航測數(shù)字化地圖編繪技術(shù)研究

黃玉英 宋華明 張青梅

摘 要:本文筆者基于多年從事航測制圖編輯的相關(guān)工作經(jīng)驗,以航測制圖及生產(chǎn)中的相關(guān)問題為研究對象,論文首先分析了航測數(shù)據(jù)的產(chǎn)品模式,進(jìn)而相信闡述了航測數(shù)字成圖的相關(guān)流程,進(jìn)而探討了航測數(shù)字成圖相關(guān)問題,全文是筆者長期工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華,相信對從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞:航測制圖問題流程

中圖分類號:P28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0037-02

1 產(chǎn)品模式

根據(jù)目前基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和用戶的需要,基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品主要包括以下四種基本模式:數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字正射影像圖(DOM)、數(shù)字柵格地圖(DRG)、數(shù)字高程模型(DEM),簡稱為“4D”。這些產(chǎn)品可根據(jù)需要以數(shù)字和模擬二種形式提供。根據(jù)用戶的需要可形成復(fù)合產(chǎn)品,如數(shù)字線劃圖與數(shù)字正射影像圖疊加可形成數(shù)字影像地形圖。

(1)數(shù)字線劃圖,簡稱為DLG(Digital Line Graphic)是地形圖上基礎(chǔ)要素信息的矢量格式數(shù)據(jù)集,其中保存著要素的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息。

數(shù)字線劃圖可滿足各種空間分析要求,與其他信息疊加,可進(jìn)行空間分析和決策。

(2)數(shù)字正射影像圖,簡稱為DOM(Digital Orthophoto Map)。

是利用數(shù)字高程模型對掃描處理后的數(shù)字化的航空像片或遙感影像,逐像元進(jìn)行輻射糾正、微分糾正和鑲嵌,按標(biāo)準(zhǔn)分幅的地形圖范圍進(jìn)行裁切生成的影像數(shù)據(jù),帶有公里格網(wǎng)和內(nèi)、外圖廓整飾和注記的影像平面圖,具有地圖的幾何精度和影像特征。

(3)數(shù)字高程模型,簡稱為DEM(Digital Elevation Model)。

是在高斯投影平面上規(guī)則或不規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)(X,Y)及其高程(Z)的數(shù)據(jù)集。為控制地表形態(tài),可配套提供離散高程點(diǎn)數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)字柵格地圖,簡稱為DRG( Digital Raster Graphic)。

是以柵格數(shù)據(jù)格式存儲和表示的地圖圖形數(shù)據(jù)文件。

2基本特征

2.1 數(shù)據(jù)格式

基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式主要分為矢量和柵格二種,數(shù)字線劃圖為矢量數(shù)據(jù)集,每一地理要素分別采用點(diǎn)、線、面描述其幾何特征,并賦予屬性,同時按要素分類分為若干數(shù)據(jù)層,提供地理信息系統(tǒng)做空間檢索、空間分析使用。數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字柵格地圖為柵格數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是像元陣列,每個像元由行列號確定它的位置,且具有表達(dá)實體屬性的類型或值的編碼。

矢量數(shù)據(jù)能全面地描述地表目標(biāo),可隨機(jī)的進(jìn)行數(shù)據(jù)選取和顯示,與其它信息疊加,可進(jìn)行空間分析、決策。具有嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)量小,可完整地描述數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系,便于深層次分析,輸出質(zhì)量好,數(shù)據(jù)精度高,但其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高。柵格數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單,空間數(shù)據(jù)的疊加簡便,易于進(jìn)行空間分析,相對來說圖形數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)和信息量受像元大小的限制。

2.2 基本內(nèi)容

考慮到基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)采集時間和產(chǎn)品的提供周期,基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)可分為三個層次:第一層次分為核心地形要素;第二層次為在核心地形要素的基礎(chǔ)上,根據(jù)各地不同的需要,選取更多的其它要素(可選要素);第三層次為全部地形圖要素(全要素)。

矢量數(shù)據(jù)的基本內(nèi)容:大地控制測量數(shù)據(jù)(包括平面控制點(diǎn)、高程控制點(diǎn)、天文點(diǎn)、重力點(diǎn))、水系及附屬設(shè)施、建筑物及附屬設(shè)施、交通運(yùn)輸與管線設(shè)施、境界、地表覆蓋、地貌。

柵格數(shù)據(jù):DEM格網(wǎng)數(shù)據(jù),格網(wǎng)間距5m或12.5m;DOM影像數(shù)據(jù),地面分辨率為1m;DRG圖形數(shù)據(jù),分辨率不低于250dpi。

文本數(shù)據(jù):地名數(shù)據(jù),含地名位置、類型、行政區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)信息等;元數(shù)據(jù),說明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信息,是數(shù)據(jù)自身的描述信息。

3航測數(shù)字成圖相關(guān)流程研究

基于航測的空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程如圖1所示。

3.1 資料準(zhǔn)備

航攝資料如航攝底片、控制點(diǎn)資料、相關(guān)的地形圖、航攝機(jī)鑒定表、航攝驗收報告等應(yīng)收集齊全;對影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量和控制點(diǎn)質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行分析,檢查航攝儀參數(shù)是否完整等。

3.2 影像掃描

根據(jù)航攝底片的具體情況,設(shè)置與調(diào)整掃描參數(shù),使反差適中、色調(diào)飽滿、框標(biāo)清晰,灰度直方圖基本呈正態(tài)分布,掃描范圍應(yīng)在保證影像完整(包括框標(biāo)影像)的前提下盡可能地小,以減少數(shù)據(jù)量。影像掃描分辨率根據(jù)下面公式確定。

影像掃描分辨率R=地面分辨率/航攝比例尺分母。

3.3 定向建模

自動搜尋框標(biāo)點(diǎn),放大切準(zhǔn)框標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)定向,對定向可由計算機(jī)自動完成,人機(jī)交互完成絕對定向如不符合要求,需重新定向,直至符合限差要求。

檢查定向精度,需滿足要求,完成定向后需檢查坐標(biāo)殘差。

3.4 數(shù)據(jù)采集

(1)立測判讀采集,需嚴(yán)格切準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn),要求按中心點(diǎn)、中心線采集的要素,其位置必須準(zhǔn)確,點(diǎn)狀要素準(zhǔn)確采集其定位點(diǎn),線狀要素上點(diǎn)的密度以幾何形狀不失真為原則,密度應(yīng)隨著曲率的增大而增加。每個像對的數(shù)據(jù)必須接邊,自動生成的匹配點(diǎn)、等視差曲線或大格網(wǎng)點(diǎn)、內(nèi)插的小格網(wǎng)點(diǎn)均需漫游檢查,保證其準(zhǔn)確性,為提高DEM精度,需人工加測地形特征點(diǎn)、線和水域等邊界線。

(2)采集的數(shù)據(jù)應(yīng)分層,進(jìn)行圖形和屬性編輯,矢量數(shù)據(jù)線條要光滑,關(guān)系合理,拓?fù)潢P(guān)系正確,屬性項、屬性值正確;利用DEM數(shù)據(jù),采用微分糾正法對影像重采樣獲得DOM數(shù)據(jù)。

(3)DEM和DOM數(shù)據(jù)需進(jìn)行單模型數(shù)據(jù)拼接,檢查拼接處接邊差是否符合要求;同樣矢量數(shù)據(jù)接邊應(yīng)符合要求,各屬性值要一致,任何不符合要求的數(shù)據(jù)均需重新采集,修改正確的數(shù)據(jù)按圖幅裁切,生成最終的以幅為單位的數(shù)據(jù),提供檢查和驗收。

3.5 元數(shù)據(jù)制作

可由相應(yīng)的專業(yè)軟件進(jìn)行計算輸入各屬性項中,無法自動輸入的內(nèi)容由人工輸入。

4航測數(shù)字化成圖相關(guān)問題分析

4.1 數(shù)據(jù)采集應(yīng)注意的問題

(1)嚴(yán)格按照所建立的地形圖要素分類與代碼采集。

采集作業(yè)和檢查時,不應(yīng)只重視地物、地形描繪的錯漏,還要重視層碼選擇的正確性。層碼的選擇決定了所描繪地物地貌的屬性,層碼選擇錯誤將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的屬性錯誤,層碼錯誤也是原則性錯誤。

(2)地物采集原則。

地物采集時應(yīng)分清主次,注意側(cè)重,遵循先高級后低級、先主后次的原則,保證主要目標(biāo)的完整性,避免只追求地圖成圖效果和采集速度而忽視地圖目標(biāo)完整性的問題。

①先主后次的原則。

在采集線性地物時,應(yīng)先采集線性地物正線,保證正線的完整,后采集站線。在采集高壓線時,應(yīng)先采集貫通線路,再采集通向居民區(qū)的支線。

②先高級后低級的原則。

在采集河流時,應(yīng)先采集主河流,保證其完整,再采集支河流。將其采集成一個多邊形,或者是在采集主河流的時候拐到支河流上去了,雖然地圖表達(dá)效果一樣,但在地理意義上將兩條彼此獨(dú)立的河流在概念的表達(dá)上混淆了。

在采集高壓線時,應(yīng)先采集35kV高壓線路,保證其完整,再采集10kV高壓線路,而不能在采集35kV高壓線路時直接拐到10kV線路上去。

(3)地物采集方法。

①地物共點(diǎn)時,次要地物點(diǎn)服從主要地物點(diǎn),采集次要地物時可采用捕捉主要地物點(diǎn)的方法采集。如房屋與圍墻共點(diǎn),先采集房屋,在采集與房屋共點(diǎn)的圍墻時,可先捕捉房屋點(diǎn)再采集。

②地物共線時,線方位重合一致。比如常見的路邊緣與坎邊線重合等情況,由于采集誤差的存在,采集時地物間不一定能共線,可采用捕捉的方法來采集或用線拷貝的方法來復(fù)制,保證共線。但由于有的采集軟件功能有限,也可以重復(fù)采集,待編輯時處理。

③面狀地物應(yīng)閉合。

比如房屋、地類界等。房屋一般采集時對于不同層數(shù)的房屋是分開采集的,采集時房屋應(yīng)采用閉合功能,構(gòu)成面狀,相關(guān)聯(lián)的建筑物采集時設(shè)置捕捉狀態(tài),避免點(diǎn)位偏移,對重疊邊重復(fù)采集以使房屋閉合,也構(gòu)成面狀。

4.2 圖形編輯及檢查時應(yīng)注意的問題

(1)保證高程精度。

以往的線性地物用圖僅僅把數(shù)字地圖作為一個數(shù)字文件使用,對高程要求不嚴(yán)格,因此也養(yǎng)成了許多不好的作業(yè)習(xí)慣,比如把帶高程的符號或線隨意進(jìn)行拷貝,圖面上雖然檢查不出問題,但實際其高程值是錯誤的。因此應(yīng)養(yǎng)成良好的作業(yè)習(xí)慣,保證地理要素的高程都是其真實高程。

(2)重視屬性精度和邏輯一致性檢查。

要保證各采集要素和編輯注記層使用的正確性,不要錯層、多層或漏層。要注意檢查各層是否有重復(fù)的要素;檢查有向點(diǎn)、有向線的方向是否正確;檢查面狀要素是否封閉,閉合關(guān)系是否正確;檢查要素的結(jié)點(diǎn)匹配關(guān)系是否正確;不同層的公共邊是否嚴(yán)格重合等。在最后出圖時,應(yīng)使用遮掩,避免使用交斷,以免破壞各元素的完整性及屬性關(guān)系。以上這些都是目前線性地物用圖生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

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