關于快速實現基礎測繪生產的探討
2017-07-19 09:48:21張海艷李軍馬紅利
科技資訊 2017年18期
張海艷++李軍++馬紅利
摘 要：該文介紹了在1：10 000基礎測繪實際生產過程中，以新疆1萬葉城實驗區作為實驗，通過在INPHO下進行實現快速空三加密、提取DTM、生產DOM、DSM；在DSM基礎上反生的等高線與傳統在JX4立體下采集等高線的方法相結合，高效、高精度的完成等高線采集工作，從而在很大程度上快速、高效的實現基礎測繪的生產。
關鍵詞：DTM DSM 反生等高線
中圖分類號：P23 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0082-05
Abstract： This article introduces the 1∶10 000 basic surveying and mapping， in the process of actual production in Xinjiang Yecheng 1∶10 000 experimental area as the experiment， through fast under the INPHO empty three encryption， extract DTM， production DOM， DSM； Born in DSM based on the contour and the traditional acquisition under JX4 three-dimensional contours combined method， high efficiency， high precision contour acquisition work.
Key Words： DTM； DSM； The raw contour
“十二五”期間，國家測繪地理信息局大力推進地理信息資源共享整合和互聯互通，完成了全國1∶10 000 基礎地理信息數據庫整合升級，基礎測繪項目是當前各級政府大力推進與實施的一項基礎性、前期性的工作。隨著社會和科技的不斷發展，傳統的技術路線、作業模式已經不能滿足現實的發展要求，因此為了減少人工的作業量和縮短生產作業周期、提升生產效率值、保證作業精度就必須要有一套科學的、行之有效的生產作業工藝流程和作業生產模式，只有這樣才能更有效的滿足當前的需要。
1 實驗基礎測繪生產工藝流程介紹
1.1 實驗基礎
該實驗以INPHO軟件為依托平臺，INPHO攝影測量系統是由世界著名的測繪學家Fritz Ackermann教授于20世紀80年代在德國斯圖加特創立，INPHO支持各種掃描框幅式相機、數字CCD相機、自定義相機、推掃式相機以及衛星傳感器獲取的影像數據的處理，其模塊化的產品體系使得INPHO極為方便地整合到其他工作流程中。
MATCH-AT基于先進而獨特的影像處理算法為用戶提供了高精度、高效率、高穩定性的航空三角攝影測量軟件。對于各種航空框幅式相機、數字框幅式CCD相機、推掃式ADS40相機甚至無人機承載的數碼相機等獲取的影像均可實現完全自動化的高效空三處理。對于沙漠、水域等紋理較差的區域都可實現自動、有效的連接點匹配。
MATCH-T DSM自動進行地形和地表提取，從航空或衛星影像中提取高精度的數字地形模型（DTM）和數字地表模型（DSM），為整個目標測區生成無縫模型。自動選擇最適影像進行智能多影像匹配，生成的DSM可以媲美LIDAR點云數據。
OrthoMaster是INPHO的一款為數字航片或衛片進行嚴格正射糾正的專業軟件。處理過程高度自動化，并且生產效率非常高效。既可以處理單景影像，也可同時處理測區內的所有影像。既支持DTM進行嚴格正射糾正，也可以基于平面模型進行糾正。與OrthoVista結合后可以生成正射鑲嵌圖。
OrthoVista是全球領先的生產鑲嵌勻色影像的專業軟件。利用先進的影像處理技術，對任意來源的正射影像進行自動調整、合并，從而生成一幅無縫的、顏色平衡的鑲嵌圖。全自動的拼接線查找算法可以探測人工建筑物，因而拼接線甚至是在城區依然可以有效地繞開建筑物，并可自動調整拼接線周邊羽化區域。可同時處理上萬張影像。
該文通過介紹在以上INPHO模塊下進行快速空三加密、提取DTM、生產DOM、DSM；在DSM基礎上反生的等高線與傳統在JX4立體下采集等高線的方法相結合，高效、高精度的完成等高線采集工作，來代替常規的部分操作流程，從而使1∶10 000基礎測繪更新的周期大大縮短，作業技術有了進一步的提高。
1.2 實驗概況與數據準備
區域概況：實驗區位于新疆維吾爾自治區西南部。南依昆侖山山脈，緊連塔克拉瑪干沙漠，總面積約2 162 km2。海拔約1 500～2 900 m，沖積扇綠洲區域分布有大量農田和居民地。地形南高北低，主要為山地和丘陵地。
數據準備：選取葉城南區域三個區域網的45幅圖等高距為10 m的高三區域作為研究區域，進行快速空三加密；選取45幅圖中的具有不同地貌特征的6幅圖作為反生等高線的研究區域。
1.3 實驗生產工藝流程介紹
基于航攝影像資料，參考其他資料，根據不同區域的地形特征、地形類別和精度要求等，采用相應的控制測量、快速空三加密、提取DTM、生產DOM、DSM；在DSM基礎上反生等高線；像片調繪，完成項目規定覆蓋范圍內數字正射影像、數字線劃圖和數字高程模型的生產。
以下為傳統基礎測繪生產工藝流程和該實驗基礎測繪生產工藝流程圖的詳細比較，見圖1、圖2。
2 實驗內容及方法
2.1 快速空三加密（用時6 h）
（1）在安裝目錄下點擊生成的圖標來啟動“Applications Master”新建工程，從相機編輯器導入已存在的相機文件，從
相片數：524。
（2）打開控制點編輯導入控制點，建立金字塔，量測控制點。
控制點的量測有兩種操作方式：先手工量測所有的地面控制點，然后啟動空中三角測量進行自動連接點提取。這個過程得出來的結果是絕對外方位元素。這個方法是傳統的方式并且推薦使用，為了要得到更好的自動連接點提取結果，最好先量測控制點并利用盡可能好的量測數據，如GNSS/IMU。在沒有量測控制點的情況下進行空三計算。在自動連接點提取和后處理之后得出的是比較穩定的連接點和相對外方位元素。如果手里有充足的地面控制點，建議不要使用這個流程。
注意：有時候如果需要手工量測大量地面控制點，利用迭代的方式量測控制點會很有幫助，首先自動提取連接點，然后手工量測4個焦點的控制點，然后后處理，之后控制點的位置只需做微調即可。
（3）在“Applications Master下的MATCH-AT”子菜單選擇Triangulation啟動空中三角測量連接點提取用時：50 min每張片子上至少有200個點，photo measure tool中查看空三結果（要在以下情況出現時進行后處理：點的附加量測；標準差設置改變；自動提取的連接點被中心量測。后處理也就是對前面的運行結果進行重新計算，它只會在測區中的點重新量測后或者平差參數改變。前面運行的結果會在后處理中被當作近似值利用，與新量測的點或者改變的參數進行測區平差）。
（4）抽希點有兩個關鍵的參數。
①Match-AT通常會在自動提取連接點的時候創建一些連接點蔟，即多個連接點距離很近，為了得到這個蔟中的最后的點，需要設置每個簇中連接點間的最小距離，在這個距離之內只保存一個點。
②剔除2度重疊點：因為2度重疊點只連接兩張像片，可信度較差，但這里有兩個選項，是選擇刪除全部2度重疊點還是要保留每個航帶頭尾兩張像片的2度重疊點。
2.2 生產DOM、提取DSM（用時7 h）
單片正射：（ 用時3 h，采用提取的dtm作為正射），正射裁切（勻色、拼接、標準分幅一次產生）orthovista用時3 h45 min；DSM提取（用時30 min），如圖4、圖5所示。
2.3 DSM反生等高線
地形類別為高山地。
JX4下立體采集等高線與Inpho反生曲線對比：基于立體影像的等高線檢查是一種最基本的檢測方法。經過檢測，實驗區的等高線數據全部符合精度要求。如圖6、圖7所示。
2.4 實驗結果及對比分析
根據前面對試驗區域研究分析得出，在INPHO下空三部分自動化程度較高，對于構架航線無需特殊設置及處理，同時經把空三加密數據在JX4下生成立體相對通過控制點和保密點檢測高程最大存在大約2 m的誤差，但在精度要求范圍內；在INPHO下DSM反生的等高線將其再次套合到影像上，對其進行檢查修側或對其中特別差的等高線再用傳統采集方法將其補充完整，由表1可知，在INPHO下進行1∶10 000基礎測繪明顯縮短了作業周期，減少了人工參與，大大縮短工期；對于此種由自動生成等高線與傳統檢查修側相結合方法制作的等高線完全可以滿足成果數據要求；INPHO數字攝影測量系統在DOM的生產上具有獨特的優勢，速度快、精度高，同時很好地解決了DOM影像的接邊難題，其次也很好地解決了影像的勻光、勻色難題。
3 結語
隨著計算機技術的不斷發展和成熟，從而帶動了數字制圖技術的發展，由于這一技術的發展，給測繪工作帶來了快捷和高效，其表現為提高了工作效率、縮短了制圖的周期，INPHO軟件是計算機發展的產物，它不僅使傳統的復雜作業流程更簡單化、自動化，而且使更多的人員從繁瑣的重復作業中解脫出來。但是由于目前還無法真正實現完全的全自動化處理，部分工作還需要人機配合完成。當然，隨著當今科學技術、生產技術及INPHO軟件的不斷發展與完善，相信定會有更好的作業方式應用于實踐的作業過程中，希望大家共同探討、共同學習。
參考文獻
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