可量測(cè)牌匾標(biāo)識(shí)的生成方法與應(yīng)用研究

劉艷巍,杜明義,李石磊,劉函仲

(北京建筑大學(xué)“現(xiàn)代城市測(cè)繪”國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100044)

可量測(cè)牌匾標(biāo)識(shí)的生成方法與應(yīng)用研究

劉艷巍?,杜明義,李石磊,劉函仲

(北京建筑大學(xué)“現(xiàn)代城市測(cè)繪”國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100044)

牌匾標(biāo)識(shí)作為一類(lèi)城市部件是城市管理中不可缺少的部分，特別是規(guī)范統(tǒng)一的牌匾可以美化市容、方便調(diào)查與后期管理。以西城區(qū)牌匾普查項(xiàng)目為例分別介紹了以移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)為工具在牌匾數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)建庫(kù)與入庫(kù)處理方法的研究以及生成的可量測(cè)牌匾標(biāo)識(shí)在牌匾數(shù)據(jù)規(guī)范中的應(yīng)用。最后還闡述了西城區(qū)在牌匾尺寸規(guī)范試點(diǎn)工作中所取得的成果。

牌匾標(biāo)識(shí)；移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)；可量測(cè)

1 引 言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展,各類(lèi)商鋪的牌匾樣式和數(shù)量不斷增加,與此相應(yīng)的對(duì)這些商鋪牌匾的管理工作問(wèn)題也隨之出現(xiàn)。許多城市特別是大中型的城市牌匾數(shù)量越來(lái)越多,給管理工作帶來(lái)了一定的難度,本項(xiàng)目就是根據(jù)這一特點(diǎn)將大量的牌匾采集并數(shù)字化,方便后期的管理。如此大數(shù)量的牌匾采集工作如果用傳統(tǒng)的測(cè)量方法要消耗很多人力物力,所以本次采集依據(jù)高效快捷的MMS移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng),這就使得外業(yè)采集工作更加精細(xì)化,同時(shí)也做到了短時(shí)間內(nèi)將大量的牌匾數(shù)據(jù)數(shù)字化。接下來(lái)就是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的應(yīng)用,規(guī)范和更新了部分牌匾數(shù)據(jù),為城市管理提供幫助。

2 可量測(cè)牌匾標(biāo)識(shí)及其采集的原理

2.1 可量測(cè)牌匾標(biāo)識(shí)

可量測(cè)的牌匾標(biāo)識(shí)是可量測(cè)的實(shí)景影像中的一種目標(biāo)部件,所謂可量測(cè)的實(shí)景影像是指一體化集成融合管理的時(shí)空序列上的具有像片絕對(duì)方位元素的航空、航天、地面立體影像的統(tǒng)稱。它不僅直觀可視,而且通過(guò)相應(yīng)的應(yīng)用軟件、插件和API讓用戶按照其需要在其專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行直接瀏覽、相對(duì)測(cè)量、絕對(duì)定位解析測(cè)量和屬性注記信息挖掘能力,為各個(gè)領(lǐng)域提供了廣泛的應(yīng)用[1]?？闪繙y(cè)的實(shí)景影像可以方便地完成地物的位置坐標(biāo)和幾何尺寸的計(jì)算。牌匾寬度的測(cè)量結(jié)果如圖1所示:

可量測(cè)的牌匾標(biāo)識(shí)中牌匾位置坐標(biāo)的計(jì)算包括三步:①利用車(chē)載組合導(dǎo)航模塊獲取載體中心當(dāng)前坐標(biāo)；②根據(jù)檢校參數(shù)計(jì)算出CCD圖形的位置和姿態(tài)(攝影測(cè)量中的外方位元素)；③利用CCD立體像對(duì)計(jì)算牌匾的空間坐標(biāo):其數(shù)學(xué)模型如式(1)

圖1 牌匾寬度的測(cè)量結(jié)果

2.2 牌匾數(shù)據(jù)采集原理

移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)是當(dāng)今測(cè)繪界最為前沿的科技之一,代表著未來(lái)電子地圖測(cè)制領(lǐng)域的發(fā)展主流,能夠提供按需測(cè)量的空間信息服務(wù)。移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的基本原理是綜合運(yùn)用GPS衛(wèi)星定位、航位推算、移動(dòng)近景攝影測(cè)量等尖端技術(shù),在機(jī)動(dòng)車(chē)上裝配全球定位系統(tǒng)(GPS)、CCD圖像傳感器、視頻圖像傳感器、工控計(jì)算機(jī)以及航位推算裝置等精密的儀器設(shè)備,在車(chē)輛高速行進(jìn)之中,以近景攝影測(cè)量的方式,快速拍攝道路及道路兩旁地物的立體影像,這些影像連同車(chē)載平臺(tái)的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)一起,按時(shí)間同步關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)在車(chē)載計(jì)算機(jī)之中,具體做法是在車(chē)輛行進(jìn)過(guò)程中,由一個(gè)同步器裝置實(shí)時(shí)給工控機(jī)及CCD相機(jī)發(fā)送指令,同時(shí)采集實(shí)地影像、記錄實(shí)時(shí)車(chē)載平臺(tái)的姿態(tài)及GPS時(shí)間。外業(yè)采集完成之后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出,利用專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理軟件,經(jīng)過(guò)一系列集成處理,可計(jì)算得出每一組CCD相機(jī)所拍攝的近景影像所處的坐標(biāo)、車(chē)輛的姿態(tài)等參數(shù)形成一個(gè)參數(shù)文件[4].有了這些起算值后,我們就可以對(duì)目標(biāo)地物如電線桿,商鋪牌匾,行道樹(shù)等地物進(jìn)行測(cè)量,包括地物的坐標(biāo),一些相關(guān)幾何要素測(cè)量,如電線桿的高度,牌匾的寬度,路寬、橋高、坡度和轉(zhuǎn)彎半徑等等,同時(shí)也可獲取相應(yīng)的地物屬性數(shù)據(jù)(如牌匾所在地址,商鋪的名稱等)。本次對(duì)沿街牌匾數(shù)據(jù)的采集主要是利用移動(dòng)測(cè)量車(chē)來(lái)完成的。移動(dòng)測(cè)量車(chē)車(chē)頂采集裝置如圖2所示:

圖2 移動(dòng)測(cè)量車(chē)車(chē)頂采集裝置

3 牌匾數(shù)據(jù)外業(yè)采集

3.1 數(shù)據(jù)作業(yè)流程

(1)行車(chē)路線規(guī)劃:根據(jù)測(cè)區(qū)的道路走向、是否有單行線、路口轉(zhuǎn)彎情況制定最優(yōu)的行車(chē)路線,避免因路線設(shè)計(jì)不合理造成大量的冗余數(shù)據(jù)產(chǎn)生。詳細(xì)的行車(chē)路線制定應(yīng)具體到各個(gè)工程,包括工程起始點(diǎn)、所經(jīng)過(guò)的路段、工程終點(diǎn)。這里需要注意的是MMS需在工程起始點(diǎn)進(jìn)行初始化,終點(diǎn)進(jìn)行符合歸零,所以這兩個(gè)點(diǎn)對(duì)GPS信號(hào)有較高要求,應(yīng)選擇GPS接收機(jī)能鎖定不少于6顆衛(wèi)星的地方。

(2)人員安排:MMS外業(yè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中最少需4人,包括:駕駛員、路線設(shè)計(jì)引導(dǎo)員、兩名設(shè)備調(diào)節(jié)員。實(shí)施過(guò)程中應(yīng)設(shè)外業(yè)組組長(zhǎng),對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量負(fù)全責(zé)。主要工作:路線設(shè)計(jì)及對(duì)駕駛員引導(dǎo)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量跟蹤表格的填寫(xiě)。設(shè)備調(diào)節(jié)員的主要工作為:工程設(shè)置、CCD影像曝光調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)拷貝。

(3)行車(chē)時(shí)間制定:行車(chē)時(shí)間的制定主要考慮測(cè)區(qū)主要道路的走向,避免陽(yáng)光直射。如測(cè)區(qū)主要為東西向道路則不適宜在清晨或下午太陽(yáng)西下時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同時(shí)要盡量避開(kāi)測(cè)區(qū)主要的交通高峰時(shí)段。

(4)作業(yè)天氣選擇:作業(yè)前應(yīng)提前查明數(shù)據(jù)采集當(dāng)日的天氣情況,盡量避免在烈日強(qiáng)光、高溫、高濕度或過(guò)低溫度下作業(yè),這些因素會(huì)對(duì)CCD影像有非常明顯的影響,同時(shí)也不利于硬件設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)。應(yīng)盡量選擇在能見(jiàn)度較好的陰天。具體的外業(yè)作業(yè)流程如圖3所示:

圖3 外業(yè)作業(yè)流程

3.2 數(shù)據(jù)分析

移動(dòng)測(cè)量車(chē)采集回來(lái)的數(shù)據(jù)組成有影像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)和移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)自身生成的一些輔助數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)說(shuō)明如表1所示:

數(shù)據(jù)說(shuō)明 表1

3.3 數(shù)據(jù)處理

外業(yè)測(cè)量采集回來(lái)的各種數(shù)據(jù)除了需要對(duì)影像做一些亮度與色度的調(diào)整外,還需要生成.idx地理信息參考數(shù)據(jù),作為后期的輔助數(shù)據(jù)。具體的處理過(guò)程是:①格式轉(zhuǎn)換,將GPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Rinex數(shù)據(jù)；②集成糾偏,將GPS數(shù)據(jù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)結(jié)合在一起,并通過(guò)差分?jǐn)M合出趨勢(shì)精確的軌跡點(diǎn)；③生成地理信息參考數(shù)據(jù),就是把前面生成的軌跡點(diǎn)和影像關(guān)聯(lián)起來(lái)。④在地理信息數(shù)據(jù)的輔助下,通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件就可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi),把不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)歸類(lèi)形成最終可利用的數(shù)據(jù),并生成一個(gè)虛擬目錄數(shù)據(jù)庫(kù).config文件,后面將通過(guò)這個(gè)config作為數(shù)據(jù)源來(lái)調(diào)用影像數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)完成相應(yīng)的操作。

4 牌匾數(shù)據(jù)入庫(kù)

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)建立與表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于采集回來(lái)的大量牌匾數(shù)據(jù),要求建立能滿足管理需求的數(shù)據(jù)庫(kù)。本文中用于儲(chǔ)存牌匾數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)是利用移動(dòng)測(cè)量車(chē)的配套軟件數(shù)據(jù)庫(kù)定制軟件建立的,即目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性表組成如圖4所示:牌匾數(shù)據(jù)屬性表結(jié)構(gòu)如表2所示:

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性表組成

牌匾數(shù)據(jù)屬性表結(jié)構(gòu) 表2

4.2 數(shù)據(jù)入庫(kù)

牌匾數(shù)據(jù)入庫(kù)使用的也是移動(dòng)測(cè)量車(chē)配套的幾個(gè)軟件,分別是數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)布軟件(Coserver)和多源數(shù)據(jù)測(cè)圖軟件(Comapper)。Coserver的主要功能是添加數(shù)據(jù)源并發(fā)布目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限。可以認(rèn)為它就是連接數(shù)據(jù)庫(kù)和測(cè)圖軟件的載體。而Comapper作為測(cè)圖軟件的功能是在小車(chē)的行進(jìn)中調(diào)用相關(guān)的影像數(shù)據(jù),通過(guò)可量測(cè)的實(shí)景影像采集目標(biāo)地物,采集完成后數(shù)據(jù)暫時(shí)保存在緩存的工作空間中,當(dāng)確認(rèn)采集工作無(wú)誤時(shí)就可提交數(shù)據(jù),這樣目標(biāo)數(shù)據(jù)就提交到Coserver的目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中了。這樣就完成了目標(biāo)數(shù)據(jù)的入庫(kù)工作。具體的數(shù)據(jù)入庫(kù)操作流程如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)入庫(kù)操作流程

5 數(shù)據(jù)應(yīng)用

5.1 數(shù)據(jù)可視化

本文主要利用ArcGIS的數(shù)據(jù)顯示功能即把數(shù)據(jù)和地圖關(guān)聯(lián)起來(lái),模擬出目標(biāo)地物的空間位置。主要做法是將第三部分生成的牌匾數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行經(jīng)緯度到地方坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換后,添加到ArcGIS中就能清楚地看到整個(gè)西城區(qū)牌匾的分布情況,同時(shí)可以看到每個(gè)單一牌匾的真實(shí)照片,也可以隨時(shí)調(diào)出目標(biāo)牌匾。入庫(kù)后,西單大悅城的牌匾標(biāo)識(shí)的展示如圖6所示。

圖6 西單大悅城的牌匾標(biāo)識(shí)

5.2 規(guī)范牌匾尺寸

牌匾標(biāo)識(shí)的管理是城市管理的重要內(nèi)容之一,也是凸顯城市個(gè)性魅力、體現(xiàn)城市文化品位、提升城市整體形象的重要舉措。所以近幾年來(lái)我國(guó)許多城市都在尋找規(guī)范牌匾識(shí)的方式方法,并取得了顯著的成績(jī)。在2008年,北京市朝陽(yáng)區(qū)環(huán)境建設(shè)指揮部首次制定了《牌匾標(biāo)識(shí)和商鋪外立面設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,提出了牌匾標(biāo)識(shí)和商鋪外立面設(shè)計(jì)的9+4原則,即牌匾設(shè)計(jì)的9項(xiàng)原則和相關(guān)問(wèn)題的4項(xiàng)原則,此次朝陽(yáng)區(qū)的牌匾整治工作取得了很大的成功。本次西城區(qū)牌匾規(guī)范的試點(diǎn)工作就在沿用朝陽(yáng)區(qū)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又加入創(chuàng)新對(duì)試點(diǎn)路段上的牌匾進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范整治。牌匾入庫(kù)后,可以在數(shù)據(jù)庫(kù)里調(diào)用這些數(shù)據(jù),量測(cè)這些牌匾的尺寸是否符合規(guī)范,同時(shí)整治不規(guī)范牌匾。本次西城區(qū)對(duì)牌匾的規(guī)范整治采用兩種方法:首先是對(duì)已經(jīng)存在的牌匾進(jìn)行規(guī)范,主要是根據(jù)《北京市牌匾標(biāo)識(shí)設(shè)置管理規(guī)范》的要求,同時(shí)對(duì)于建筑物上的牌匾標(biāo)識(shí)本文給

式中:Sp是牌匾的總面積,Bw是牌匾所在建筑物的寬,Bl是牌匾所在建筑物的高。假設(shè)A建筑物高5m,寬3 m。那么該建筑物上的牌匾標(biāo)識(shí)的面積不能超過(guò)3m2,同時(shí)牌匾的長(zhǎng)盡量不要超過(guò)建筑物的寬?？紤]到牌匾規(guī)范的方法與步驟還不夠成熟和全部整治工作量之大,就先確定幾條路以《北京市牌匾標(biāo)識(shí)設(shè)置管理規(guī)范》和量化總結(jié)的數(shù)學(xué)模型為依據(jù)作為試點(diǎn)來(lái)展開(kāi)牌匾的規(guī)范整治工作。作為規(guī)范試點(diǎn)的道路有展覽館路、太平橋大街和趙登禹路。這三條道路共有牌匾417個(gè),需規(guī)范的牌匾數(shù)114個(gè),符合規(guī)范的牌匾數(shù)209個(gè)。其余的牌匾是商鋪手續(xù)不全等待整治后看是否需要規(guī)范。截止到現(xiàn)在試點(diǎn)工作共規(guī)范了牌匾數(shù)是114個(gè)。牌匾規(guī)范前后以及實(shí)地影像的瀏覽對(duì)比如圖7所示。出其規(guī)范的數(shù)學(xué)模型如式(2):

圖7 牌匾規(guī)范前后以及實(shí)地影像的瀏覽對(duì)比

其次就是對(duì)將來(lái)的牌匾數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范,主要思路是當(dāng)商戶去工商局注冊(cè)之后,還應(yīng)該去有關(guān)部門(mén)提交牌匾的相關(guān)信息,待此部門(mén)給出牌匾模板后,商家按照模板來(lái)制作本商鋪的牌匾,這樣就大大減少了后期的治理工作。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文論述了以移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)為工具對(duì)西城區(qū)沿街商業(yè)牌匾標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的外業(yè)采集、內(nèi)業(yè)建庫(kù)與入庫(kù)等一系列數(shù)據(jù)處理的原理和方法以及牌匾數(shù)據(jù)在牌匾尺寸規(guī)范中所起到的作用。同時(shí)說(shuō)明了可量測(cè)牌匾數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值,為城市管理提供了技術(shù)支持和數(shù)據(jù)保障。

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The Research of Generating M ethod and Application of M easurable Plague Logo

Liu Yanwei,Du Mingyi,Li Shilei,Liu Hanzhong
(Beijing University of Civil Engineering and Architecture“City Mapping”State Key Laboratory of National Administration of Surveying,Mapping and Geoinformation,Beijing 100044,China)

Plague logo parts as a kind of city is an integral part of the city management.Especially the standard plague logo can beautify the city appearance,convenient inguiry and datamanagement.Based on xicheng district plague census project,for instance,respectively introduces themobilemapping system as tools research in the plaque data acquisition,creating a database of stored the plaque data processingmethod.Aswell as,the generated measurable plague logo in the application of plaque data specifications.At the end,in this paper expounds the xicheng district success in the pilot work of plaque size specification.

plague logo；mobilemapping system；database；measurable

1672-8262(2013)06-75-05

P235.2

A

2013—07—25

劉艷巍(1985—),女,碩士研究生,主要從事遙感與移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及城市管理的研究。

國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃(2012BAJ14B03-6)