地形測(cè)量數(shù)據(jù)生產(chǎn)及入庫(kù)流程方法研究

杜漸

摘 要：該文以某市1∶2000數(shù)字化地形圖成圖及數(shù)據(jù)入庫(kù)項(xiàng)目為背景，分析了全數(shù)字化航空攝影測(cè)量一體化成圖方法及數(shù)據(jù)入庫(kù)的流程，該文是筆者項(xiàng)目實(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) 數(shù)字化成圖 數(shù)據(jù)入庫(kù) 空三測(cè)量

中圖分類號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0031-02

1 技術(shù)設(shè)計(jì)方案

ADS40相機(jī)采用CCD線陣推掃方式，同時(shí)獲取前視、下視、后視三個(gè)視角的圖像，由這些圖像構(gòu)成立體模型。此外，ADS40系統(tǒng)集成了GPS/IMU設(shè)備，構(gòu)成了可在航攝的同時(shí)記錄了外方位元素的POS單元，數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜。利用ADS40數(shù)碼航攝資料，進(jìn)行航測(cè)測(cè)圖作業(yè)，與傳統(tǒng)的框幅式航攝有著不盡相同的作業(yè)方法，作業(yè)流程如圖1所示，作業(yè)內(nèi)容如表1。

2 空中三角測(cè)量及立體模型建立

2.1 空中三角測(cè)量

原始影像引入工程后得到的影像為L(zhǎng)0級(jí)影像，利用Gpro軟件，在其上做自動(dòng)點(diǎn)匹配（APM），獲得像片連接點(diǎn)。然后用ORIMA軟件，利用航攝時(shí)的GPS定位數(shù)據(jù)（GPS定位測(cè)量利用連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)（CORS），定位精度較高）、IMU數(shù)據(jù)以及像片連接點(diǎn)，進(jìn)行光束法區(qū)域網(wǎng)平差CAP-A。以殘差、中誤差、標(biāo)準(zhǔn)偏差、誤差橢圓、可靠性等指標(biāo)，剔除含粗差的點(diǎn)及參數(shù)調(diào)整，再重復(fù)進(jìn)行光束法區(qū)域網(wǎng)平差CAP-A，以達(dá)到精度要求，獲取精確的外方位元素。

2.2 L1級(jí)影像糾正及立體模型建立

將空三平差所獲得的精確外方位元素，重新引入到GPro中，對(duì)L0級(jí)影像進(jìn)行糾正，重新獲取L1級(jí)影像。此時(shí)的L1級(jí)影像是進(jìn)行立體觀測(cè)和目標(biāo)定位的基礎(chǔ)。一般我們只選擇前、下、后視3個(gè)全色波段的L1級(jí)影像來(lái)構(gòu)成立體模型。

3 坐標(biāo)系統(tǒng)及轉(zhuǎn)換

ADS40航拍數(shù)據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)及L1級(jí)影像是基于WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)的，而現(xiàn)有的地形圖及修測(cè)后的地形圖成果是市平面、高程坐標(biāo)系，因此需要進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。

徠卡為了保證其軟件開(kāi)放性，可以允許用戶在一個(gè)ASC碼文件spheroid.tab中添加自己的轉(zhuǎn)換七參數(shù)和水準(zhǔn)面精化成果bin文件。其中，bin文件是一個(gè)開(kāi)放格式的二進(jìn)制文件，內(nèi)有每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)的高程改正值，非常容易解析。而我們知道，現(xiàn)在這些參數(shù)和數(shù)據(jù)都是嚴(yán)格保密的，為了保證數(shù)據(jù)安全，我們不得不探索另外一種工作流程。

現(xiàn)在采用的作業(yè)流程如下，通過(guò)編制自主研發(fā)的ADS40數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)4D產(chǎn)品在UTM84、WGS84、市坐標(biāo)系之間任意轉(zhuǎn)換，我們稱之為后處理方法，而對(duì)應(yīng)的軟件稱之為ADS40數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理系統(tǒng)，其過(guò)程如圖2所示。UTM84與WGS84橢球參數(shù)相同，而坐標(biāo)單位為米，與WGS84坐標(biāo)系相比，更有利于測(cè)圖中的一些數(shù)據(jù)操作，并且是目前商業(yè)軟件都能支持的坐標(biāo)系。

4 航內(nèi)修測(cè)作業(yè)方法及步驟

航內(nèi)空間數(shù)據(jù)采集及成圖由萊卡的LPS數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件平臺(tái)和PRO600數(shù)字測(cè)量模塊完成。PRO600數(shù)字測(cè)量模塊的成圖環(huán)境為MicroStation V8，提供dgn格式的圖形文件。PRO600軟件提供了增加點(diǎn)、線符號(hào)代碼功能，可以將我們的符號(hào)庫(kù)的符號(hào)增加進(jìn)去，從而獲得與現(xiàn)有地形圖一致的圖形文件。

（1）由于PRO600測(cè)圖環(huán)境為3D，而現(xiàn)有地形圖為2D，需要將現(xiàn)有地形圖的所有點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)賦予高程值，將其輸出為3D圖形文件形式。通過(guò)Microstation VBA編程取出地形圖的每個(gè)點(diǎn)位的平面坐標(biāo)，然后找到此地形圖對(duì)應(yīng)圖幅號(hào)的DEM數(shù)據(jù)（目前采用2001年的DEM數(shù)據(jù)，在2008年新的數(shù)據(jù)提取出來(lái)后，可以采用新的DEM數(shù)據(jù)，這樣在立體測(cè)圖環(huán)境下更便于作業(yè)員觀測(cè)），在這個(gè)DEM上插值得到這個(gè)點(diǎn)位的高程，重新賦予高程值，最后輸出三維DGN格式。這部分功能在ADS40數(shù)據(jù)后處理軟件中實(shí)現(xiàn)。（2）將圖形文件從市平面、高程坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為UTM84坐標(biāo)系。對(duì)于一般的點(diǎn)、線、面，除了平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，在高程轉(zhuǎn)換時(shí)，需要進(jìn)行正常高到大地高的高程逆改正；對(duì)于高程注記，需要特殊處理，在其高程點(diǎn)的實(shí)際高程值發(fā)生變化后，其附近對(duì)應(yīng)的文本注記（高程注記）也必須改變，轉(zhuǎn)換為UTM84坐標(biāo)系高程值高程點(diǎn)注記。這部分功能在ADS40數(shù)據(jù)后處理軟件中實(shí)現(xiàn)。（3）打開(kāi)LPS軟件，首次作業(yè)需建立工程文件*.blk，主要是建立參考坐標(biāo)系統(tǒng)、傳感器模型、工作單位等一些參數(shù)。并調(diào)入相應(yīng)航線的L1級(jí)影像。（4）在LPS環(huán)境下打開(kāi)PRO600，同樣首次作業(yè)需建立工程文件*.prj，主要是選擇種子文件、點(diǎn)符號(hào)庫(kù)、線性庫(kù)、成圖比例尺等一些參數(shù)。（5）打開(kāi)經(jīng)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)后的圖形文件，通過(guò)立體模型與地形圖對(duì)照，對(duì)發(fā)生變化的地物、地貌，選擇相應(yīng)的代碼，便可進(jìn)行航內(nèi)修測(cè)作業(yè)。（6）將修測(cè)后的UTM84坐標(biāo)系下的地形圖，轉(zhuǎn)換為市坐標(biāo)系，同時(shí)進(jìn)行大地高到正常高的高程改正，供后續(xù)作業(yè)用。與第2步相同，同樣要對(duì)高程注記進(jìn)行處理。這部分功能在ADS40數(shù)據(jù)后處理軟件中實(shí)現(xiàn)。

5 數(shù)字化疊加成圖

數(shù)字化疊加成圖流程圖如圖3所示，打開(kāi)航內(nèi)修測(cè)的圖形文件，在航內(nèi)修測(cè)圖形的基礎(chǔ)上，以外業(yè)調(diào)繪圖形為基本資料，按照技術(shù)要求進(jìn)行數(shù)字化。數(shù)字化內(nèi)容包括對(duì)圖形的補(bǔ)測(cè)、修測(cè)、加注記以及地物屬性的錄入。數(shù)字化完成后，形成1∶2000地形圖入庫(kù)數(shù)據(jù)；通過(guò)符號(hào)配置和圖形整飾，形成標(biāo)準(zhǔn)的1∶2000地形圖成圖數(shù)據(jù)。

6 數(shù)據(jù)入庫(kù)流程及方法研究

6.1 作業(yè)方案

航內(nèi)空間數(shù)據(jù)采集采用基于MicroStation V8平臺(tái)的PRO600數(shù)字測(cè)量模塊完成，采集的數(shù)據(jù)已按照技術(shù)規(guī)程中數(shù)據(jù)入庫(kù)的要求進(jìn)行代碼、分層、顏色等的分類。數(shù)據(jù)入庫(kù)過(guò)程是將Pro600中的代碼屬性轉(zhuǎn)換為MGE代碼，并在MGE環(huán)境中采集錄入道路、水系、房屋、地名、山名等屬性點(diǎn)信息并存儲(chǔ)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

本測(cè)區(qū)仍按照之前的1：2000航測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)方式進(jìn)行操作。待軟件平臺(tái)升級(jí)后，可將本次作業(yè)的MGE數(shù)據(jù)通過(guò)航測(cè)與EPS接口軟件讀入EPS軟件中，并通過(guò)EPS軟件平臺(tái)轉(zhuǎn)換為MDB格式，并最終導(dǎo)入規(guī)劃局統(tǒng)一辦公平臺(tái)的ArcGIS數(shù)據(jù)庫(kù)。

6.2 入庫(kù)作業(yè)流程及方法

（1）市城市勘測(cè)信息系統(tǒng)以Intergraph/ Geovec軟件為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)文件格式包括*.DGN、*.ATT、*.PTR、*.PAR和*.XYZ等5種類型。其中DGN文件為市城市勘測(cè)信息系統(tǒng)的圖形平臺(tái)MicroStation的文件格式，主要保存圖形要素內(nèi)容；Ptr、Att文件則主要保存圖形元素的編碼和屬性內(nèi)容；Par文件保存圖幅設(shè)置信息；XYZ文件保存圖幅坐標(biāo)范圍信息；（2）對(duì)提交的航測(cè)數(shù)字化入庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，確保每一入庫(kù)的圖幅其5個(gè)格式的文件齊全，以保證入庫(kù)過(guò)程的順利進(jìn)行；（3）將航測(cè)數(shù)字化數(shù)據(jù)錄入臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以確保待入庫(kù)數(shù)據(jù)的代碼、屬性信息與圖形元素一致；（4）根據(jù)待入庫(kù)數(shù)據(jù)的圖幅范圍，確定并連接相應(yīng)的MGE工程；（5）通過(guò)航測(cè)數(shù)字化軟件入庫(kù)模塊，進(jìn)行圖形、屬性內(nèi)容的正式入庫(kù)；（6）檢查入庫(kù)后的數(shù)據(jù)，確保所有圖形要素正確入庫(kù)；（7）通過(guò)MGE的MGNUC模塊，檢查入庫(kù)數(shù)據(jù)的代碼和屬性內(nèi)容是否已正確入庫(kù)。

通過(guò)MGE的BASEMAPPER模塊，將入庫(kù)數(shù)據(jù)的文件名（圖幅號(hào)）在工程數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)；并檢查維護(hù)屬性記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中的一致性、完整性。

參考文獻(xiàn)

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[2] 盛慶偉.淺析利用航測(cè)技術(shù)測(cè)制地形圖的若干問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（6）：35.endprint