基于航測的石家莊1:2000地形數據生產及入庫研究

張琛

摘要：本文以石家莊1：2000數字化地形圖成圖及數據入庫項目為背景，分析了全數字化航空攝影測量一體化成圖方法及數據入庫的流程，全文是筆者項目實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

中圖分類號：P2文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 技術設計方案

ADS40相機采用CCD線陣推掃方式，同時獲取前視、下視、后視三個視角的圖像，由這些圖像構成立體模型。此外，ADS40系統集成了GPS/IMU設備，構成了可在航攝的同時記錄了外方位元素的POS單元，數據處理較為復雜。利用ADS40數碼航攝資料，進行航測測圖作業，與傳統的框幅式航攝有著不盡相同的作業方法，作業流程如圖。

2空中三角測量及立體模型建立

2.1空中三角測量

原始影像引入工程后得到的影像為L0級影像，利用Gpro軟件，在其上做自動點匹配(APM),獲得像片連接點。然后用ORIMA軟件，利用航攝時的GPS定位數據（GPS定位測量利用石家莊市連續運行衛星定位系統（CORS），定位精度較高）、IMU數據以及像片連接點，進行光束法區域網平差CAP-A。以殘差、中誤差、標準偏差、誤差橢圓、可靠性等指標，剔除含粗差的點及參數調整，再重復進行光束法區域網平差CAP-A，以達到精度要求，獲取精確的外方位元素。

2.2L1級影像糾正及立體模型建立

將空三平差所獲得的精確外方位元素，重新引入到GPro中，對L0級影像進行糾正，重新獲取L1級影像。此時的L1級影像是進行立體觀測和目標定位的基礎。一般我們只選擇前、下、后視3個全色波段的L1級影像來構成立體模型。

3 坐標系統及轉換

ADS40航拍數據所獲得的數據及L1級影像是基于WGS84坐標系統的，而現有的地形圖及修測后的地形圖成果是石家莊市平面、高程坐標系，因此需要進行坐標系統的轉換。

徠卡為了保證其軟件開放性，可以允許用戶在一個ASC碼文件spheroid.tab中添加自己的轉換七參數和水準面精化成果bin文件。其中，bin文件是一個開放格式的二進制文件，內有每個格網點的高程改正值，非常容易解析。而我們知道，現在這些參數和數據都是嚴格保密的，為了保證數據安全，我們不得不探索另外一種工作流程。

現在采用的作業流程如下，通過編制自主研發的ADS40數字攝影測量數據自動化處理系統，實現對4D產品在UTM84、WGS84、石家莊市坐標系之間任意轉換，我們稱之為后處理方法，而對應的軟件稱之為ADS40數字攝影測量數據自動化處理系統，其過程如圖所示。UTM84與WGS84橢球參數相同，而坐標單位為米，與WGS84坐標系相比，更有利于測圖中的一些數據操作，并且是目前商業軟件都能支持的坐標系。

4 航內修測作業方法及步驟

航內空間數據采集及成圖由萊卡的LPS數字攝影測量軟件平臺和PRO600數字測量模塊完成。PRO600數字測量模塊的成圖環境為MicroStation V8，提供dgn格式的圖形文件。PRO600軟件提供了增加點、線符號代碼功能，可以將我們的符號庫的符號增加進去，從而獲得與現有地形圖一致的圖形文件。

1）由于PRO600測圖環境為3D，而現有地形圖為2D，需要將現有地形圖的所有點、線、面數據賦予高程值，將其輸出為3D圖形文件形式。通過Microstation VBA編程取出地形圖的每個點位的平面坐標，然后找到此地形圖對應圖幅號的DEM數據，在這個DEM上插值得到這個點位的高程，重新賦予高程值，最后輸出三維DGN格式。這部分功能在ADS40數據后處理軟件中實現。2）將圖形文件從石家莊市平面、高程坐標系轉換為UTM84坐標系。對于一般的點、線、面，除了平面坐標的轉換，在高程轉換時，需要進行正常高到大地高的高程逆改正。3）打開LPS軟件，首次作業需建立工程文件*.blk，主要是建立參考坐標系統、傳感器模型、工作單位等一些參數。并調入相應航線的L1級影像。4）在LPS環境下打開PRO600，同樣首次作業需建立工程文件*.prj，主要是選擇種子文件、點符號庫、線性庫、成圖比例尺等一些參數。5）打開經轉換坐標后的圖形文件，通過立體模型與地形圖對照，對發生變化的地物、地貌，選擇相應的代碼，便可進行航內修測作業。6）將修測后的UTM84坐標系下的地形圖，轉換為石家莊市坐標系，同時進行大地高到正常高的高程改正，供后續作業用。與第2步相同，同樣要對高程注記進行處理。這部分功能在ADS40數據后處理軟件中實現。 7）圖根導線布設方式可以采用GZCORS RTK測量控制點再引測圖根導線方式，也可以查找周邊舊有控制點引測導線的方式。圖根導線邊長大于900米的需要布設三級GZCORS RTK控制點，需要滿足《GZCORS-RTK城市測量技術規程》要求，允許埋設大鋼釘，不作點之記。8）RTK點作為起算時，允許引測4 Km長的圖根導線，導線精度滿足表1。

5 數字化疊加成圖

在AnhuiScan 2.0中打開航內修測的圖形文件，在航內修測圖形的基礎上，以外業調繪圖形為基本資料，按照《石家莊市城市勘測信息系統技術規程》的技術要求進行數字化。數字化內容包括對圖形的補測、修測、加注記以及地物屬性的錄入。數字化完成后，形成1:2000地形圖入庫數據；通過符號配置和圖形整飾，形成標準的1:2000地形圖成圖數據。

6數據入庫流程及方法研究

6.1 作業方案

航內空間數據采集采用基于MicroStation V8平臺的PRO600數字測量模塊完成，采集的數據已按照《石家莊市城市勘測信息系統技術規程》中數據入庫的要求進行代碼、分層、顏色等的分類。數據入庫過程是將Pro600中的代碼屬性轉換為MGE代碼，并在MGE環境中采集錄入道路、水系、房屋、地名、山名等屬性點信息并存儲在后臺數據庫中。

本測區仍按照之前的1：2000航測數據入庫方式進行操作。待2009年完成石家莊市城市勘測信息系統EPS軟件平臺升級后，可將本次作業的MGE數據通過航測與EPS接口軟件讀入EPS軟件中，并通過EPS軟件平臺轉換為MDB格式，并最終導入規劃局統一辦公平臺的ArcGIS數據庫。

6.2入庫作業流程及方法

（1）石家莊市城市勘測信息系統以Intergraph/ Geovec軟件為基礎，數據文件格式包括*.DGN、*.ATT、*.PTR、*.PAR和*.XYZ等5種類型。其中DGN文件為石家莊市城市勘測信息系統的圖形平臺MicroStation的文件格式，主要保存圖形要素內容；Ptr、Att文件則主要保存圖形元素的編碼和屬性內容；Par文件保存圖幅設置信息；XYZ文件保存圖幅坐標范圍信息；（2）對提交的航測數字化入庫數據進行檢查，確保每一入庫的圖幅其5個格式的文件齊全，以保證入庫過程的順利進行；（3）將航測數字化數據錄入臨時數據庫中，以確保待入庫數據的代碼、屬性信息與圖形元素一致；（4）根據待入庫數據的圖幅范圍，確定并連接相應的MGE工程；（5）通過航測數字化軟件入庫模塊，進行圖形、屬性內容的正式入庫；（6）檢查入庫后的數據，確保所有圖形要素正確入庫；（7）通過MGE的MGNUC模塊，檢查入庫數據的代碼和屬性內容是否已正確入庫；

通過MGE的BASEMAPPER模塊，將入庫數據的文件名（圖幅號）在工程數據庫中注冊；并檢查維護屬性記錄在數據庫中的一致性、完整性。

參考文獻

[1] 劉莉. 淺談航測數字化成圖的圖像處理[J]. 科技資訊, 2008, (29) .

[2] 盛慶偉. 淺析利用航測技術測制地形圖的若干問題[J]. 科技創新導報, 2010,(06) .