淺述蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件在道路量測中的應(yīng)用

張 妍，朱嬋嬋江蘇省常州市測繪院，江蘇常州 213000

0 引言

蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件是在張祖勛院士指導(dǎo)下自主研究的無縫數(shù)字?jǐn)z影測量軟件，是對數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)更進(jìn)一步的發(fā)展，是基于網(wǎng)絡(luò)的交互、無縫數(shù)字影像測圖軟件，主要用于地物、地形的量測。

無人機(jī)航空攝影受天氣影響小，具有輕便靈活、反應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)，它不需要像傳統(tǒng)的航空攝影那樣辦理復(fù)雜的申請審批程序、不需要專用的起降機(jī)場、也不需要昂貴的導(dǎo)航通訊設(shè)備，可大大降低航空攝影的成本。經(jīng)過恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理，無人機(jī)航空攝影測量在大比例尺測圖（如1:1000）中已能滿足生產(chǎn)要求。為適應(yīng)低空數(shù)字?jǐn)z影測量的需求，我院引進(jìn)了蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件，這種扁平化、網(wǎng)絡(luò)化、集群化的全新作業(yè)平臺，充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源，作業(yè)人員只需采用“簡單、重復(fù)”勞動，不僅作業(yè)過程和作業(yè)速度具有重大突破，還對作業(yè)所需的人力、物力有了大幅度的節(jié)約和優(yōu)化。

1 工程概況

鎮(zhèn)泰高速公路鎮(zhèn)丹線為鎮(zhèn)江至丹陽段，總長為22.2km，沿設(shè)計(jì)中心線外擴(kuò)750m，測圖面積共計(jì)29.3km2。測區(qū)內(nèi)地形相對平緩，但由于建筑物密集，植被茂密，給測繪工作帶來了一定的困難。為滿足鎮(zhèn)泰高速公路鎮(zhèn)丹線設(shè)計(jì)的需要，江蘇省常州市測繪院承擔(dān)了該條公路的1：1000數(shù)字線劃圖（DLG）測繪。

2 數(shù)字線劃地形圖測繪

在確定道路選址范圍后，我們對全測區(qū)進(jìn)行了全野外像片控制點(diǎn)測量。由于項(xiàng)目工期緊張及飛行的具體情況，像控點(diǎn)的布設(shè)采用400m正方形格網(wǎng)布設(shè)，角點(diǎn)處周圍即作為像控點(diǎn)的采集區(qū)域。測區(qū)外圍凹凸處適當(dāng)增加像控點(diǎn)，采用DPGrid的平差模塊DPGrid.BA V1.0進(jìn)行平差解算，然后使用蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件進(jìn)行數(shù)字線劃地形圖測繪。

2.1 蘇武現(xiàn)代攝影測量軟件的測圖方法

測圖中，作業(yè)員移動鼠標(biāo)獲取地物平面位置（X，Y），系統(tǒng)會自動捕捉測標(biāo)位置的大致高程值Z值，調(diào)整光標(biāo)高度獲取地物的準(zhǔn)確高程值，在調(diào)節(jié)到合適位置輕點(diǎn)鼠標(biāo)就可測定點(diǎn)。

2.2 地物代碼與分層

蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件提供的符號庫代碼與國標(biāo)代碼相應(yīng)，通用性強(qiáng)，但也根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況添加符號。該軟件是根據(jù)代碼自動分層，即一個(gè)代碼即為一層，這也有助于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)出后進(jìn)行批量修改。

3 道路測繪

3.1 作業(yè)流程（見圖1）

圖1

3.2 經(jīng)驗(yàn)與體會

1）無需核線影像。由于無人機(jī)航片的姿態(tài)較差，難以獲得核線影像，若采用傳統(tǒng)的測圖軟件則可能無法進(jìn)行立體判測，但是蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件不僅無需生成核線影像，而且能自動、最優(yōu)地切換立體模型，減小了作業(yè)員的工作量，提高了效率；

2）兩種測圖模式。該軟件立體顯示具有“左右通道”與“紅綠色彩”兩種顯示模式可供任意選擇。由于我院在以前采用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)時(shí)電腦都配有了立體顯示卡，所以作業(yè)人員在使用蘇武軟件過程中仍舊采用了“左右通道”顯示模式。而且經(jīng)試驗(yàn)比較下來，在“左右通道”顯示模式下測圖影像要清晰很多，作業(yè)人員也容易適應(yīng)；

3）在選擇地物種類測圖時(shí)，該軟件不僅可按類別選擇，也可采用模糊查詢更方便快捷的選擇地物種類進(jìn)行測圖；

4）影像光滑。蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件能夠無限制放大影像，而不會出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象，這有利于量測一些細(xì)小、獨(dú)立的地物，如路燈、電桿等等；

5）無縫測圖。由于是無人機(jī)低空航片，航片像幅小，單個(gè)模型上覆蓋的地物十分有限，采用傳統(tǒng)的立體測圖軟件，需頻繁地手工切換模型，這無疑增加了作業(yè)人員的工作量，降低了效率。蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件具有無縫測圖功能，作業(yè)人員無須考慮立體模型和圖幅拼接問題，當(dāng)采集至相對邊緣時(shí)，系統(tǒng)將自動跳到下一個(gè)相對。而且采集過程中，作業(yè)人員可實(shí)時(shí)進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，看到其他作業(yè)人員的作業(yè)成果，并隨時(shí)對有疑問的內(nèi)容進(jìn)行交流和修改，減少中間流程，結(jié)束了傳統(tǒng)的“單兵作戰(zhàn)、重復(fù)返工”作業(yè)模式；

6）對作業(yè)員任意組合。一定范圍的地形數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程中，管理員通過對服務(wù)器進(jìn)行設(shè)置，可根據(jù)作業(yè)內(nèi)容和成果資料的緩急程度，有區(qū)別地、有選擇地分人、分幅、分區(qū)、分類進(jìn)行作業(yè)，迅速直接下達(dá)任務(wù)，使得大規(guī)模管理更加規(guī)范化、簡潔化，使作業(yè)效率大幅提高，此功能對于帶狀道路測繪顯得尤為突出；

7）數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與導(dǎo)出。作業(yè)員可將測量的結(jié)果或之前的矢量數(shù)據(jù)疊加在立體影像上，便于檢查遺漏的地物，并進(jìn)行地形圖修測、補(bǔ)測；

8）強(qiáng)大的編輯功能。蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件較以往的數(shù)字?jǐn)z影測量軟件在采集數(shù)據(jù)和中間轉(zhuǎn)換過程中有了很大的改進(jìn)；

9）采集數(shù)據(jù)的三維化。蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件采集的數(shù)據(jù)輸出的.dxf文件是3D數(shù)據(jù)，而之前的大多軟件測量出來的數(shù)據(jù)則需要經(jīng)過程序的處理才能夠達(dá)到這一效果和要求。對于時(shí)下來講，測量的數(shù)據(jù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅限于二維平面的要求，而是用三維建模的方式來反應(yīng)地面的真實(shí)情況，蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件輸出的3D數(shù)據(jù)就可以用于時(shí)下最流行直觀的creator建模，大大減少了建模時(shí)間和難度，使得采集的數(shù)據(jù)能生動客觀的反應(yīng)現(xiàn)勢地形，從而更易于一些地面要求的規(guī)劃和建設(shè)工作；

10）有時(shí)由于航飛方向問題，影像參考系和矢量窗口的顯示坐標(biāo)系不一致，但蘇武現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量軟件可以統(tǒng)一兩者坐標(biāo)系，并實(shí)現(xiàn)影像漫游，方便作業(yè)人員和質(zhì)檢人員檢查作業(yè)情況；

11）快速查看和檢查數(shù)據(jù)。測量的結(jié)果直接疊加在立體影像上，管理人員可隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)查看每個(gè)作業(yè)人員的生產(chǎn)進(jìn)度和工作狀態(tài)，及時(shí)對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行必要的修改。便于檢查遺漏的地物，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的可視化檢查。在進(jìn)行道路方案設(shè)計(jì)前進(jìn)行局部更新時(shí)用此功能也很方便。

3.3 精度分析

為了檢查立體所測DLG的精度，由獨(dú)立的外業(yè)工作人員采集了均勻分布的701個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)，并將其與內(nèi)業(yè)所測坐標(biāo)進(jìn)行了比對，地物點(diǎn)點(diǎn)位精度檢查230個(gè)點(diǎn)，中誤差為0.197米，地物點(diǎn)間距檢查156條邊，中誤差為0.214m，粗差6條，粗差率為3.8%，檢查高程點(diǎn)315個(gè)，中誤差為0.182m，均能滿足《公路勘測規(guī)范》 JTGC 10-2007的要求。該DLG的數(shù)學(xué)精度檢查統(tǒng)計(jì)表如表1。

表1 數(shù)學(xué)精度檢查統(tǒng)計(jì)表

3.4 無人機(jī)航空攝影的不足

由于飛行高度較低，相鄰相對的相幅較小，不僅降低了單位時(shí)間內(nèi)航空攝影的效率，難以進(jìn)行大面積航攝，而且增加了加密與測圖的工作量，降低了高程精度。

4 結(jié)論

隨著現(xiàn)代城市化的高速發(fā)展，社會對測繪行業(yè)的需求和要求也越來越高。無人機(jī)航空攝影測量憑借其機(jī)動靈活、經(jīng)濟(jì)高效、反應(yīng)迅速的特點(diǎn)，填補(bǔ)了傳統(tǒng)攝影測量在小范圍、大比例尺方面的空白，而蘇武數(shù)字?jǐn)z影測量軟件不僅在道路測繪上，可測繪符合精度要求的數(shù)字線劃圖，為道路設(shè)計(jì)提供各種比例精度可靠，現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)的數(shù)字產(chǎn)品，滿足道路設(shè)計(jì)的需要，而且還可以用于小范圍的地形更新，大大減少了飛行成本及飛行周期，更快速便捷的獲取優(yōu)質(zhì)的、實(shí)時(shí)的地形數(shù)據(jù)，為地面的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供最新最客觀的資料。

[1]劉奇志.低空攝影測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007.

[2]鄭團(tuán)結(jié).無人機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2006.