航測(cè)數(shù)字化地圖編繪技術(shù)研究

羅海峰

摘 要:本文筆者基于多年從事航測(cè)制圖編輯的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn),以航測(cè)制圖及生產(chǎn)中的相關(guān)問題為研究對(duì)象,論文首先分析了航測(cè)數(shù)據(jù)的產(chǎn)品模式,進(jìn)而相信闡述了航測(cè)數(shù)字成圖的相關(guān)流程,進(jìn)而探討了航測(cè)數(shù)字成圖相關(guān)問題,全文是筆者長(zhǎng)期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華,相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價(jià)值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞:航測(cè)制圖問題流程

中圖分類號(hào):P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(a)-0041-02

1產(chǎn)品模式

1.1 基本產(chǎn)品

根據(jù)目前基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和用戶的需要,基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品主要包括以下四種基本模式:數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字正射影像圖(DOM)、數(shù)字柵格地圖(DRG)、數(shù)字高程模型(DEM),簡(jiǎn)稱為“4D”。這些產(chǎn)品可根據(jù)需要以數(shù)字和模擬二種形式提供。根據(jù)用戶的需要可形成復(fù)合產(chǎn)品,如數(shù)字線劃圖與數(shù)字正射影像圖疊加可形成數(shù)字影像地形圖。

(1)數(shù)字線劃圖,簡(jiǎn)稱為DLG(Digital Line Graphic)。

是地形圖上基礎(chǔ)要素信息的矢量格式數(shù)據(jù)集,其中保存著要素的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息。數(shù)字線劃圖可滿足各種空間分析要求,與其他信息疊加,可進(jìn)行空間分析和決策。

(2)數(shù)字正射影像圖,簡(jiǎn)稱為DOM(Digital Orthophoto Map)。

是利用數(shù)字高程模型對(duì)掃描處理后的數(shù)字化的航空像片或遙感影像,逐像元進(jìn)行輻射糾正、微分糾正和鑲嵌,按標(biāo)準(zhǔn)分幅的地形圖范圍進(jìn)行裁切生成的影像數(shù)據(jù),帶有公里格網(wǎng)和內(nèi)、外圖廓整飾和注記的影像平面圖,具有地圖的幾何精度和影像特征。DOM具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)的特點(diǎn),可作為背景控制信息、評(píng)價(jià)其它數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)勢(shì)性和完整性;從中可提取自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展信息或派生出新的信息,可用于地形圖的更新。

(3)數(shù)字高程模型,簡(jiǎn)稱為DEM(Digital Elevation Model)。

是在高斯投影平面上規(guī)則或不規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)(X,Y)及其高程(Z)的數(shù)據(jù)集。為控制地表形態(tài),可配套提供離散高程點(diǎn)數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)字柵格地圖,簡(jiǎn)稱為DRG(Digital Raster Graphic)。

是以柵格數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)和表示的地圖圖形數(shù)據(jù)文件。在內(nèi)容、幾何精度、規(guī)格和色彩等方面與地形圖圖形基本保持一致,可用于DLG數(shù)據(jù)的采集、評(píng)價(jià)和更新,也可與DOM,DEM等數(shù)據(jù)疊加使用,從而提取、更新地圖數(shù)據(jù)和派生出新的信息。

1.2 復(fù)合產(chǎn)品

(1)數(shù)字影像地形圖(Digital Orthophoto Topographic Map)。

以數(shù)字正射影像圖(單色或彩色)為基礎(chǔ),疊加相關(guān)的數(shù)字線劃圖而產(chǎn)生的復(fù)合數(shù)字地圖產(chǎn)品。同時(shí)具有正射影像圖的精度高、信息豐富、直觀真實(shí)的特點(diǎn)和矢量數(shù)據(jù)保存著要素的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息的特點(diǎn),可以為各種用戶提供地形信息和最新空間實(shí)體信息,滿足不同用戶的需要。

(2)數(shù)字影像地面模型(Digital Orthophoto Ground Model)。

以數(shù)字正射影像圖(單色或彩色)為基礎(chǔ),疊加相關(guān)的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的復(fù)合數(shù)字模型產(chǎn)品。具有正射影像圖的基本特征和立體突出顯示地表的起伏形態(tài)的特點(diǎn),可為用戶提供直觀地表三維景觀,可用于工程規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(3)數(shù)字影像專題圖(Digital Orthophoto Thematic Map)。

以數(shù)字正射影像圖(單色或彩色)為基礎(chǔ),疊加相關(guān)的專題矢量數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的復(fù)合數(shù)字地圖產(chǎn)品。同時(shí)具有正射影像的基本特征和突出表達(dá)各種不同專題地圖信息的特點(diǎn),可以為各種用戶提供直觀信息和與之相關(guān)的豐富的背景信息,滿足各專業(yè)部門對(duì)專題圖的需要。

2基本內(nèi)容

考慮到基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)采集時(shí)間和產(chǎn)品的提供周期,基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)可分為三個(gè)層次:第一層次分為核心地形要素;第二層次為在核心地形要素的基礎(chǔ)上,根據(jù)各地不同的需要,選取更多的其它要素(可選要素);第三層次為全部地形圖要素(全要素)。矢量數(shù)據(jù)的基本內(nèi)容:大地控制測(cè)量數(shù)據(jù)(包括平面控制點(diǎn)、高程控制點(diǎn)、天文點(diǎn)、重力點(diǎn))、水系及附屬設(shè)施、建筑物及附屬設(shè)施、交通運(yùn)輸與管線設(shè)施、境界、地表覆蓋、地貌。柵格數(shù)據(jù):DEM格網(wǎng)數(shù)據(jù),格網(wǎng)間距5m或12.5m;DOM影像數(shù)據(jù),地面分辨率為1m;DRG圖形數(shù)據(jù),分辨率不低于250dpi.文本數(shù)據(jù):地名數(shù)據(jù),含地名位置、類型、行政區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)信息等;元數(shù)據(jù),說明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信息,是數(shù)據(jù)自身的描述信息。

3航測(cè)數(shù)字成圖相關(guān)流程研究

基于航測(cè)的空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程如圖1所示。

3.1 資料準(zhǔn)備

航攝資料如航攝底片、控制點(diǎn)資料、相關(guān)的地形圖、航攝機(jī)鑒定表、航攝驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等應(yīng)收集齊全;對(duì)影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量和控制點(diǎn)質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行分析,檢查航攝儀參數(shù)是否完整等。

3.2 影像掃描

根據(jù)航攝底片的具體情況,設(shè)置與調(diào)整掃描參數(shù),使反差適中、色調(diào)飽滿、框標(biāo)清晰,灰度直方圖基本呈正態(tài)分布,掃描范圍應(yīng)在保證影像完整(包括框標(biāo)影像)的前提下盡可能地小,以減少數(shù)據(jù)量。影像掃描分辨率根據(jù)下面公式確定:

影像掃描分辨率R=地面分辨率/航攝比例尺分母。

3.3 定向建模

自動(dòng)搜尋框標(biāo)點(diǎn),放大切準(zhǔn)框標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)定向,對(duì)定向可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成,人機(jī)交互完成絕對(duì)定向如不符合要求,需重新定向,直至符合限差要求。檢查定向精度,需滿足要求,完成定向后需檢查坐標(biāo)殘差。

3.4 數(shù)據(jù)采集

(1)立測(cè)判讀采集,需嚴(yán)格切準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn),要求按中心點(diǎn)、中心線采集的要素,其位置必須準(zhǔn)確,點(diǎn)狀要素準(zhǔn)確采集其定位點(diǎn),線狀要素上點(diǎn)的密度以幾何形狀不失真為原則,密度應(yīng)隨著曲率的增大而增加。每個(gè)像對(duì)的數(shù)據(jù)必須接邊,自動(dòng)生成的匹配點(diǎn)、等視差曲線或大格網(wǎng)點(diǎn)、內(nèi)插的小格網(wǎng)點(diǎn)均需漫游檢查,保證其準(zhǔn)確性,為提高DEM精度,需人工加測(cè)地形特征點(diǎn)、線和水域等邊界線。(2)采集的數(shù)據(jù)應(yīng)分層,進(jìn)行圖形和屬性編輯,矢量數(shù)據(jù)線條要光滑,關(guān)系合理,拓?fù)潢P(guān)系正確,屬性項(xiàng)、屬性值正確;利用DEM數(shù)據(jù),采用微分糾正法對(duì)影像重采樣獲得DOM數(shù)據(jù)。(3)DEM和DOM數(shù)據(jù)需進(jìn)行單模型數(shù)據(jù)拼接,檢查拼接處接邊差是否符合要求;同樣矢量數(shù)據(jù)接邊應(yīng)符合要求,各屬性值要一致,任何不符合要求的數(shù)據(jù)均需重新采集,修改正確的數(shù)據(jù)按圖幅裁切,生成最終的以幅為單位的數(shù)據(jù),提供檢查和驗(yàn)收。

3.5 元數(shù)據(jù)制作

可由相應(yīng)的專業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算輸入各屬性項(xiàng)中,無法自動(dòng)輸入的內(nèi)容由人工輸入。

4航測(cè)數(shù)字化成圖相關(guān)問題分析

4.1 數(shù)據(jù)采集應(yīng)注意的問題

(1)嚴(yán)格按照所建立的地形圖要素分類與代碼采集。

采集作業(yè)和檢查時(shí),不應(yīng)只重視地物、地形描繪的錯(cuò)漏,還要重視層碼選擇的正確性。層碼的選擇決定了所描繪地物地貌的屬性,層碼選擇錯(cuò)誤將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的屬性錯(cuò)誤,層碼錯(cuò)誤也是原則性錯(cuò)誤。

(2)地物采集方法。

①地物共點(diǎn)時(shí),次要地物點(diǎn)服從主要地物點(diǎn),采集次要地物時(shí)可采用捕捉主要地物點(diǎn)的方法采集。如房屋與圍墻共點(diǎn),先采集房屋,在采集與房屋共點(diǎn)的圍墻時(shí),可先捕捉房屋點(diǎn)再采集。②地物共線時(shí),線方位重合一致。比如常見的路邊緣與坎邊線重合等情況,由于采集誤差的存在,采集時(shí)地物間不一定能共線,可采用捕捉的方法來采集或用線拷貝的方法來復(fù)制,保證共線。但由于有的采集軟件功能有限,也可以重復(fù)采集,待編輯時(shí)處理。

(3)面狀地物應(yīng)閉合。

比如房屋、地類界等。房屋一般采集時(shí)對(duì)于不同層數(shù)的房屋是分開采集的,采集時(shí)房屋應(yīng)采用閉合功能,構(gòu)成面狀,相關(guān)聯(lián)的建筑物采集時(shí)設(shè)置捕捉狀態(tài),避免點(diǎn)位偏移,對(duì)重疊邊重復(fù)采集以使房屋閉合,也構(gòu)成面狀。

4.2 圖形編輯及檢查時(shí)應(yīng)注意的問題

(1)保證高程精度。

以往的線性地物用圖僅僅把數(shù)字地圖作為一個(gè)數(shù)字文件使用,對(duì)高程要求不嚴(yán)格,因此也養(yǎng)成了許多不好的作業(yè)習(xí)慣,比如把帶高程的符號(hào)或線隨意進(jìn)行拷貝,圖面上雖然檢查不出問題,但實(shí)際其高程值是錯(cuò)誤的。因此應(yīng)養(yǎng)成良好的作業(yè)習(xí)慣,保證地理要素的高程都是其真實(shí)高程。

(2)重視屬性精度和邏輯一致性檢查。

要保證各采集要素和編輯注記層使用的正確性,不要錯(cuò)層、多層或漏層。要注意檢查各層是否有重復(fù)的要素;檢查有向點(diǎn)、有向線的方向是否正確;檢查面狀要素是否封閉,閉合關(guān)系是否正確;檢查要素的結(jié)點(diǎn)匹配關(guān)系是否正確;不同層的公共邊是否嚴(yán)格重合等。在最后出圖時(shí),應(yīng)使用遮掩,避免使用交斷,以免破壞各元素的完整性及屬性關(guān)系。以上這些都是目前線性地物用圖生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳尊充,陳炳桐.關(guān)于大比例尺航測(cè)成圖的體會(huì)[J].城市勘測(cè),2002(3):25-27+30.

[2] 黃達(dá)藩.汕頭市區(qū)大比例尺航測(cè)成圖工程的組織實(shí)施與質(zhì)量管理[J].城市勘測(cè),2000(1):40-42.