航測遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：本文筆者基于多年從事全數(shù)字?jǐn)z影測量的空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，研究探討了相關(guān)生產(chǎn)流程及其中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，文章首先對空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品的模式和基本特征進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，而后給出了基于全數(shù)字?jǐn)z影測量的空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)流稱，最后結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)探討了流程中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，全文既是筆者長期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，同時也是在實(shí)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：攝影測量 空間數(shù)據(jù) 生產(chǎn)流程 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0038-02

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。DOM具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)的特點(diǎn)，可作為背景控制信息、評價其它數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)勢性和完整性；從中可提取自然資源和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展信息或派生出新的信息，可用于地形圖的更新。

（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。在內(nèi)容、幾何精度、規(guī)格和色彩等方面與地形圖圖形基本保持一致，可用于DLG數(shù)據(jù)的采集、評價和更新，也可與DOM，DEM等數(shù)據(jù)疊加使用，從而提取、更新地圖數(shù)據(jù)和派生出新的信息。

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)，可以為各種用戶提供地形信息和最新空間實(shí)體信息，滿足不同用戶的需要。

（2）數(shù)字影像地面模型（DigitaljmE78Btbk/Kr4w0UZEGEwQ== 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)，可為用戶提供直觀地表三維景觀enysp3WE8a1Ona9LVuYBXA==，可用于工程規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（3）數(shù)字影像專題圖（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。同時具有正射影像的基本特征和突出表達(dá)各種不同專題地圖信息的特點(diǎn)，可以為各種用戶提供直觀信息和與之相關(guān)的豐富的背景信息，滿足各專業(yè)部門對專題圖的需要。

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(shí)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5 m或12.5 m；DOM影像數(shù)據(jù)，地面分辨率為1 m；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 基于全數(shù)字?jǐn)z影測量法空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程及關(guān)鍵技術(shù)研究

基于全數(shù)字?jǐn)z影測量的空間數(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(jì)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；相，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(xiàng)、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(yàn)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(jì)算輸入各屬性項(xiàng)中，無法自動輸入的內(nèi)容由人工輸入。

參考文獻(xiàn)

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