正射影像

正射影像（Orthophoto）是一种经过几何校正的航空或卫星影像。它消除了原始影像中因传感器姿态倾斜、地形起伏等因素引起的几何畸变，使得影像上任意一点的比例尺一致，具备地图的几何精度和影像的直观特征。正射影像通常以数字形式存储，称为数字正射影像图（DOM），广泛应用于测绘、地理信息系统（GIS）、城市规划、农业监测以及灾害评估等领域，是国家基础地理信息数字成果的重要组成部分。

基本信息中文名正射影像1外文名Orthophoto1别名/简写/简称/旧称数字正射影像图（DOM）2应用领域测绘、城市规划、农业监测、灾害评估1学科类型摄影测量与遥感3提出时间1937年1简史起源与早期发展正射影像技术的雏形可追溯至20世纪初。1937年，美国工程师兼发明家谢尔曼·费尔柴尔德（Sherman Fairchild）领导的团队开发了最早的正射影像技术。当时，他们利用特殊的飞机相机和摄影测量技术，结合地形高程数据，尝试生成地表的地图样图像，旨在消除普通航空照片中因地形起伏和相机倾斜造成的透视变形，从而获得可用于精确测量的影像1。二战期间，这一技术迅速应用于军事领域，用于创建敌方领土地图和识别战略目标，推动了相关技术的完善。战后，正射影像技术逐渐从军事走向民用，被广泛应用于水土保持、土地利用规划等领域1。数字化进程随着计算机技术的飞速发展，传统的模拟正射影像技术逐渐被数字技术所取代。20世纪后期，数字摄影测量技术兴起，利用计算机对数字影像进行处理，实现了影像的自动纠正和镶嵌。进入21世纪，随着卫星遥感技术和无人机技术的普及，正射影像的获取手段更加多样化，处理效率大幅提高。现代正射影像生产已实现自动化和批量化，能够快速处理高分辨率卫星影像和无人机航拍数据，满足了各行各业对高精度地理信息的迫切需求14。制作原理成像原理普通的航空或卫星影像通常采用中心投影原理成像。在这种成像方式下，像点的位置不仅受到地物实际位置的影响，还受到传感器相对于地物的姿态（如倾斜、翻滚）以及地物自身高度（地形起伏）的影响。这就导致影像上的地物会出现位移、拉长或倾斜等畸变，使得影像不能直接作为地图使用，因为影像上不同位置的比例尺不一致35。校正机制正射影像的制作核心在于消除这些几何畸变，使其符合正射投影的要求。这一过程主要依赖于数字高程模型（DEM）。DEM是一种用数值阵列表示地面高程的数字模型。在制作正射影像时，计算机利用DEM数据，逐像元计算出影像上每个点在垂直投影下的正确位置。通过建立严密的传感器成像几何模型（如共线方程），系统能够反向模拟像点的移动轨迹，将原本倾斜的影像“拉正”，并消除因地形起伏产生的投影差，从而生成一张具有统一比例尺的正射影像25。生产流程数据获取生产正射影像首先需要获取高质量的原始影像数据。这可以通过多种方式实现，包括航空摄影、卫星遥感（如资源三号、高分系列卫星）以及无人机航拍。为了确保后续处理能建立立体模型，获取的影像通常需要满足一定的重叠度要求。例如，在无人机航测中，通常要求航向重叠度不低于70%，旁向重叠度不低于60%，这样才能保证在后续处理中有足够的同名点进行匹配67。预处理获取的原始影像往往包含辐射误差（如大气散射、传感器响应不一致）和系统几何误差。因此，在进行正射纠正之前，需要先进行预处理。辐射校正旨在消除大气影响，使影像的色调更加真实；几何粗校正则利用卫星星历参数或无人机姿态数据，消除传感器内部原因引起的几何变形，为后续的精密纠正奠定基础23。加密建模空中三角测量（简称空三）是确定影像空间位置的关键环节。通过在影像上提取同名点，利用光束法平差或区域网平差技术，计算机可以解算出每张影像的外方位元素（即相机的位置和姿态）以及加密点的地理坐标。这一步骤建立了测区的立体几何模型，将影像与实际地理空间联系起来26。生成与整饰在建立立体模型后，利用数字高程模型（DEM）对原始影像进行数字微分纠正，生成初始的正射影像。接下来，需要将相邻的正射影像进行拼接（镶嵌），并进行色彩平衡处理，以消除影像接边处的色调差异和错位。最后，按照国家基本比例尺地形图的分幅和编号规则进行裁切，并添加公里格网、指北针、比例尺等图廓整饰要素，生成最终的数字正射影像图产品28。主要类型数字正射影像图数字正射影像图（DOM）是最常见的正射影像产品。它基于数字高程模型（DEM）进行纠正。DEM主要描述的是地面的高程信息，而不包含建筑物、树木等高于地面的物体的高度。因此，在利用DEM生成的正射影像中，虽然地形起伏引起的畸变被消除了，但高大建筑物等地物仍然可能存在侧视投影差，看起来像是向飞行方向倾斜，甚至会遮挡后方的地面地物19。真正射影像真正射影像（True

Orthophoto，简称TDOM）是正射影像技术的高级形式。它与传统正射影像的主要区别在于使用了数字表面模型（DSM）。DSM不仅包含地面高程，还包含了地表所有物体（如建筑物、树木、桥梁）的高度信息。

基于DSM的纠正能够更真实地反映地表的三维形态，消除高大建筑物等地物的侧视投影差，使影像上的建筑物呈现为垂直向下的正投影，避免了建筑物侧面遮挡地面地物的现象，具有更高的几何精度和视觉真实感1910。应用基础测绘与规划正射影像因其高精度和直观性，是基础测绘的重要成果。它被广泛用于更新国家基本比例尺地形图，建立地理信息系统（GIS）数据库。在城市规划中，正射影像可以作为背景底图，用于城市土地利用调查、违章建筑监测、管线铺设规划以及城市景观设计，帮助规划者直观地了解城市现状268。农业与林业监测在农业领域，高分辨率的正射影像可用于农田监测，帮助农民识别作物病虫害、土壤湿度分布以及估算农作物产量。在林业方面，它可以用于森林资源调查，监测森林覆盖率的变化，识别非法砍伐区域，并进行森林火灾后的过火面积评估18。灾害应急管理正射影像在灾害应急响应中发挥着重要作用。利用多时相的正射影像，相关部门可以快速进行灾情评估。例如，在地震、洪水或滑坡发生后，通过对比灾前和灾后的正射影像，可以迅速圈定受损范围，评估灾害损失，并为救援物资的调配和救援路线的规划提供精确的地理信息支持