基于自由網平差的一體化DLG生產試驗

張海霞，陳向陽，趙文普

（1．國家測繪地理信息局第二地形測量隊，陜西 西安710054；2．陜西測繪地理信息局，陜西 西安710054）

DLG是“4D”產品中不可缺少的一部分，在基礎測繪生產應用中發(fā)揮著重要作用。JX4全數字攝影測量系統(tǒng)也以其半自動化、實用性強、人機交互功能好的優(yōu)點［1－2］長期用于生產高精度、高密度數字線劃圖（DLG）產品。但由于傳統(tǒng)DLG作業(yè)的兩種模式“先外后內”和“先內后外”，“外”包括像控測量、全野外調繪；“內”包括空三加密、內業(yè)立體測圖、內業(yè)編輯成圖入庫等［3－5］工序劃分很細，上下工序間存在時間浪費，無疑降低了生產效率。針對這種情況，作者嘗試在暫無野外控制點可以使用的情況下，基于高分辨率衛(wèi)星立體條帶影像，采用自由網平差一體化法進行DLG生產研究，以期找到一種較優(yōu)DLG生產方法，提高作業(yè)效率，從而縮短成圖周期。

1 研究基礎

以“西部測圖工程”中“三江源測區(qū)”為研究區(qū)，在該區(qū)選取1幅1∶5萬標準分幅圖（I46E003012）作為試驗對象進行研究。研究區(qū)域資料如下：

1）影像資料。覆蓋全區(qū)域的13個SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS條帶立體影像數據，作為區(qū)域網平差定向及制作DLG的主要數據源。

2）外業(yè)控制成果資料。覆蓋全區(qū)域的GPSRTK［6］實測像控點及精度檢測點325個，點位精度滿足野外控制測量精度規(guī)定。其中全野外實測的像控點及評價區(qū)域網平差精度的檢測點294個，用于全區(qū)域Spot－5 HRS立體條帶的區(qū)域網平差；區(qū)域網平差精度檢測點用于檢測SPOT－5 HRS立體條帶區(qū)域網平差精度，針對研究圖幅布設的成圖精度檢測點31個，用于檢測最終產品DLG的精度。

3）外業(yè)調繪資料。覆蓋試驗圖幅I46E003012的外業(yè)調繪資料，于2006年10月采用全野外全要素調繪，調回片采用紅、棕、綠、藍、黑五色清繪，用于DLG生產的依據。

2 基于自由網平差的一體化DLG生產

2．1 基本原理及技術流程

基于自由網平差一體化DLG生產的基本原理是在外業(yè)開展地形圖調繪、野外像控點施測的同時，利用自由網無約束條件平差定向成果建立自由立體模型，在自由立體模型上進行除等高線、高程點外其他地物地貌要素的內判立體采集。在外業(yè)完成野外像控點施測獲得成果后，將野外像控點判刺在自由網立體條帶影像上，進行約束條件區(qū)域網平差定向。之后進行自由矢量數據的轉換及相關數據的編輯與修補工作，生成DLG。技術流程如圖1所示。

圖1 自由網平差定向一體化DLG生產技術流程

2．2 自由網平差定向

在Pixel Grid軟件中，利用SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS立體條帶影像及相關技術參數，在全區(qū)域立體條帶影像上選取一定數量的模型連接點組成自由網，進行自由網無約束條件平差定向，使網內平差符合精度要求。

2．3 自由模型立體采集

在Pixel Grid軟件中基于自由網平差定向成果構建自由立體模型，并進行除等高線、高程點以外的水系、道路、地貌、植被等要素的采集。

2．4 區(qū)域網平差定向

采用Pixel Grid軟件中的區(qū)域網平差定向軟件進行區(qū)域網平差定向。

圖6、圖7為端橫梁錨固塊最大、最小主應力云圖，從圖中可以看出，錨固區(qū)橫梁與底板交界處、人洞邊緣應力集中明顯，最大主應力為拉應力，最大值達到13.2 MPa；錨墊板下方區(qū)域直接承受錨具壓力，這一區(qū)域最小主應力均為壓應力，最大值為30.1 MPa。

2．4．1 數據準備

1）試驗圖幅I46E003012位于立體條帶168627101／168633101上，為加固區(qū)域網的穩(wěn)定性，提高平差定向的精度，考慮測區(qū)內11個立體條帶影像數據全部參與區(qū)域網平差定向。

2）根據衛(wèi)星影像的成像機理和衛(wèi)星影像的星歷參數和姿態(tài)角數據資料，計算RFM模型參數。

3）對影像進行格式轉換，進行自適應增強以提高影像的亮度和對比度。

2．4．2 區(qū)域網平差定向

1）航帶設計：測區(qū)內共布設5條航帶。

2）量測控制點、檢查點和模型連接點：在SPOT5 HRS（10 m×5 m）立體條帶影像上進行精確量測。共量測39個控制點，110個檢查點，2個模型連接點。

經區(qū)域網平差定向后，定向成果如表1所示。

表1 區(qū)域網平差定向成果統(tǒng)計 m

2．5 自由矢量數據轉換和要素修補

基于區(qū)域網平差定向成果，在進行相對定向后生成的近似核線影像上自動匹配生成等高線。在相關軟件中，將自由立體模型采集的矢量數據通過自由網平差定向與區(qū)域網平差定向之間的模型轉換參數重新定向后，疊加區(qū)域網平差定向后的立體模型，參照調繪片進行矢量修補測和等高線、高程點的采集與編輯。

2．6 編輯生成DLG

在Geo way 3．5中，以設計方案接收轉換和修補后的矢量數據，參照調繪片，按設計要求分別對各層要素進行圖形編輯、拓撲構建和屬性賦值，然后將數據導出為ArcInf o的E00格式；在ArcInf o中，按設計中矢量數據的分層、屬性項名稱及定義、屬性表定義及內容等要求進行圖層、屬性編輯和檢查，拓撲構建和拓撲關系檢查，將數據轉換并存儲為mdb格式，以便于DLG數據入庫［7］。

3 傳統(tǒng)DLG生產對比試驗

本對比試驗采用如下方法完成：在Pixel Grid軟件中，以SPOT5 HRS立體條帶影像為基礎，利用外業(yè)采集的控制點進行區(qū)域網平差定向（見2．4區(qū)域網平差定向），并在全數字攝影測量系統(tǒng) 中導入區(qū)域網平差定向成果，對像對進行相對定向后生成近似核線影像，參照調繪片采集地貌要素和地物要素；經Geo Way3．5軟件進行矢量編輯并賦屬性，得到DLG。

4 研究成果對比

4．1 DLG精度對比

4．1．1 精度要求

圖上地物點對最近野外控制點的平面位置中誤差不大于表2規(guī)定；高程注記點和等高線對最近野外控制點的高程中誤差不大于表3規(guī)定。

表3 高程注記點、等高線對最近野外控制點高程中誤差精度要求 m

4．1．2 加密檢測點

由于外業(yè)實測I46E003012的31個圖幅檢測點全部都未布設在DLG地物點上，無法對DLG進行平面精度的檢測，所以在 SPOT－5 HRS（10 m×5 m）立體全色影像上針對I46E003012圖幅加密了38個內業(yè)檢測點。檢測點分平高檢測點和高程檢測點兩種，以“P”開頭命名的平高檢測點20個，用于檢測DLG平面精度與高程精度；以“G”開頭命名的高程檢測點18個，用于檢測DLG高程精度。點位分布如圖2所示。

圖2 內業(yè)加密檢測點分布圖（左：遙感影像；右：DLG）

4．1．3 自由網平差一體化DLG產品精度檢測

在Geo Way 3．5軟件中，采用平面誤差直接量取、高程誤差直接讀取、無法直接讀取的通過等高線內插得到的檢測方法，分別用外業(yè)檢測點和內業(yè)加密檢測點對在Pixel Grid軟件中自動匹配生成的等高線進行精度檢測。檢測結果如表4所示，由統(tǒng)計結果可以看出，其精度符合誤差要求。

表4 自由網平差一體化法與傳統(tǒng)法精度統(tǒng)計對比

4．1．4 傳統(tǒng)法生產DLG產品精度檢測

分別以外業(yè)實測圖幅檢測點和內業(yè)加密檢測點對DLG精度進行檢測，由于檢測點量測過程中發(fā)現有5個點錯誤，所以用外業(yè)檢測點檢測時有26個外業(yè)實測檢測點參加檢測；內業(yè)加密檢測點有3個在DLG范圍外，故有35個內業(yè)點參加檢測，檢測結果如表4所示，由統(tǒng)計結果可以看出，其精度符合誤差要求。

4．2 生產工效對比

基于自由網平差的一體化DLG生產工效統(tǒng)計和傳統(tǒng)法DLG生產工效統(tǒng)計如表5所示。

表5 傳統(tǒng)法與基于自由網平差的一體化法制作DLG工效統(tǒng)計對比

4．3 優(yōu)缺點對比

傳統(tǒng)測圖生產工藝生產路線成熟，符合現階段生產單位生產習慣。但由于工序劃分很細，上下工序之間生產時間存在浪費，延長了整個項目的生產時間。

基于自由網平差的一體化DLG生產方法，改變了傳統(tǒng)DLG生產中各生產工序受外業(yè)控制點制約、且工序間嚴格區(qū)分內外業(yè)的作業(yè)模式，技術先進，自動化程度高，工序劃分簡明，沒有上下工序的時間間隔，縮短了整個項目生產的時間，但存在現階段各生產單位的適應和熟悉過程。

5 結束語

基于自由網平差的一體化DLG生產方法相比傳統(tǒng)方法，技術先進，自動化程度高，工序劃分簡明，工期較短?？紤]到提高DLG生產作業(yè)效率，及其在實際生產中的可行性，基于自由網平差的一體化DLG生產方法值得在測繪生產中推廣應用。

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