地物在像片上的位置不同而有所變化，離像主點(diǎn)越近，投影差越小，反之越大。

　　2.2 衛(wèi)星遙感影像的地形變化影響

　　衛(wèi)星遙感影像精確的投影方式十分復(fù)雜， 而且根據(jù)衛(wèi)星遙感傳感器類型、在軌高度、成像方式、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)等差異，投影方式也各不一樣。在實(shí)際應(yīng)用中，通常使用特定的方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，比如IKONOS影像提供的RPC(有理函數(shù))模型可以方便地進(jìn)行攝影模型的恢復(fù)，并達(dá)到較高的定位精度。衛(wèi)星影像存在模型復(fù)雜，軌道高度很高，地球曲率影響加大，掃描時(shí)間差等影響。傳感器具有長(zhǎng)焦距和窄視角的特點(diǎn)，這些因素在DOM成圖中的影響很小，在具體分析時(shí)可當(dāng)作平行投影看待，簡(jiǎn)化其投影關(guān)系，便于運(yùn)用和分析。這里我們認(rèn)定衛(wèi)星影像是平行投影方式，因此每景影像的投影方向是一致的，投影系數(shù)(地物投影差和地物實(shí)際高差的比值系數(shù))恒定。與航空像片相比較，線陣CCD推掃式傳感器的成像模型更加簡(jiǎn)單，假設(shè)傳感器的成像高度角為 ， 地物高差為 ，可以方便地計(jì)算出地物的投影差大小 :

 

　　可見， 推掃式遙感影像的地物投影差大小僅與地物高差、影像的攝影高度角有關(guān)系。對(duì)于某一景特定的遙感影像來說，影像上地物投影系數(shù)處處相同，恒為 ，而且投影方向與成像方位角有關(guān)，影像上處處一致。這一特點(diǎn)不但便于人們對(duì)目標(biāo)的判讀，也有利于地形投影的改正。

　　3 DOM生產(chǎn)對(duì)數(shù)字高程模型的精度需求

　　通過上述論述，我們知道地形變化會(huì)引起影像像元的明顯位移。利用數(shù)字高程模型實(shí)現(xiàn)影像的微分糾正是修正地形投影差的最好方法，這種方法是生產(chǎn)DOM的關(guān)鍵技術(shù)。因此DOM的成圖質(zhì)量與所用DEM的精度具有很大的關(guān)系。對(duì)于一個(gè)DOM糾正項(xiàng)目， 應(yīng)該選用怎樣的DEM呢?對(duì)于航空影像，確定了航空攝影的比例尺、相機(jī)焦距，基本上可以根據(jù)實(shí)地地形地貌情況來分析所采用DEM的精度指標(biāo)。比如，對(duì)于某1: 10000DOM 的生產(chǎn)項(xiàng)目，攝影焦距 為15.19 cm，攝影比例尺分母 為32000，航攝相機(jī)型號(hào)為RC10A，像幅為23 ×23 cm。可得:

　

　根據(jù)像幅大小，我們估算作業(yè)中可用影像距像主點(diǎn)應(yīng)該不超過12 cm，即最大值為12 cm，由此產(chǎn)生的最大投影差大小為實(shí)地距離0.790 h 米。對(duì)于10 米高差，最大會(huì)導(dǎo)致實(shí)際距離為7.9 米的影像位移。按照有關(guān)規(guī)范，1：10000 平原地區(qū)的DOM平面中誤差要求3.0 米，則該測(cè)區(qū)DEM的高程精度應(yīng)滿足3.8 米。根據(jù)1：10000 平原地區(qū)DEM產(chǎn)品的國(guó)家技術(shù)規(guī)范，DEM高程精度要達(dá)到0.7 米。而這里，我們計(jì)算得到的DEM精度需3.8 米即能達(dá)到DOM的地形糾正精度，遠(yuǎn)比規(guī)范要求的精度低。因而在較為平緩的DOM生產(chǎn)中，我們不用過分關(guān)注DEM的精度和密度，而把地面控制點(diǎn)(GCP)的質(zhì)量當(dāng)作主要關(guān)注的內(nèi)容。一些平原地區(qū)可以采用假設(shè)平均面高程替代DEM數(shù)據(jù)，也能達(dá)到一定的糾正精度。

　　對(duì)于IKONOS衛(wèi)星遙感影像，某測(cè)區(qū)影像的攝影高度角為72.89977度，根據(jù)式(7)，計(jì)算該影像的投影差 = 0.3076 ， 10米高差會(huì)產(chǎn)生3.076米的地形投影差。按照規(guī)范， 1：10000 平原地區(qū)的DOM成圖， 9.7米以內(nèi)高程精度的DEM即能滿足DOM精度為3.0米的需要。當(dāng)然，上述的分析和結(jié)論是在理想條件下實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)綜合分析和考慮，比如應(yīng)考慮計(jì)算方法和數(shù)據(jù)源精度，尤其是地面控制點(diǎn)精度非常重要，而大比例尺的DOM成圖，則應(yīng)充分考慮河流、道路的投影差問題。對(duì)于推掃式衛(wèi)星遙感影像，成像高度角的影響至關(guān)重要，所以在選取、選購(gòu)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的時(shí)候，應(yīng)充分考慮影像的角度特性， 并根據(jù)成像高度角選取相應(yīng)精度和格網(wǎng)間隔的DEM 數(shù)據(jù)。

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