信息化航空攝影測量系統關鍵技術研究

趙世軍　毛久常

信息化測繪是制圖發展過程中的一個必然趨勢，也是實現測繪進步的一個重要步驟，從提供地圖的單一服務轉向提供地理信息的綜合服務。本文探討了航空攝影測量在網絡環境信息化建設過程中的焦點問題，如自動化解算能力問題、圖庫的一體整合、內外業一體化的實現以及生產過程中質量管理的開展問題等，以期為同行業提供參考。

信息化測繪;航空攝影測量;質量控制

相關研究表明國內的測繪行業經歷了從傳統測繪體系改造到數字化測繪技術體系形成的兩個發展階段。其中測繪行業中的數字化測繪技術已經被各行各業大量使用，例如遙感技術、GIS技術、導航衛星以及攝影測量等技術，制作了各種制圖產品（“4D產品”），如數字柵格圖（“DRG”）、數字線劃圖（“DLG”）、正射影像圖（“DOM”）和數字高程模型（“DEM BENT”），一般稱為地圖數字化。隨著網絡建設、智慧城市、云計算、智能生產等技術的逐漸更新發展，傳統的測繪技術已經無法順應時代變化。在信息時代下，4D產品在應用過程中逐漸出現缺陷，特別是在以下領域：第一，傳統的4D產品生產要求和標準主導是測繪部門，測繪部門的相關工作人員很少考慮到其他部門的地理信息需求，而對大多數用戶來說，它們只滿足其需求的20%左右，這就造成了以下問題：單一的測繪產品以及重復測繪的現象;第二，傳統的測繪技術十分落后，容易因個人因素對4D產品的質量造成負面影響，同時生產產品的更新時間比較長，更新情況不良，同時需要投入大量的人力資源，在緊急情況下難以滿足使用需要。對于大部分的作業生產企業來講，由于生產4D產品的技術非常領先，需要數字化的手段收集信息，以至于缺少可以支持應用程序的技術軟件，導致測繪單位在滿足社會需要方面的效率降低。造成這種情況的原因主要有以下幾個方面：第一，在單一計算機作業模式下，生產的效率較低。隨著航攝設備的發展，收集的數據數量不斷增加，單一計算機的操作效率低下，應用大規模的網絡管理生產模式已成為不可避免的發展趨勢;第二，收集和編輯的平臺相互分離。目前的攝影測量模式通常是孤立的工作模式，因此無法同時進行收集和編輯工作，這就對產品的效率和質量產生重大影響;第三，內業生產工作和外業生產工作相分離。目前，內外業生產的攝影測量系統沒有相配套的軟件，數字測繪系統通常使用“調繪片”的操作模式，這就將工作分成兩部分。內業和外業工作人員難以準確描述要繪制的內容，由于外業工作時會出現漏繪、多繪等測繪情況，導致外業人員不能提供完整的信息數據;第四，沒有健全的產品生產質量控制體系。現在的攝影測量技術發展緩慢，不能夠支撐產品生產過程的質量控制。目前的攝影測量不足以有效地控制生產過程的質量，那么生產質量的控制在很大程度上取決于工作人員的自我檢查，在生產過程中的不同階段結束后需要及時進行工作檢查，導致工人大量的返工，造成人力、財力資源的大量浪費，并且因為在產品生產過程中沒有完全的質量控制措施，并且受到內外業工作分離的影響，造成了一系列質量控制方式過于形式化，本質上還是一個效率低下的質量管理系統，因此難以客觀地評估問題，這也造成了一些問題，例如缺乏明確的質量評估基礎以及工作人員對質量的認識不足。

信息化航測體系的形成，需要結合完整的數字導航系統，是一種在數字化航測體系的基礎上形成的多種學科的綜合產物，通過改進網絡基礎設施確保現有設備的充分互連。通過對空三解算、DEM/DOM生產過程以及放寬內業生產原始圖像、全球定位系統數據和IMU信息要求的優化，推動生產效率的進步。建立一個靈活和開放的制圖系統，將采編和圖庫結合起來，并根據規范性要求，改變傳統的測繪模式，以便制作不同比例的地圖，在建立開放和適合“大數據時代”要求的制圖系統的同時，建立了DLG產品空間數據庫;將內業生產過程納入外業生產過程中，以內外業生產分離問題;在操作過程中通過改變生產管理系統和過程，控制產品質量，并對生產過程隨時進行監測，并及時向上反饋信息，對生產過程進行動態掌控和監控，能夠改進數字化航測體系，推動數字化航測向信息化方向轉變。

在數字化背景下，各個測繪企業的主要工作內容是建立局域網，這給各個測繪院和產品生產過程之間的數據交流帶來了困難。在質量管理過程中提高了通過生產質量檢驗服務的難度。下面將會對新網絡系統的特征進行具體分析：第一，工作模式選擇方面主要是使全院使用同一個網絡，通過一個域管理模式，中心機房可以確保各分院之間的數據協調交流，同時確保其數據的相對獨立性;第二，為了保證網絡系統的安全操作可以制訂針對服務器端部的安全策略;第三，網絡服務器需要配有一種數據備份軟件，以便在系統受損時能夠恢復基本的業務系統。并快速修復人為錯誤刪除的數據;第四，當服務器中斷時，提供雙機熱備份，操作自動轉到另一服務器，而客戶端軟件不需要進行修改。

信息化航測服務軟件系統升級的目的是為了建立一個基于高性能并準確計算的遙感和航測數據處理平臺。 主要使用到的軟件是Inpho數字攝影測量系統，并且互補一些攝影測量工作站，從而用于建立完整圖像覆蓋的中央數據處理系統。下面將會對該系統的優點展開具體分析：傳統的三加密技術相比較，該系統的空三加密技術具有先進性、高效性和全自動化的特點，能夠處理大量的水、沙漠等區域，并且具有很強的同名點自動匹配能力。可以對膠片、數字框架、數字照片、近攝影測量數據和傾斜攝影測量數據進行處理工作。該系統的空三加密和二次平差工作可以在任意尺寸、形狀和重疊區域內完成，并且可以根據參數自動調整GPS和IMU數據的平移和漂移，從而使得數據的處理工作能夠快速完成。

在數字化攝影測量系統中，最常見的現象就是采編分離，數據采集系統是以測圖設計為導向的，沒有同步處理地理信息屬性和地形關系的功能，也不能完美的與現有地理數據兼容，另外，其數據結構較為獨特，編輯功能比較落后;在獲取系統和編輯系統之間的數據轉換導致數據的準確性不足、信息容易丟失、總體效率低、管理費用增加。在數字式攝影測量系統中，繪制地圖的工作是按照固定標準進行的，這些標準大大保證了結果的質量和可靠性，然而，在“大數據”時代背景下，原始數據的地形代碼不能夠滿足新的國家標準，審查和縮編的工作量更大，所收集的信息范圍比較小，圖表符號不足以滿足非制圖行業用戶的需要。因此，想要解決這一問題，就需要建立圖庫一體化的編輯與制圖系統。

采編一體化提供了從航片或衛星圖像獲取三維地物數據的采集和編輯的功能，大大提高了數據編輯的效率和準確性。另外，DOM和DLG數據可以作為參考，以便于對獲取對象進行定性和補充測量。符號庫系統可以通過優化來收集適合不同用戶需要的數據信息。

傳統的測繪一般只是包含地理信息系統數據的收集，進而編制制圖數據，按照兩條路線得出兩套結果的模式開始生產。以及同時管理兩套數據，以解決在監測過程中發現的質量問題。圖庫一體化的實施，如果GIS和編輯制圖數據的一體化，按照一套數據、兩個結果的生產模式，能夠在實現GIS信息數據收集的基礎上，快速的制圖。除此之外，圖庫一體化不會對空間實體的位置產生依賴，而是利用制圖規則來實現最終的效果，制圖要求是在不對數據庫的數據位置做出改變的情況下執行的，但也遵守了規則和自由編輯。通過實現采編一體化與圖庫一體化，收集和編輯立體三維數據，表明了制圖和繪圖工作同步進行。除此之外，通過對符號庫系統和制圖規則的優化完善，擴大了地理數據的應用和獲取，制圖結果得到豐富，并且根據“大數據”時代的要求，健全了地理數據采編和制圖系統。

想要促進航測生產效率與質量的進一步提高，就需要做到內外業生產一體化，其核心技術以PDA為航測外業調繪技術。這項技術的應用有利于改進生產工藝，降低運營成本，從而推動內外業生產的一體化建設。

事實上，現階段的質量控制制度所使用的控制方式主要是進行事后的質量控制，這就減少了對生產過程中質量的控制，降低了實施的力度，如果在此期間發現了問題，那么所能采取的解決方式只有返工，同時，對質量檢查結果進行統計分析的方法不完善，無法客觀地衡量操作者的工作水平。想要解決這一問題就要落實以下幾個方面內容：使用以質量數據庫為基礎的實時質量控制技術，分階段和分順序的數據質量控制方式，制定健全的質量評估標準，以及提高操作者對質量的認識。質量數據庫的基礎是航測生產過程的建模，在生產過程中提供質量控制要素和控制方法，質量檢查是生產鏈中的一個環節，自我檢查、相互檢查、過程數據審查、結果數據審查和生成過程的整合，使質量檢查員能夠在生產過程中查閱操作數據和檢查結果。使用質量數據庫能夠客觀的進行質量的評估工作，管理人員也可以有效的監測生產過程，通過在質量檢查和生產質量檢查之間建立堅實的聯系以及提高業務的透明度，大大推動考績制度的實施。

信息化航空攝影測量系統的發展和進步，使網絡基礎設施、軟件平臺、生產過程和質量管理系統更加現代化，從而得以在網絡范圍內開展生產活動。大幅度提高自動化數據處理能力，進一步加強質量控制，實現內外業與采編、圖庫的一體化。然而，該系統在生產技術和工藝方面存在一些問題和不足。在生產技術和工藝方面，盡管引進了更先進的軟件，但諸如自動濾波等技術系統還沒有得到足夠的改進，也不能合理和有效地處理云、陰影和特殊的地形形狀，這些工作的開展還需要相關工作人員來完成。除此之外，在交換制圖數據方面，需要交換制圖數據格式和CAD制圖數據格式，并將基礎地理信息制圖數據有機地與部門數據結合在一個CAD制圖環境中，這有利于為其他部門使用基礎地理信息數據提供便利。

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Informationized surveying and mapping is an inevitable trend in the development of cartography and an important step in the progress of surveying and mapping， from a single service providing maps to a comprehensive service providing geographic information. This article discusses the focus issues of aerial photogrammetry in the construction of network environment informatization， such as the problem of automatic calculation ability， the integration of the library， the realization of the integration of internal and external industries， and the development of quality management in the production process. Industry provides reference.

informational surveying and mapping; aerial photogrammetry; quality control