航測(cè)數(shù)字化地圖編繪技術(shù)研究

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

關(guān)鍵詞：航測(cè) 制圖 問(wèn)題 流程

中圖分類(lèi)號(hào)：P2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）08（c）-0131-02

1 產(chǎn)品模式

1.1 基本產(chǎn)品

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(hù)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(jiǎn)稱(chēng)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(hù)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(jiǎn)稱(chēng)為DLG（Digital Line Graphic）；（2）數(shù)字正射影像圖，簡(jiǎn)稱(chēng)為DOM（Digital Orthophoto Map）；（3）數(shù)字高程模型，簡(jiǎn)稱(chēng)為DEM（Digital Elevation Model）；（4）數(shù)字柵格地圖，簡(jiǎn)稱(chēng)為DRG（Digital Raster Graphic）。

1.2 復(fù)合產(chǎn)品

（1）數(shù)字影像地形圖（Digital Orthophoto Topographic Map）

以數(shù)字正射影像圖（單色或彩色）為基礎(chǔ)，疊加相關(guān)的數(shù)字線劃圖而產(chǎn)生的復(fù)合數(shù)字地圖產(chǎn)品。同時(shí)具有正射影像圖的精度高、信息豐富、直觀真實(shí)的特點(diǎn)和矢量數(shù)據(jù)保存著要素的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息的特點(diǎn)，可以為各種用戶(hù)提供地形信息和最新空間實(shí)體信息，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要。

（2）數(shù)字影像地面模型（Digital Orthophoto Ground Model）

以數(shù)字正射影像圖（單色或彩色）為基礎(chǔ)，疊加相關(guān)的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的復(fù)合數(shù)字模型產(chǎn)品。具有正射影像圖的基本特征和立體突出顯示地表的起伏形態(tài)的特點(diǎn)，可為用戶(hù)提供直觀地表三維景觀，可用于工程規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（3）數(shù)字影像專(zhuān)題圖（Digital Orthophoto Thematic Map）

以數(shù)字正射影像圖（單色或彩色）為基礎(chǔ)，疊加相關(guān)的專(zhuān)題矢量數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的復(fù)合數(shù)字地圖產(chǎn)品。同時(shí)具有正射影像的基本特征和突出表達(dá)各種不同專(zhuān)題地圖信息的特點(diǎn)，可以為各種用戶(hù)提供直觀信息和與之相關(guān)的豐富的背景信息，滿(mǎn)足各專(zhuān)業(yè)部門(mén)對(duì)專(zhuān)題圖的需要。

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(shí)按要素分類(lèi)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(gè)像元由行列號(hào)確定它的位置，且具有表達(dá)實(shí)體屬性的類(lèi)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(jiǎn)單，空間數(shù)據(jù)的疊加簡(jiǎn)便，易于進(jìn)行空間分析，相對(duì)來(lái)說(shuō)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(shí)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(gè)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(cè)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(lèi)型、行政區(qū)劃、經(jīng)濟(jì)信息等；元數(shù)據(jù)，說(shuō)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(cè)數(shù)字成圖相關(guān)流程研究

基于航測(cè)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(yàn)收?qǐng)?bào)告等應(yīng)收集齊全；對(duì)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(mǎn)、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(dòng)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(duì)定向可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，人機(jī)交互完成絕對(duì)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(mǎn)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(cè)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(gè)像對(duì)的數(shù)據(jù)必須接邊，自動(dòng)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(cè)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(xiàng)、屬性值正確；利用DEM數(shù)據(jù)，采用微分糾正法對(duì)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(yàn)收。

3.5 元數(shù)據(jù)制作

可由相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算輸入各屬性項(xiàng)中，無(wú)法自動(dòng)輸入的內(nèi)容由人工輸入。

4 航測(cè)數(shù)字化成圖相關(guān)問(wèn)題分析

4.1 數(shù)據(jù)采集應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）嚴(yán)格按照所建立的地形圖要素分類(lèi)與代碼采集

采集作業(yè)和檢查時(shí)，不應(yīng)只重視地物、地形描繪的錯(cuò)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(cuò)誤將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的屬性錯(cuò)誤，層碼錯(cuò)誤也是原則性錯(cuò)誤。

（2）地物采集原則

地物采集時(shí)應(yīng)分清主次，注意側(cè)重，遵循先高級(jí)后低級(jí)、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(wèn)題。

（3）地物采集方法

1）地物共點(diǎn)時(shí)，次要地物點(diǎn)服從主要地物點(diǎn)，采集次要地物時(shí)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(shí)，可先捕捉房屋點(diǎn)再采集。2）地物共線時(shí)，線方位重合一致。比如常見(jiàn)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(shí)地物間不一定能共線，可采用捕捉的方法來(lái)采集或用線拷貝的方法來(lái)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(shí)處理。3）面狀地物應(yīng)閉合。比如房屋、地類(lèi)界等。房屋一般采集時(shí)對(duì)于不同層數(shù)的房屋是分開(kāi)采集的，采集時(shí)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(shí)設(shè)置捕捉狀態(tài)，避免點(diǎn)位偏移，對(duì)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(shí)應(yīng)注意的問(wèn)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(gè)數(shù)字文件使用，對(duì)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(hào)或線隨意進(jìn)行拷貝，圖面上雖然檢查不出問(wèn)題，但實(shí)際其高程值是錯(cuò)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(shí)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(cuò)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(shí)，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)。

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