正射影像是具有正射投影性质的遥感影像，包含了几何精度、数学精度和影像的特点，内容直观丰富，包含精细的地理信息，目前在众多行业当中已经起到重要作用。可以广泛应用于地图测绘，土地测量、规划设计、河湖划界、规划设计、环保巡查等领域中。目前生产正射影像比较好用的是M3D等。
正射影像应同时具有地图的几何精度和影像的视觉特征，特别是对于高分辨率、大比例尺的正射影像图，它可作为背景控制信息去评价其他地图空间数据的精度、现势性和完整性。然 而作为一个视觉影像地图产品，影像上由于投影差引起的遮蔽现象不仅影响了正射影像作为 地图产品的基本功能发挥，而 且还影响了影像的视觉解译能力 。 为了最大限度地发挥正射影像产品的地图功能，近几年来，关于真正射影像 ( True Orthophoto)的制作引起了国内外的广泛关注，本文主要对真正射影像的概念及制作原理进行简单介绍 。
1）遮蔽的概念
这里所说的遮蔽即遮挡，指的是由于地面上有一定高度的目标物体遮挡，使得地面上的局部区域在影像上不可见的现象。航空遥感影像上的遮蔽主要有两种情况，一种是绝对遮蔽，比 如高大的树木将低矮的建筑物遮挡了，使得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，如图 1所示，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。
绝对遮蔽则做不到这一点。 以 下 只讨论相对遮蔽的情况 。
航空遥感影像上遮蔽的产生与投影方式有关。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)，如图2(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，如图2(a)所示：
图2 遮蔽情况分析示意图
传统的正射影像制作方法主要是利用中心投影(包括框幅式中心投影或线中心投影)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，这使得正射影像失去了 “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，主要策略包括以下几种：
(1)影像获取时的策略。通过在摄影时采用长焦距摄影、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无投影差，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)，如图3所示：
图3 线阵列扫描影像的遮蔽
传统的正射影像虽然被冠以“正射“两字，但却不是真正意文上的正射影像。这是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。
而DEM是地表面的高程，即它并没有顾及地面上目标物体的高度情况，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(如建筑物、树木、桥梁等)的顶部并没有被纠正到应有的平面位置(与底部重合)，而是存在投影差。
随着G1S重要性的增强，人们常常会把正射 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。 为此，人们提出了 制作 “真正射影像”的要求 。
所谓真正射影像，简单一点讲就是在数字微分纠正过程中，要以数字表面模型(DSM)为基础，来进行数字微分纠正。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往往是那些地表有人工建筑或树木等覆盖的地区，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。
然而，在实际真正射影像的制作过程中，还有两个方面的问题需要考虑到两点。
①DSM采集的困难。就目前数字摄影测量及其相关技术的发展水平而言，DSM的采集主要有两种方法：一是采用半自动的方式在摄影测量工作站上采集得到，二是可以用机载三维激光扫描仪或断面扫描仪直接扫描得到。上述两种方法理论上都是可行的，但由于实际地表覆盖的高低起伏很复杂，若以较大的采样间隔去采集DSM，将直接影响所生成的真正射影像质量；另外，DSM采集的对象是否有必要包括地面上一切有一定高度的目标也值得考虑。
②相对遮蔽信息补偿的困难。因为在原始中心投影影像上，由于遮蔽的存在，地面局部被遮挡区域并未成像，如图4所示。对于这样的区域，当纠正得到的真正射影像后，会在对应 的被遮蔽区留下信息缺失区，即这部分信息无法从原始中心投影影像上获得。 要使真正射影 像能完整地反映地面的信息，必须设法在纠正后的影像上对遮蔽处所缺失的信息进行填充补 偿。 从理论上讲，对遮蔽信息进行补偿的最好方法就是利用相邻有重叠影像上的对应信息来 进行填充补偿 。
图4 正射投影及遮蔽示意图
真正射影像的具体制作过程可以用图5所示的流程图来表示。
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对该流程图的说明如下：在具有多角度重叠的像片中，选择一张影像作为主纠正影像，而其他影像则作为从属影像用来补偿主纠正影像上被遮挡部分的信息，即在从属影像上挖出相应部分的信息填充到主纠正影像的被遮蔽区域。当然，这样做的前提是主纠正影像上被遮蔽处要在从属影像上可见，否则，被遮蔽处的信息只能通过其他方式进行填充补偿，如利用相邻区城的纹理进行填充补偿，不管采用什么方式对主纠正影像被遮蔽区域的信息进行填充补偿，都要顾及所填充内容与其周边在亮度、色彩和纹理方面的协调性。
需要进一步说明的是，图5所描述的制作真正射影像的过程多少还是有些理想化，因为实际地表面的情况复杂，无论从DSM的采集或遮蔽信息的补偿哪一方面讲，都不是一件简单的工作。
随着数码航空相机的发展和数码航空摄影技术的广泛使用，充分利用数码航空相机不需胶片这一特点，在航空摄影时可以大提高飞行的重叠度。在利用多像前方交会改善对地定位精度的同时，也可充分利用每张影像像底点附近的局部影像来制作真正射影像，这样得到的正射影像虽然不是严格意义上的真正射影像，但却可以避免对影像缺失信息进行填充的麻烦。
随着地理空间工作流程逐步走向自动化、数字孪生落地普及，加之人工智能分析技术广泛应用，行业对几何精度的要求也不断提升。如今大家关注的不再只是正射影像的制作方式，更在于影像像素是否足以支撑各类决策工作。
本文将详解真正射影像的核心能力、投入使用的价值，以及它能实现而传统正射影像无法达成的应用场景。
传统正射影像为何逐渐显现局限性？
传统正射影像最初仅为可视化用途设计，已难以满足现代地理空间工作流程对精度与自动化的需求。这类影像是基于数字地形模型（DTM，裸地表模型）进行投影生成，呈现俯视视角，在地势平坦的乡村区域表现尚可。但随着城市高层建筑不断增多、作业流程自动化程度持续提高，其短板也愈发突出。
分块拼接，数据冗余度低传统正射影像由影像分块拼接而成，而非逐像素处理。每一块影像通常依靠人工筛选最优视角画面，数据冗余极低。这不仅难以识别异常数据、修正画面偏差，也导致时序分析工作无法复现作业流程。
城区几何畸变问题严重受拍摄视角影响，建筑会出现倾斜，外立面发生位移，高楼后方的街巷也会被遮挡。同时地物尺寸会随海拔产生视觉偏差，近景地物看起来远大于远景地物。地表以上的地物位置存在偏差，依托影像开展测量工作结果并不可靠。
左图：叠加建筑轮廓的传统正射影像；右图：对应区域的真正射影像。
与矢量数据、三维数据匹配度差地籍轮廓线、道路中心线、建筑信息模型（BIM）等数据，往往需要人工调整才能和传统正射影像匹配，大幅增加质检环节的成本。
蓝色区域为建筑轮廓，滑动对比可查看其在传统正射影像与真正射影像中的呈现效果。
像素与高程无直接关联传统正射影像的像素和地表高程不存在对应关系，无法在影像上直接取点获取精准高程数值。
不适配自动化作业地理人工智能与地物提取模型容易受透视畸变、建筑倾斜、地面遮挡等问题干扰，不仅会产生大量误判结果，还会拉长模型训练周期，需要频繁人工干预。
左图：不同版本的传统正射影像；右图：对应真正射影像。
总而言之，传统正射影像的定位是可视化展示，跟不上现代地理空间工作对精度和自动化的要求。
当下各类决策越来越依托自动化技术与数据支撑，传统正射影像的种种局限已然成为行业发展的瓶颈。当决策依据源自影像像素时，像素就必须真实还原现实场景，而传统正射影像早已难以胜任。
02
真正射影像如何突破现有局限？
真正射影像采用全新的影像构建逻辑，彻底解决了上述问题。它摒弃分块拼接模式，依托多张重叠影像逐像素融合处理，形成高冗余度数据集。借助数据冗余特性，系统可自动识别并剔除异常值、统一画面效果，作业流程可完整复现，十分适用于时序分析与地物变化监测。
03
核心优势对比
基于数字表面模型（DSM）投影：真正射影像的每一个像素，都对应数字表面模型中的精准高程值。像素与高程直接关联，可在影像上任意取点，实时获取准确高程，这是传统正射影像无法实现的。
垂直校正，尺寸统一：建筑形态端正、外立面畸变被修正，无论地物距离拍摄设备远近，成像比例始终保持一致。
减少遮挡，屋顶成像完整：城市街区的地面与建筑屋顶清晰可见，可作为可靠的平面测绘基准。
适配人工智能与自动化作业：无畸变的影像能提升地物提取、变化监测、地理 AI 模型训练的效率，有效减少误判与人工质检工作量。
简单来说，若你的工作涉及高精度几何测绘、城市测绘或自动化作业，真正射影像会为全流程打下更可靠的基础。
决策依托像素，像素还原现实 —— 这正是真正射影像的核心价值。它不只是画质更优的影像，更是自动化、人工智能与权威测绘工作的优质底座。
04
真正射影像能否大规模应用于实际项目？
答案是肯定的。真正射影像现已成功落地，实现城市乃至国家级规模化部署，斯洛文尼亚卢布尔雅那市便是典型案例。
该市全域已完成从传统正射影像到真正射影像的升级。实践证明，基于数字表面模型的逐像素融合作业模式，相比传统分块拼接的正射影像，精度与效率全面提升。该项目在几何保真度、建筑轮廓匹配、遮挡问题优化以及生产周期上，均取得显著改善。
2020 年卢布尔雅那市中心真正射影像拼接效果图。
项目总结“这个大型项目的成功落地，证明真正射影像自动化生产技术已完全成熟，可投入实际应用。最终成品影像质量优异，所需人工工作量远低于传统方案，大幅节约项目整体成本。”
05
哪些场景仍适合使用传统正射影像？
在对几何精度、自动化程度要求不高的场景中，传统正射影像依旧是合适的选择：
1.地势平坦、地势起伏小、地物稀疏的乡村区域；
2.仅用于快速可视化展示，无高精度平面测绘需求；
3.无需搭配自动化工具与人工智能技术。
如果作业区域以乡村为主，不涉及 AI、自动化流程，且对几何精度要求宽松，传统正射影像依然具备成本与效率优势。
06
如何选择真正射影像与传统正射影像？
可根据作业区域复杂度、工作精度需求进行判断。满足以下任意一条，建议选用真正射影像：
1.作业区域为建筑密集的城区，存在大量多层建筑；
2.需要开展自动地物提取、变化监测或人工智能分析工作；
3.团队长期耗费大量精力处理影像拼接缝隙、消除遮挡、修正建筑倾斜畸变；
4.规划审批、市政运维、安全研判等决策工作直接依托影像完成。
07
真正射影像独有的应用能力
在密集城区及自动化作业场景下，真正射影像可实现诸多传统正射影像无法完成的工作：
1.将建筑屋顶作为权威平面测绘要素：依托精准的屋顶轮廓开展各类测绘作业；
2.城区高精度单体地物AI提取：用于识别光伏板、天窗、空调设备、屋顶植被等地物时，因地物形态、尺寸无畸变，AI模型识别效果大幅提升；
3.大范围跨街区变化监测，降低误判率：因透视遮挡造成的 “地物消失” 问题被解决，不会被系统误判为地物变化；
4.与建筑信息模型、三维城市模型无缝融合：依托精准的平面位置，保证二维影像与三维数据逻辑统一；
5.复杂城区内直接基于影像开展测量：可精准完成偏移量、缓冲区、面积等测算工作；
6.复杂场景时序分析：实现城市扩张、基础设施运维的精准监测
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