基于數(shù)字正射影像的數(shù)字化調(diào)繪

喬 斌 ，張兵國

（1.新疆維吾爾自治區(qū)第一測繪院，新疆 昌吉 831100）

1 技術(shù)方案

1.1 自由網(wǎng)平差方案

其基本思路為：基于全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，利用GPS輔助空中三角測量,自動生成初步的數(shù)字高程模型(DEM)和數(shù)字正射影像,并用它進(jìn)行快速空間數(shù)據(jù)更新。

首先，基于全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站,在包含成圖區(qū)域的范圍內(nèi)概略加密，以圖幅為單位進(jìn)行立體建模，通過立體模型進(jìn)行地物判譯，不能判定的地物作重點標(biāo)記?？紤]到新增地物的補標(biāo)和其他要素調(diào)繪，以及數(shù)據(jù)的可靠性和一致性，提供給外業(yè)人員粗糾正的正射影像圖（DOM）、矢量線劃圖（DLG）、DEM以及和內(nèi)業(yè)采集系統(tǒng)一致的數(shù)據(jù)處理軟件。然后，由調(diào)繪人員對DLG進(jìn)行核查和補調(diào)，并在計算機上適時進(jìn)行更新。外業(yè)像片控制測量結(jié)束后，由內(nèi)業(yè)利用最終的空中三角測量，生成全測區(qū)的正確的立體模型，根據(jù)DPS系統(tǒng)提供的二次定向功能,進(jìn)行模型的糾正，實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)繪DLG數(shù)據(jù)的二次糾正.并與外業(yè)像控點、檢測點及已成圖接邊進(jìn)行檢查。分發(fā)后由內(nèi)業(yè)人員進(jìn)行下一步作業(yè)，如圖1所示。

圖1 自由網(wǎng)平差作業(yè)流程圖

1.2 完全無控制方案

該作業(yè)方式要求外業(yè)的硬件設(shè)備能夠從事立體觀測，在室內(nèi)或出測后直接建立立體模型，內(nèi)外業(yè)人員或獨立或相互配合進(jìn)行室內(nèi)地物的判譯。由于無任何控制點參與平差，提供給外業(yè)人員的數(shù)據(jù)只能是線劃圖，外業(yè)當(dāng)天調(diào)繪結(jié)束后，應(yīng)及時在立體模型上將變化和新增的地物進(jìn)行補充采集。待測區(qū)加密完成后，直接將立體模型數(shù)據(jù)納入到大地坐標(biāo)系中完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

1.3 方案比較

1）自由網(wǎng)平差需要從地理底圖上查找明顯地物特征點的坐標(biāo)；完全無控制方案則不需此步驟，但后續(xù)工作量很大。

2）在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中，自由網(wǎng)平差需在JX4、航天遠(yuǎn)景和VirtuoZo系統(tǒng)之間來回切換；完全無控制方案要求在統(tǒng)一的系統(tǒng)中完成。

3）自由網(wǎng)平差方式在模型接邊、給外業(yè)提供的數(shù)據(jù)種類方面具有一定的優(yōu)勢。

從綜合因素來看，完全無控制方案對軟硬件和作業(yè)人員綜合素質(zhì)的要求都很高，不宜廣泛推廣。自由網(wǎng)平差方案較適合于內(nèi)、外業(yè)有序地進(jìn)行數(shù)字調(diào)繪項目生產(chǎn)，因此，本文重點介紹基于全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的自由網(wǎng)平差方式的作業(yè)模式。

2 數(shù)字化調(diào)繪實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 正射影像

為了減少紋理信息的損失，提高影像的清晰度，同時保證單幅影像的數(shù)據(jù)量適中，便于外業(yè)調(diào)用，一般影像重采樣間隔的設(shè)置為0.5 m。

2.2 影像測圖

供外業(yè)調(diào)繪人員使用的基于正射影像的矢量數(shù)據(jù)采集有2種平臺：CASS中小比例尺軟件和全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的IGS采集模塊。通過近年的實際作業(yè)發(fā)現(xiàn)，CASS中小比例尺軟件在圖層組織、數(shù)據(jù)代碼定義、符號庫設(shè)計等方面與1∶10 000地形圖編輯、入庫系統(tǒng)存在較大的差異，二次糾正前的數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換等前期工作量較大。全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的IGS采集模塊則恰恰相反，由于內(nèi)業(yè)也使用該模塊進(jìn)行立體模型的數(shù)據(jù)采集，因此，二者作業(yè)流程完全保持一致，外業(yè)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過少量的編輯、糾正后可被內(nèi)業(yè)使用。

圖2 糾正流程圖

由圖2可知，用全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的IGS采集數(shù)據(jù)，不經(jīng)過數(shù)據(jù)的2次轉(zhuǎn)換。糾正后，直接被內(nèi)業(yè)使用，實現(xiàn)了“一套數(shù)據(jù)、兩種用途”的目的。

2.3 調(diào)繪底圖的編輯、制作

矢量采集結(jié)束，經(jīng)調(diào)繪人員核查、修改后，即轉(zhuǎn)入最后的編輯階段。將DLG數(shù)據(jù)導(dǎo)入全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對變化的地物進(jìn)行修測，需要注意的是，DLG數(shù)據(jù)在導(dǎo)入前應(yīng)轉(zhuǎn)換成三維數(shù)據(jù)模式，并為DXF數(shù)據(jù)格式，測圖完畢后導(dǎo)入AutoCAD進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯，此方法還有利于修測地貌。編輯主要在AutoCADR2004下進(jìn)行，主要步驟有：①數(shù)據(jù)導(dǎo)出（*TC.DXF、*MX.DXF）；②符號自動化；③自動賦線寬；④插入TIFF格式的正射影像；⑤補調(diào)面狀地物和各種說明注記；⑥ 圖廓外整飾。圖3和圖4為同一地區(qū)的2種調(diào)繪效果圖。

圖3 手工調(diào)繪圖

圖4 數(shù)字調(diào)繪圖

3 精度分析

為了驗證基于全數(shù)字?jǐn)z影工作站數(shù)字調(diào)繪作業(yè)方式的成圖精度，我們選取了某一測區(qū)的部分地物進(jìn)行比較，地形類別為平地，在圖內(nèi)均勻、隨機量測了多種地物，與已成圖比較，誤差統(tǒng)計如表1所示。

表1 誤差統(tǒng)計表/m

由表1可知，地物的平面精度符合1∶10 000基礎(chǔ)測繪內(nèi)業(yè)規(guī)范的要求；數(shù)字化調(diào)繪成果經(jīng)糾正后可滿足1∶10 000基礎(chǔ)測繪成圖要求。

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[4]張祖勛,張劍清.數(shù)字?jǐn)z影測量[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2000