一种基于大倾斜多角度影像数据投影差的DEM粗差检测方法与流程

本发明属于dem粗差检测，特别是涉及一种基于大倾斜多角度影像数据投影差的dem粗差检测方法。

背景技术：

1、dem数据在测绘、遥感、地理信息等地学领域具有广泛的用途，其精度水平对应用成果会产生重要影响，准确的dem粗差检测可以有效保障dem数据质量。基于大倾斜多角度影像数据投影差的dem粗差检测方法，可以把高程精度的检测转化为平面精度的检测，无需获取大量高精度的高程精度检测点，能够利用多种传感器获取的影像数据，实现dem数据的精细化粗差检测。

2、dem粗差检测的实质就是寻找dem数据中存在的不满足规范要求的高程数据。目前，dem粗差检测方法主要参考两类更高精度的数据作为依据：一是高精度地面控制点(gcp)、二是更优精度dem数据。高精度地面控制点的采集不但需要花费很大代价，而且在沙漠、高原、海岛、非人类活动区等困难地区几乎无法获取足够数量的gcp，更为重要的是gcp的离散性不能保证对dem数据每个高程点的检测。高精度dem数据的采集同样需要花费很大代价，而且dem数据精度越高地面覆盖范围越小，不能准是满足精度检测的需求。

3、目前国内公开的dem粗差检测方法主要是利用较高精度的高程数据对较低精度的高程数据检测，没有使用影像数据对dem进行粗差检测。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于大倾斜多角度影像数据投影差的dem粗差检测方法，本方法引入了大倾斜多角度影像数据等作为限制条件，并通过比较不同角度正射影像之间的投影差校准误差的方法，定位dem数据的粗差，具有较高的dem粗差检测精度。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种基于大倾斜多角度影像数据投影差的dem粗差检测方法，包括以下步骤：

4、s1准备阶段：收集并整合大倾斜多角度影像数据、相应的dem数据以及地面控制数据；

5、s2数据处理阶段：根据影像数据的倾角和方位角进行分组，构建初始影像数据集，并在此基础上提取地面控制点，结合成像几何模型,构建并更新空间成像几何关系相关数据；

6、s3分析阶段：利用地面控制数据评估影像的空间成像几何精度，并根据设定的误差大小标准筛选出适用于dem粗差检测的影像数据；

7、s4校正阶段：对筛选后的影像数据进行正射校正处理，构建正射影像数据集，并通过目视比对和软件配准方式检测像元几何对齐精度；

8、s5检测阶段：根据预设的几何对齐粗差阈值逐像元识别dem数据中的粗差，并定位；

9、s6验证阶段：通过计算正射影像数据校正误差及几何对齐误差，利用dem数据粗差值进行验证。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述s2数据处理阶段中所述初始影像数据集为影像数据集{allimages0}且通过大倾斜多角度影像数据、dem数据、地面控制数据之间的覆盖重叠关系进行构建。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述s2数据处理阶段中大倾斜多角度影像数据覆盖范围包括dem数据的范围；另外，对于影像数据包含多个波段的情况，取其中接近绿光波段的单个波段数据。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述s3分析阶段中，假设有n个地面控制点的像方误差分别记为：δxi，δyi，则影像数据空间成像几何精度为：

13、

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15、作为本发明的一种优选技术方案，所述s3分析阶段具体的包括如下步骤：

16、s31、在影像数据集{allimages0}基础上，基于影像数据空间成像几何关系，利用地面控制点数据，评估和分析影像数据空间成像几何精度，更新数据集{allimages0}；

17、s32、在影像数据集{allimages0}基础上，按照影像数据的几何精度和误差大小，对可以用于dem粗差检测的影像数据进行初步筛选，得到影像数据集{allimages1}；

18、s33、在影像数据集{allimages1}基础上，按照影像数据的倾斜角度和方位角度分组，对可以用于dem粗差检测的影像数据进行再次筛选，得到影像数据集{allimages2}。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述s31步骤中，一般可以设定精度为1.0像元，即当|mx|<1.0像元，且|my|<1.0像元时，精度达到影像数据初步筛选指标要求；

20、所述s32步骤中，先依据影像数据方位角度分组筛选，在同一类别中再对影像数据排序，排序规则为：按照影像数据倾斜角度大小，当倾斜角度相同时，以影像数据空间成像几何精度降序排序。

21、作为本发明的一种优选技术方案，所述s4校正阶段包括如下步骤：

22、s41、在影像数据集{allimages2}基础上，利用dem数据和影像空间成像几何关系，针对大倾斜多角度影像数据的投影差，分别对每景影像数据进行正射校正处理，构建正射影像数据集{allimagesortho0}；

23、s42、利用正射影像数据集{allimagesortho0}，叠加显示正射影像数据，通过目视方式进行像元几何对齐精度初步检测，剔除地形起伏较大地区引起的无效的影像几何对齐粗差数据，分组筛选用于统计分析的正射影像数据，得到配对正射影像数据集{allimagesortho1}；

24、s43、利用正射影像数据集{allimagesortho1}，按照正射影像分组，采用软件配准方式统计，进行正射影像数据之间逐个像元几何对齐精度检测，得到对齐误差数据。

25、作为本发明的一种优选技术方案，所述s41中，根据正射投影原理，利用dem数据和影像空间成像几何关系，逐个像元校正大倾斜多角度影像数据的投影差，得到正射影像数据；

26、所述s42中，正射影像数据叠加显示方式可以采用红绿蓝通道组合彩色显示、立体叠加显示、动态叠加显示等方式；另外，不同方位角度的正射影像分为一组，有利于dem粗差检测；

27、所述s43中，为了检测dem数据中每个点的高程精度，需要逐个像元统计几何对齐精度。

28、作为本发明的一种优选技术方案，所述s5检测阶段：几何对齐粗差阈值设置为1.0像元，按照识别的正射影像之间的几何对齐粗差，定位dem数据中存在的粗差，并给出粗差的大小。

29、作为本发明的一种优选技术方案，所述s6验证阶段：利用dem数据粗差改正数据，重新计算正射影像数据校正误差及几何对齐误差，验证dem数据粗差。

30、本发明具有以下有益效果：

31、(1)利用了大倾斜多角度影像正射校正对参考数据高程精度敏感的特性，把高程精度的检测转化为平面精度的检测；

32、(2)无需大量高精度的高程精度检测点；

33、(3)可对dem粗差逐点精细化检测，而且粗差检测结果具有连续趋势性。

34、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。