东英测绘——无人机正射影像的概念与制作原理

1、遮蔽的概念

指由于地面上有一定高度的目标物体遮挡，使地面上局部区域在影像上不可见。航空遥感影像上的遮蔽主要有两种情况，一种是绝对遮蔽的情况，例如高大的树木将低矮的建筑物遮挡了，使被遮挡的建筑物在航空遥感影像上不可见。另一种则是相对遮蔽的情况，如下图，对于地面上的△ABC区域，它在右像片上不可见，即被遮挡了，但在左像片上是可见的；而对于地面上的△DEF区域，则正好相反。

说明对于相对遮蔽而言，影像上的丢失信息能够通过相邻影响进行补偿，而绝对遮蔽则做不到这一点。

航空遥感影像上遮蔽的产生与投影的方式有关。对于地物的正射投影，由于它是垂直平行投影成像，是不会产生遮蔽现象的(树冠等的遮挡除外)，如下图(a)所示。而传统的航空遥感影像，它是根据中心投影的原理摄影成像的，对地面上有一定高度的目标物体，其遮蔽是不可避免的。对于中心投影所产生的遮蔽现象，其实质就是投影差，如下图(a)所示：

传统的正射影像制作方法主要是利用中心投影影像通过数字纠正的方法得到。在纠正过程中，对原始影像上由一定高度的地面目标物体所产生的遮蔽现象在纠正后依然存在，这使正射影像失去了“正射投影”的意义，使得正射影像在与其他空间信息数据进行套合时发生困难，使传统正射影像的应用受到一定的限制。

2、正射影像上遮蔽的传统对策

为了有效地削弱或尽可能地消除正射影像上的遮蔽的产生的影响，使正射影像产品满足相应比例尺地图的几何精度要求，人们提出了许多有效地限制中心投影影像(包括所生产的正射影像)上遮蔽现象的办法或措施，主要策略包括下面几种：

（1）影像获取时的策略：通过在摄影时采用长焦距摄影、来提高摄影飞行高度、缩短摄影基线等方法以增加像片的重叠度，以及在航空摄影航飞线路设计时尽量避免使高层建筑物落在像片的边缘等手段，减少因地面有一定高度目标物体所引起的投影差(遮蔽)，也即缩小像片上遮蔽的范围。

（2）纠正过程中的策略：尽量利用摄影像片的中间部位制作正射影像，因为中心投影像片的中间部位其投影差较小甚至没有投影差，换句话说就是此处的遮蔽范围较小或根本无遮蔽。

（3）传感器选择的策略：随着线阵列扫描式成像传感器的应用越来越广泛，人们希望利用线阵列扫描式传感器影像来制作正射影像。因为对于垂直下视线阵列扫描影像而言，地面有一定高度的目标只会在垂直于传感器平台飞行的方向上产生投影差(遮蔽)，而在沿飞行方向则无投影差(遮蔽)，如下图所示：

传统的正射影像虽然被冠以“正射“两字，但却不是真正意义上的正射影像。因为传统正射影像的制作是以2.5维的数字高程模型(DEM)为基础进行数字纠正计算的。

然而DEM是地表面的高程，即它并没有顾及地面上目标物体高度的情况，因此，微分纠正所得到的影像虽然被叫作正射影像，但地面上3维目标的顶部并没有被纠正到应有的平面位置，而是存在投影差。

伴随G1S重要性的增强，我们常把正射影像特别是城区大比例尺的正射影像作为G1S数据库底图来使用，以更新G1S数据库或是用于城市规划等目的，此时就会发现正射影像与其他类型图件进行套合时发生困难，正因为如此，正射影像就不适合作为底图对其他图件进行精度检查或进行变化检测。所以人们提出了需要制作“真正射影像”的要求。

所谓真正射影像，简单来说就是在数字微分纠正的过程中，要以数字表面模型(DSM)为基础，进行数字微分纠正。对于空旷地区而言，其DSM和DEM是一致的，此时只要知道了影像的内、外方位元素和所覆盖地区的DEM，就可以按共线方程进行数字微分纠正了，而且纠正后的影像上不会有投影差。

实际上，需要制作真正射影像的情况一般是那些地表有人工建筑或树木等覆盖的地区才需要，对这样一些地区，其DSM和DEM的差别就体现在人工建筑或树木等的高度上，换句话说，为了制作这些地区的真正射影像，就要求在该地区的DEM基础上采集所有高出地表面的目标物体高度信息，或直接得到该地区的DEM，以供制作真正射影像所用。

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