一種基于PhotoMap的1∶10 000 DLG地貌修測方法

韓岳芳，曾超華，劉陽，趙前鑫

(浙江省測繪科學技術研究院，浙江 杭州 310000)

1 引 言

目前，基礎測繪快速更新地貌修測方法主要有以下幾種方式：一是基于JX4平臺立體修測地貌的方法[1]，該方法主要是利用影像數據、外業像控布點、數字空三加密，再建立體模型，利用立體模型對地貌變化部分人工立體采集修測[2]；二是基于航天遠景平臺立體修測地貌的方法，該方法與基于JX4平臺對地貌立體修測的方法相似，但航天遠景平臺相對靈活；三是基于地理信息數據圖庫更新生產平臺(GeoStereoA)立體修測地貌的方法，該平臺是在ArcGIS平臺上二次開發的一個模塊，利用影像數據、外業像控布點、數字空三加密，再建立體模型對地貌變化部分人工立體采集修測[3，4]，該方法可在基礎測繪快速更新數據庫上直接進行人工立體采集修測，是最常用的一種修測方法。

傳統的立體修測地貌的方法，雖然能滿足生產要求，但對于基礎測繪快速更新數據庫大數據量上進行修測[5]，存在緩沖慢、立體模型切換慢、存在經常死機情況，效率不高，勞動強度大等缺點。

浙江省1∶10 000基礎測繪快速更新項目，從傳統的更新推進到聯動更新[6]，根據收集的資料情況，更新內容和要求有所區別。當搜集到某一專項地理信息要素資料時，只對該專項要素進行更新；當收集到現勢性強，滿足更新要求的航攝影像、衛星影像資料時，可采用航空、航天攝影測量法；當地貌變化部分在兩個等高距內需在DLG編輯時參考立體進行修正，對變化大于兩個等高距需在立體模型中進行修測。

基于此，為提高效率，滿足更多應用需求，保障基礎測繪快速更新時效性。本文探討一種基于PhotoMap平臺上的立體地貌修測方法，總結出一套高效率、低勞動強度的生產方案。

2 軟件基礎及作業方法

2.1 軟件基礎

PhotoMap軟件是一款針對高分辨率航空航天影像[7]，在空中三角測量和DSM匹配完成后，使用攝影測量方法編輯生產DSM和DEM、制作DOM產品的半自動化生產軟件。具備DEM按鑲嵌線鑲嵌功能，鑲嵌線附近DEM做過渡處理，利用這一特性，自動匹配出DEM，人工整理修測后，可得到高精度DEM，輸出矢量數據，即可完成地形圖地貌修測。

2.2 生產流程

基于PhotoMap平臺下立體修測地貌，利用空中三角測量后的光學影像和自動匹配獲得的數字高程模型，導入空中三角測量成果構建立體模型，以加密區為單位建立立體模型，再根據自動匹配獲得DEM成果，在PhotoMap下進行立體檢核，輸出所需要的矢量數據。該方法區別于傳統的以航線為單位的生產模式，大大提高建立體模型的效率，縮短生產時間，減少人工立體修測工作量。其具體生產流程如圖1所示：

圖1 基于PhotoMap平臺下基礎測繪快速更新地貌修測的流程圖

3 試驗

3.1 試驗數據介紹

本文選取浙江省某市4種地形類別的地貌修測區域開展試驗，試驗數據有居民地區塊、開墾平整的土地區塊、采掘場區塊、路及附屬設施區塊。數據情況如表1所示。

表1 試驗數據情況

3.2 試驗結果及分析

(1)試驗結果

本文基于PhotoMap平臺的基礎測繪快速更新地貌。實驗修測區域分4個區塊：如圖2居民地區塊、圖3開墾平整土地區塊、圖4采掘場區塊和圖5路及附屬設施區塊。

圖2 居民地等高線修測對比情況

圖3 開墾平整土地等高線修測對比情況

圖4 采掘場等高線修測對比情況

圖5 路及附屬設施等高線修測對比情況

居民地區域：圖2(a)圖部分原始等高線和影像套合發現，此區域小山頭已經沒有，新建了很多居民地，因此需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法：本論文方法和傳統方法。圖2(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數據。圖2(c)棕色線為傳統方法修測后的曲線，與黑色曲線對比發現，略有偏差。但本論文方法輸出的等高線是基于高精度DEM，比傳統方法精度要高，實際作業時本論文方法比傳統方法進行區域逐區塊修測效率明顯要高。

開墾平整土地區域：圖3(a)圖部分原始等高線和影像套合發現，此區域小山頭已經沒有，大面積被開墾，因此需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法：本論文方法和傳統方法。圖3(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數據。圖3(c)棕色線為傳統方法修測后的曲線，與黑色曲線對比發現，近乎一致，后期檢核量少，實際作業時不用像傳統方法進行逐條曲線采集，而是批量生成，效率更高。

采掘場區域：圖4(a)圖部分原始等高線和影像套合發現，此區域局部被挖掘需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法：本論文方法和傳統方法。圖4(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數據。圖4(c)棕色線為傳統方法修測后的曲線，與黑色曲線對比發現，略有差異，需要后期人工少量檢核。實際作業時此類型區域傳統方法比較費時，在大面積作業時，采用本論文方法時前期效率高后期檢核快，整體上效率更高。

路及附屬設施等區域：圖5(a)圖部分原始等高線和影像套合發現，此區域因道路等設施的基建，需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法：本論文方法和傳統方法。圖5(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數據。圖5(c)棕色線為傳統方法修測后的曲線，與黑色曲線對比發現，近乎一致。實際作業時面對復雜的路網或者空間交匯的路網，或者山地高山地路網等設施時，傳統方法顧及因素多，修測效率慢。

綜上所述，基于PhotoMap平臺的自動匹配獲得DEM成果后輸出的等高線矢量數據，非常接近傳統立體修測的矢量數據，稍加人工立體檢核即可輸出矢量數據，效率高、用時少。

(2)修測效率對比

本文選取浙江省某市50 km2、100 km2、150 km2的變化區域進行地貌修測，分別采用傳統方法與本文方法進行生產試驗，試驗結果如圖6所示：

結果表明基于PhotoMap平臺下，各區塊地貌等高線修測效率明顯比傳統方法要高。從不同類別的區塊來看，采掘場和開墾平整土地區塊，在效率上能提高3～4倍，居民地、道路及附屬設施區塊能提高2倍左右。從作業區域面積來看，隨著作業面積增加，效率提高越明顯。

(3)等高線精度分析

等高線精度就是數字高程模型(DEM)內插高程點的精度。結果表明，基于本文方法內插高程點的插求精度優于傳統方法，試驗結果如表2所示。

表2 檢測點精度情況

結果表明基于PhotoMap平臺下，各種地形類別的等高線中誤差均滿足規范要求。同時，試驗結果與傳統地貌修測方法進行精度比較，結果表明，基于PhotoMap修測等高線精度優于傳統方法。

4 結 論

地貌修測是基礎測繪更新生產中的重要環節，生產煩瑣耗時。本文基于實際生產工作，介紹一種基于PhotoMap平臺的基礎測繪快速更新地貌修測方法。結果表明，基于PhotoMap平臺基礎測繪快速更新地貌修測有以下優點：建立體模型用時少；計算機不會出現報錯、死機、卡機等故障；部分精度更高；利用自動匹配獲得DEM成果后輸出的矢量數據，減少人工修測工作量；大面積作業時本方法更優。