创建数字航空影像产品 ArcGIS Pro

在 Advanced 许可等级下可用。

在 ArcGIS Pro 中，您可以对专业测绘相机采集的数字航空影像进行摄影测量纠正，消除由传感器和观测几何引起的几何畸变，并校正地形位移。 在解决这些影响后，即可生成正射校正产品。

在本教程中，您将设置正射映射工作空间来管理航空影像集合。 接下来，您将执行区域网平差并查看结果。 最后，生成数字表面模型 (DSM) 和正射校正镶嵌图像或正射镶嵌图像。

航空图像的摄影测量求解计算由其外部方向 (EO)（表示从地面到相机的变换）及其内部方向 (IO)（表示从相机到图像的变换）决定。 所需的外部方向参数包括摄影中心坐标 (x, y, z) 以及 Omega、Phi 和 Kappa 角，这些参数在 Esri 帧表中提供。 内部方向参数包括焦距、像素大小、主点和镜头畸变。 这些信息可在与您的影像关联的相机标定报告中找到，并且必须在 Esri 相机表中提供。

许可：

需要 ArcGIS Pro 2.6 或更高版本才能完成本教程。

创建正射映射工作空间

正射映射工作空间是 ArcGIS Pro 的子工程，专用于正射映射工作流。 它是 ArcGIS Pro 工程文件夹中的容器，用于存储单个影像集合的资源和派生文件。

本教程提供的集合包含数字航空影像。 教程数据还包含帧和相机表。

1. 下载教程数据集并将其保存到 C:\SampleData\Aerial Imagery。

   如果将数据保存到计算机上的其他位置，需确保更新帧表文件中每个条目的路径。

2. 在 ArcGIS Pro 中，使用地图模板创建一个工程，如有必要，请登录 ArcGIS Online 账户。
3. 在影像选项卡的正射映射组中，单击新建工作空间下拉菜单并选择新建工作空间。
4. 在工作空间配置窗口中，输入工作空间的名称。
5. 使用工作空间类型下拉箭头，选择正射映射。
6. 对于传感器数据类型，在下拉菜单中选择航空数字。
7. 在底图下拉菜单中，选择地形图。
8. 或者，设置工作空间的并行处理因子值。

   50% 默认值意味着将使用一半的 CPU 核心来支持正射映射处理。

9. 或者，选中追踪校正还原点复选框可将工作空间恢复为先前状态。
10. 或者，选中导入并使用现有影像集合复选框以导入并使用现有镶嵌数据集。
11. 单击下一步。

    

12. 在影像集合窗口中的外部方向文件/Esri 帧表下，浏览到计算机上的教程数据文件夹和帧表文件 (FrameTable.csv)。

    该表指定了用于计算影像外部方向 (EO) 的参数。 在区域网平差过程中，这些近似值将被优化，从而获得更高的精度。

    确保帧表文件中 raster 列中列出的数据路径与计算机上影像文件位置相匹配。

13. 在相机下，单击导入按钮 ，导航到计算机上的教程数据文件夹，然后选择照相机表文件 (CameraTable)。

    该文件包含相机的内部方向 (IO) 参数。

    在本教程中，Esri 帧表和相机表已采用正确的格式提供。 对于其他数据集，您可能需要构建表并为其设置格式。 有关详细信息，请参阅帧表和相机表。

14. 确保空间参考和相机模型值正确。

    

    工作空间的默认投影是根据影像定义的。 此投影必须与帧表中使用的坐标相匹配，并且它决定了您的正射产品的空间参考，包括正射镶嵌和 DSM。 对于该数据集，我们将使用默认投影。

15. 单击下一步。
16. 接受数据加载程序窗口中的默认设置，然后单击完成。
如果您可以访问 Internet，则高程源将派生自世界高程服务。 如果您无法访问 Internet 或 DEM 数据，请从下拉菜单中选择常量高程选项，然后输入一个具有代表性的高程值。

创建完工作空间后，将显示影像和影像覆盖区。 正射映射类别也已添加到内容窗格中。 将在此处引用源影像数据和派生的正射映射产品。

通过工作空间中影像的初始显示，可以确认是否已提供用于启动工作空间的所有影像和必要的元数据。 尚未对影像进行平差，因此此时只是近似对齐，镶嵌看起来不正确。

区域网平差

下一个步骤是使用平差和优化组中的工具执行区域网平差。 区域网平差将首先计算连接点，它们是影像重叠区域中的公共点。 然后将使用连接点计算每个影像的方向，即摄影测量中的“外部方向”。

1. 在正射映射选项卡的平差组中，单击平差 。
2. 确保未选中执行相机标定选项。

   默认情况下，对于数字航空影像，大多数机载传感器都经过了校准，并在相机标定报告中提供了准确的内部方向值。 自动相机标定通常应用于其他类型的数据（例如低成本无人机相机），旨在计算和改进相机的几何参数，同时确定影像方向和影像地面坐标。

3. 接受所有剩余的默认设置，然后单击运行，执行区域网平差。

   

4. 完成平差后，打开内容面板窗格中的 Tie Points 图层，以查看生成的连接点在地图上的分布情况。

   

5. 在正射映射选项卡上的查看组中，单击日志 。

   可以在日志文件中查看连接点残差或精度报告。 连接点均方根误差 (RSME) 的单位为像素。

   

查看平差结果

1. 在正射映射选项卡上的查看组中，单击平差报告以生成平差统计数据。

   平差报告提供了平差的记录和过程的整体质量测量值。

   

生成数字表面模型 (DSM)

影像集的立体像对用于生成点云（3D 点），该点云表示从影像中提取的每个连接点的 3D 位置，并可从中导出高程数据。 导出的高程数据可以是数字地形模型 (DTM)，包括对地表的估计，也可以是数字表面模型 (DSM)，包括树木、建筑物和其他地表以上要素的高程。

注：

如果某个区域树木繁茂或被其他茂密的植被所覆盖，由于地面处于不可见状态，因此将无法获得 DTM 地表。 在密集的城市区域，建筑物遮挡地面，也可能出现这个问题。 在这些情况下，最合适的高程表面是 DSM，它专用于创建描绘城市环境顶部的表面。

1. 在正射校正选项卡的产品组中，单击 DSM，启动 DSM 向导。
2. 单击下一步。
3. 在点云设置窗口中，对于匹配方法，从下拉菜单中选择半全局匹配。

   该方法通常用于城市区域的影像，可以捕获更详细的地形信息。

4. 接受点地面间距参数的默认值。

   此设置定义生成 3D 点时采用的间距（以米为单位）。 默认值为源影像分辨率的五倍。

5. 接受其余所有默认设置，然后单击下一步。

   有关高级设置的信息，请参阅使用 DEM 向导生成高程数据。

   

6. 在 DSM 设置窗口的表面类型下拉菜单下，选择数字表面模型。
7. 对于像元大小，使用默认值 3 x GSD。 这将确定 DSM 的分辨率（影像分辨率的三倍）。
8. 接受其余的默认设置，然后单击完成。

   此过程可能需要一些时间才能完成。

   

生成正射镶嵌

接下来，您将生成正射镶嵌。 正射镶嵌是经过正射校正的图像产品，由图像集合镶嵌而成。 几何变形已经过校正，影像已经过色彩平衡，从而生成无缝镶嵌数据集。

1. 在正射映射选项卡的产品组中，单击正射镶嵌 ，启动正射镶嵌向导。
2. 确保已选中色彩平衡和生成接缝线选项。
3. 单击下一步。
4. 在正射校正设置窗口的高程源下，选择使用 DEM 产品。

   这是刚刚生成的高程产品。

5. 确保数字表面模型是使用 DEM 产品选项下方下拉列表中的默认选项。
   
6. 在色彩平衡设置中，对于平衡方法，从下拉列表中选择匀光。 然后，单击下一步。
7. 在接缝线设置窗口中，对于计算方法，从下拉列表中选择辐射度。
8. 展开处理部分，并为混合宽度输入 20。
9. 在正射镶嵌设置窗口中，对于像素大小，使用默认值。 这将确定最终正射镶嵌的分辨率。

   

10. 接受所有其他默认值，然后单击下一步。
11. 在正射镶嵌设置窗口中，对于像素大小，使用默认值。

    这将确定最终正射镶嵌的分辨率。

12. 单击完成，生成最终的正射镶嵌。 此过程可能需要一些时间才能完成。

    

摘要

在本教程中，您为数字航空影像创建了正射映射工作空间，并使用正射映射选项卡上的工具应用了摄影测量平差。 随后，您使用“正射映射产品向导”生成了 DSM 和正射镶嵌。 有关这些主题的详细信息，请参阅以下内容：

• ArcGIS Pro 中的正射映射
• 创建数字航空影像的正射映射工作空间
• 航空影像的校正选项
• 使用 DEM 向导生成高程数据
• 使用正射镶嵌向导生成正射镶嵌

本教程中使用的航空影像由 Vexcel Imaging GmbH 采集并提供。