Inpho 在無人機應(yīng)急測繪保障中的應(yīng)用

0 引 言

近年來，地質(zhì)和自然災(zāi)害頻發(fā)，準確快速地獲取區(qū)域范圍內(nèi)受災(zāi)區(qū)的高空間分辨率影像，對防災(zāi)減災(zāi)和快速應(yīng)急響應(yīng)至關(guān)重要。隨著數(shù)碼航攝儀在航空攝影測量中的應(yīng)用日益成熟，無人機、機載 LIDAR 和高分衛(wèi)星影像的應(yīng)用也日趨廣泛，使得攝影測量可以在 1 000 m 以下進行低空作業(yè)，不僅可以機動靈活、高效快速、精細準確地獲取測區(qū)范圍內(nèi)的地形信息和高空間分辨率影像，而且可以在云下攝影，這對于惡劣天氣中的應(yīng)急救災(zāi)和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評估及其重要。

1 應(yīng)急測繪保障研究現(xiàn)狀

為了降低地震災(zāi)害所造成的損失程度，在地震發(fā)生后，應(yīng)迅速準確地獲取災(zāi)情信息，快速評估出災(zāi)害損失，并制定出救災(zāi)策略。以往，災(zāi)情信息的獲取主要依靠人工實地勘測調(diào)查來實現(xiàn)，不但工作量非常大，效率低，費用高，且震后往往余震不斷，存在著很大的人身安全隱患。

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感影像的獲取在一定程度上代替了人工實地勘察成為一種有效的災(zāi)情獲取手段，如 1966 年邢臺震后災(zāi)情信息獲取開始使用遙感技術(shù)[1]。但是由于衛(wèi)星遙感受運行周期及空間分辨率的影像，并不能滿足震后影像獲取及時性的要求，在一定程度上限制了其在應(yīng)急救援方面的應(yīng)用。

由于傳統(tǒng)的載人航空攝影要考慮到飛行人員和設(shè)備的安全，且受到氣候條件和飛機起飛場地的限制，成本較高，無法保證數(shù)據(jù)的實時采集，無人機( Unmanned Aerial Vehicle，UAV) 作為衛(wèi)星遙感和載人航空攝影的補充手段應(yīng)運而生[2 - 3]。無人機實現(xiàn)了獲取影像信息實時性、成本低、影像分辨率高、不存在人身安全隱患的目標(biāo)，在震害應(yīng)急救援中具有廣闊的應(yīng)用前景。

無人機的優(yōu)勢使其在應(yīng)急響應(yīng)中起到了重要的作用，但是由于無人機重量輕、抗風(fēng)性能差，影像像幅小、投影畸變差大。受天氣影像，傳感器飛行姿態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致航飛影像按照 POS 排列后出現(xiàn)明顯的重疊度偏差，由此導(dǎo)致空三加密連接點匹配錯誤或者無連接點匹配[4 - 5]。另外，由于霧霾、水汽和灰塵影響造成的航飛影像清晰度差的問題對后期的空三加密連接點匹配和地形信息提取也非常不利。因此，如何在后期影像空三加密、DTM 提取、正射校正和鑲嵌勻色中解決以上問題，直接影響應(yīng)急方案的制定。

2 Inpho 應(yīng)急測繪保障應(yīng)用

Inpho 是歐洲著名的航空攝影測量與遙感處理軟件，由斯圖加特大學(xué) Fritz Ackermann 阿克曼教授創(chuàng)建于德國， 1980 ～ 1990 年提供空三和地形建模產(chǎn)品，1990 ～ 2000 年成為數(shù)字攝影測量的組件供應(yīng)商，提供地形自動化提取和自動化三角測量的產(chǎn)品。Inpho 針對全數(shù)字航空攝影測量在應(yīng)急響應(yīng)中的問題具有一套完整的解決方案。首先，MATCH - AT 空三加密模塊通過多級金字塔，特征級和最小二乘匹配方法保證每張像片超過 100 個連接點匹配，從而保證所有像片連接成一個整體。對于平差后的結(jié)果，MATCH - T DTM /DSM 提取模塊提取出高精度，全像素的 DTM。其次，OrthoMaster 正射校正模塊支持分布式處理與多線程運算，從而很好地保證大測區(qū)數(shù)據(jù)處理速度。最后，OrthoVista 鑲嵌勻色模塊自動生成拼接線，智能繞開建筑物，可以將任意大小、任意來源正射影像進行全局拼接勻色存儲到一個 BigTIFF 文件中。