信息化航空攝影測量生產(chǎn)與管理系統(tǒng)建設

郭海青

(山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001)

信息化航空攝影測量生產(chǎn)與管理系統(tǒng)建設

郭海青

(山西省基礎(chǔ)地理信息院，山西 太原 030001)

測繪學科已經(jīng)處于從數(shù)字化測繪向信息化測繪轉(zhuǎn)變的過程中，本文針對信息化航空攝影測量生產(chǎn)與管理系統(tǒng)的特點，論述了系統(tǒng)基礎(chǔ)設施建設、生產(chǎn)系統(tǒng)改造、管理系統(tǒng)建設的技術(shù)特點及建設過程，對作業(yè)流程實現(xiàn)了“三個一體化”及同步數(shù)據(jù)更新，對生產(chǎn)管理及質(zhì)量管理實現(xiàn)了網(wǎng)絡分配、全程監(jiān)控，極大地提升了航測產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

信息化測繪；航空攝影測量；生產(chǎn)與管理

一、引 言

隨著測繪技術(shù)的不斷進步，我國的測繪事業(yè)已經(jīng)完成了由傳統(tǒng)測繪向數(shù)字化測繪的轉(zhuǎn)變，并逐步邁向信息化測繪技術(shù)。我國基礎(chǔ)測繪中長期規(guī)劃綱要中提出要實現(xiàn)國家基本比例尺地形圖的必要覆蓋和及時更新；建成基礎(chǔ)地理信息變化監(jiān)測體系，逐步實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息的快速獲取與數(shù)據(jù)庫的動態(tài)更新；顯著提高基礎(chǔ)地理信息獲取、處理和服務能力；實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息的網(wǎng)絡化共享和服務。綱要的提出對我國信息化測繪技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求。

國內(nèi)的專家學者對信息化測繪的發(fā)展作了許多方面的研究。寧津生院士分別從大地測量學、攝影測量與遙感學、地圖制圖與地理信息工程學、工程測量學和海洋測繪學5個學科方向論述了向信息化測繪跨越過程中的科學與技術(shù)的新進展[1]。張祖勛院士以數(shù)字攝影測量發(fā)展為例，論述了信息化測繪體系的建立對空間數(shù)據(jù)采集、處理、集成、管理、表達與應用、服務的影響與發(fā)展[2]。李德仁院士從分析現(xiàn)有測繪產(chǎn)品在滿足社會需求方面的缺陷入手，提出了信息化測繪的本質(zhì)是服務[3]。國際上，美國于2000年提出了以“國家地圖”為主要產(chǎn)品的“國家測圖”計劃，擬為用戶提供全國統(tǒng)一的、無縫的、現(xiàn)勢的基礎(chǔ)地理信息。該計劃的實施極大地依賴美國在導航定位、遙感及IT技術(shù)方面的優(yōu)勢，以及在此基礎(chǔ)上建立的快速、高效的信息化測繪保證體系。本文從信息化航空攝影測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)設施建設、生產(chǎn)流程改造與軟件平臺升級、系統(tǒng)集成和信息化管理平臺改造等方面入手，論述信息化航空攝影測量生產(chǎn)與管理系統(tǒng)建設的特點。

二、系統(tǒng)總體架構(gòu)

信息化航空攝影測量生產(chǎn)與管理系統(tǒng)是在利用新技術(shù)對航空攝影測量生產(chǎn)管理過程的全面改造，在兼容現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，涉及管理機構(gòu)與生產(chǎn)人員的一項整體性建設活動，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

系統(tǒng)建設只有通過數(shù)據(jù)標準、軟件技術(shù)、作業(yè)規(guī)范與質(zhì)檢要求的配套改造，才能產(chǎn)生整體效果。因此，數(shù)據(jù)標準與作業(yè)規(guī)范的研究和制定是本項目的技術(shù)保障。

技術(shù)流程的改變必然牽扯生產(chǎn)的重新組織和人員的重新部署，開展信息化測繪生產(chǎn)體系建設，需要領(lǐng)導層的參與，需要政策支持和制度配套。因此，人員機構(gòu)調(diào)整是本項目的組織保障。

軟件技術(shù)與生產(chǎn)流程的有機集成和靈活定制是信息化測繪生產(chǎn)體系的運行特征。對軟件系統(tǒng)進行技術(shù)改造或升級、對生產(chǎn)流程進行優(yōu)化設計或調(diào)整，是本系統(tǒng)建設的關(guān)鍵部分。

三、基礎(chǔ)設施建設

1.網(wǎng)絡環(huán)境構(gòu)建

我國的數(shù)字化生產(chǎn)基地建設基本開始于20世紀90年代中期，按照當時的數(shù)據(jù)傳輸標準建設的百兆網(wǎng)隨著時代的發(fā)展已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)即時傳輸和海量數(shù)據(jù)快速存儲、讀取的要求，原有的網(wǎng)絡系統(tǒng)成為制約生產(chǎn)效率提高的瓶頸。新的網(wǎng)絡系統(tǒng)改造廢棄了原有的“一個分院一個網(wǎng)絡”的簡單結(jié)構(gòu)，對網(wǎng)絡系統(tǒng)重新進行了布置。全網(wǎng)使用超六類網(wǎng)線連接到核心交換機，構(gòu)成千兆網(wǎng)。全網(wǎng)采用域管理的方法，系統(tǒng)中所有設備處于同一網(wǎng)段，方便了中心機房服務器端的管理，同時采用服務器端的安全策略，在文件服務器上開放公共共享目錄和各生產(chǎn)分院臨時備份目錄，這樣既解決了各分院之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需求，又能保障各分院的數(shù)據(jù)安全。

2.計算機應用基礎(chǔ)環(huán)境構(gòu)建

計算機應用基礎(chǔ)環(huán)境由服務器組、光纖存儲網(wǎng)絡、運行所需軟件環(huán)境及數(shù)據(jù)安全生產(chǎn)監(jiān)控平臺組成。

服務器組包括計算服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、文件管理服務器、文件備份服務器。計算服務器(HA1)主要完成應用環(huán)境中的計算工作；數(shù)據(jù)庫服務器共兩臺(HA2-1、HA2-2)，組成雙機熱備份系統(tǒng)；文件管理服務器共兩臺(HA3-1、HA3-2)，主要用于業(yè)務數(shù)據(jù)的存儲，組成雙機熱備份系統(tǒng)；文件備份服務器(HA4)主要用于文件的備份工作。

光纖存儲網(wǎng)絡利用光纖交換機連接服務器和存儲設備，組成交叉冗余鏈路。存儲設備包括兩臺磁盤陣列。其中8塊1 TB的SATA硬盤連接計算服務器HA1；4塊1 TB的SAS硬盤組成磁盤組，為數(shù)據(jù)庫服務器HA2-1和HA2-2服務；84塊1 TB的SATA硬盤使用RAID5構(gòu)建7個磁盤組，連接文件服務器HA3-1和HA3-2；45塊1 TB的SAS硬盤使用RAID6構(gòu)建3個磁盤組，為文件備份服務器使用；同時系統(tǒng)安裝有備份磁帶庫一臺，提供最大76.8 TB的備份數(shù)據(jù)容量。

運行所需軟件環(huán)境包括數(shù)據(jù)備份軟件、雙機熱備軟件、數(shù)據(jù)庫軟件與網(wǎng)絡安全軟件。

數(shù)據(jù)備份軟件主要目的是在保護數(shù)據(jù)的同時，降低存儲的管理成本，減少業(yè)務中斷，保證在最短時間內(nèi)恢復操作系統(tǒng)應用程序數(shù)據(jù)，同時通過計算服務器可以對安裝有數(shù)據(jù)備份軟件共享存儲組件的服務器進行數(shù)據(jù)備份和恢復操作。數(shù)據(jù)備份軟件中央管理服務器組件安裝在HA1上，其他服務器上安裝數(shù)據(jù)備份軟件的共享存儲組件。

雙機熱備份軟件可將兩臺主機構(gòu)建為相互備援的高可靠性主機群集，亦支持主服務器和備份服務器工作方式。當一臺服務器宕機時，其IP地址、服務器名稱及運行的作業(yè)會自動轉(zhuǎn)移到另一臺服務器，客戶端軟件不必重新設定。備份軟件安裝在HA2-1、HA2-2、HA3-1、HA3-2上，分別組成兩組雙機熱備份系統(tǒng)，極大地保證了作業(yè)平臺的可靠性。

數(shù)據(jù)庫軟件選用Oracle 10g企業(yè)版，安裝在HA2-1、HA2-2上，為地理數(shù)據(jù)的高速存儲，密集查詢提供可靠的保障。

網(wǎng)絡安全軟件安裝在HA3-1和HA3-2上，定期對病毒庫和軟件升級，以保障整個網(wǎng)絡的安全。

數(shù)據(jù)安全生產(chǎn)監(jiān)控平臺包括客戶端模塊部署在受控計算機上；服務器模塊部署在計算服務器(HA1)上；控制臺模塊部署在管理人員的計算機上。通過服務器主動輪詢與客戶端主動連接服務器的雙向連接方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程的全程監(jiān)控。

3.人員及組織結(jié)構(gòu)改造

以“三個一體化”(即采編一體化、內(nèi)外一體化、圖庫一體化)為特征的信息化是航測生產(chǎn)管理系統(tǒng)改造的方向。在信息化航空攝影測量系統(tǒng)支撐下，遵循“三個一體化”與“同步數(shù)據(jù)更新”的生產(chǎn)模式，通過數(shù)據(jù)采集平臺、航測外調(diào)、數(shù)據(jù)加工平臺分別完成一體化立體采集和編輯、內(nèi)外一體的航測外調(diào)、圖庫一體化的數(shù)據(jù)編輯，快速生產(chǎn)包括等高線在內(nèi)的DLG制圖建庫成果數(shù)據(jù)，可以極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。如圖2所示。

圖2 人員及組織結(jié)構(gòu)改造圖

在生產(chǎn)機構(gòu)組織上，改變過去測圖室和編圖室、內(nèi)業(yè)部門和外業(yè)部門分工獨立的局面，構(gòu)建綜合性的生產(chǎn)作業(yè)部門，使每個作業(yè)室都具備“三個一體化”的生產(chǎn)能力，以達到減少部門之間的協(xié)調(diào)、優(yōu)化作業(yè)流程，同時解決以前不同部門之間推諉責任的問題。

四、信息化航測生產(chǎn)系統(tǒng)改造

航測生產(chǎn)流程改造的目的是構(gòu)建以高性能集群并行計算為特征的遙感影像快速處理系統(tǒng)，構(gòu)建DEM/DOM數(shù)據(jù)的自動、高效、智能化快速生產(chǎn)流程。

1.生產(chǎn)流程改造

如圖3所示，該流程以測區(qū)任務的設計?計劃實施?成果驗收為主線，將院級管理、部級管理、生產(chǎn)作業(yè)、質(zhì)量檢查等業(yè)務活動有序地組織起來。

圖3 生產(chǎn)流程

2.DEM/DOM生產(chǎn)工藝流程與生產(chǎn)流程改造

DEM工藝流程改造在充分利用原有設備的基礎(chǔ)上按兩種方法進行：①利用現(xiàn)有攝影測量系統(tǒng)，采集編輯等高線及特征點線，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口程序，轉(zhuǎn)入Inpho或ImageStation SSK系統(tǒng)模塊軟件中構(gòu)TIN，然后在立體環(huán)境可視化的條件下結(jié)合矢量特征數(shù)據(jù)同步實時編輯TIN，根據(jù)貼合地面高程的TIN，最終內(nèi)插DEM和等高線成果；②采用Inpho或ImageStation SSK數(shù)字攝影測量系統(tǒng)作為DEM生產(chǎn)的主要軟件，利用基于物方幾何約束的多影像相關(guān)匹配算法自動匹配生成TIN或GRID，并內(nèi)插得到粗格網(wǎng)DEM，并結(jié)合矢量特征數(shù)據(jù)同步進行DEM編輯和等高線編輯，最終內(nèi)插得到DEM和等高線成果。

通過以上兩種方法，既能利用現(xiàn)有設備，保證生產(chǎn)任務的順利銜接，又能充分發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢，進一步提高生產(chǎn)效率。

DOM生產(chǎn)流程的改造以影像匹配為核心技術(shù)，利用Inpho或ImageStation SSK系統(tǒng)模塊軟件(OrthoVista、orthoPro)通過單片微分糾正批量生成DOM，再將DOM導入OrthoVista、I/RAS C中進行后期的智能勻光勻色，在OrthoVista、I/RAS C中，按照用戶實際需求定制工作流程，實現(xiàn)基于網(wǎng)絡的大規(guī)模遙感影像高效、自動化的整體鑲嵌、裁切等工作。

生產(chǎn)流程的改造主要體現(xiàn)在兩方面：①自動化、批處理工序完全交由計算機集群式處理；②人工干預和編輯工序需要網(wǎng)絡化模式下，不同作業(yè)員之間進行可視化協(xié)同編輯。

3.DLG生產(chǎn)工藝流程與生產(chǎn)流程改造

DLG航測生產(chǎn)采用Inpho數(shù)字攝影測量軟件技術(shù)、GEOWAY地理信息處理軟件技術(shù)、PDA內(nèi)外一體化系統(tǒng)技術(shù)和GEOWAY DBCarto數(shù)據(jù)庫制圖軟件技術(shù)進行，其中：

1)采編一體的攝影測量技術(shù)流程改造計劃采用SSK數(shù)字攝影測量軟件技術(shù)實現(xiàn)。

2)內(nèi)外一體的航測調(diào)繪技術(shù)流程改造計劃采用PDA內(nèi)外一體化系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)。

3)圖庫一體的數(shù)據(jù)加工技術(shù)流程改造計劃采用GEOWAY地理信息處理軟件技術(shù)和GEOWAY DBCarto數(shù)據(jù)庫制圖軟件技術(shù)實現(xiàn)。

4)1∶1萬～1∶5萬DLG縮編生產(chǎn)技術(shù)流程建立計劃采用GEOWAY地理信息處理軟件技術(shù)實現(xiàn)。

5)基于數(shù)據(jù)庫的快速制圖技術(shù)流程建立計劃采用GEOWAY DBCarto數(shù)據(jù)庫制圖軟件技術(shù)實現(xiàn)。

4.質(zhì)量控制流程改造

質(zhì)量控制流程改造主要通過成果數(shù)據(jù)質(zhì)檢軟件完成，軟件功能模塊組成如圖4所示。

圖4 質(zhì)量控制軟件模塊

DLG數(shù)據(jù)質(zhì)檢提供了對DLG數(shù)據(jù)質(zhì)檢功能，主要有數(shù)據(jù)模型設計、檢查項設計、質(zhì)檢方案設計，以及質(zhì)檢任務的創(chuàng)建及人機交互。

柵格數(shù)據(jù)質(zhì)檢提供了對DOM、DEM數(shù)據(jù)的質(zhì)檢方案設計、檢查項設計，以及質(zhì)檢任務的創(chuàng)建。

元數(shù)據(jù)質(zhì)檢提供了對元數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量檢測功能，主要有質(zhì)檢方案設計、檢查項設計、數(shù)據(jù)模型設計，以及質(zhì)檢任務的創(chuàng)建。

成果數(shù)據(jù)質(zhì)檢系統(tǒng)提供一套完整實用的質(zhì)檢系統(tǒng)，支撐數(shù)據(jù)檢查流程，通過批量檢查、質(zhì)量評價的方式，把關(guān)入庫數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時對生產(chǎn)部門提交數(shù)據(jù)做出客觀科學的評價，提高檢查效率。

五、信息化航測管理系統(tǒng)建設

信息化管理平臺是信息化測繪生產(chǎn)體系中的樞紐環(huán)節(jié)，它以通信網(wǎng)絡為途徑，協(xié)調(diào)生產(chǎn)軟件按照技術(shù)流程進行工作，以數(shù)據(jù)庫的方式對生產(chǎn)過程、成果質(zhì)量、資料與檔案進行管控，如圖5所示。

圖5 管理系統(tǒng)構(gòu)成

六、結(jié)束語

本文通過論證信息化航測生產(chǎn)與管理系統(tǒng)的構(gòu)成、建設及現(xiàn)有系統(tǒng)的改造，對信息化航測生產(chǎn)與管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)設施建設、生產(chǎn)系統(tǒng)改造、管理系統(tǒng)建設等過程進行了詳細的描述。實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的“三個一體化”及同步數(shù)據(jù)更新，能夠在網(wǎng)絡環(huán)境下高效開展生產(chǎn)活動，并對生產(chǎn)質(zhì)量實現(xiàn)了全程監(jiān)控，同時航測過程的自動化數(shù)據(jù)處理能力得到了顯著的提高，在數(shù)據(jù)管理、任務調(diào)度、進度管理等方面實現(xiàn)了自動化和半自動化。但是，系統(tǒng)在處理無人機影像、國產(chǎn)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)時的工藝流程和技術(shù)手段還需要進一步優(yōu)化。

[1] 寧津生，楊凱.從數(shù)字化測繪到信息化測繪的測繪學科新進展[J].測繪科學，2007，32(2)：6-11.

[2] 張祖勛.由數(shù)字攝影測量的發(fā)展談信息化測繪[J].武漢大學學報：信息科學版，2008，33(2)：111-114.

[3] 李德仁，邵振峰.信息化測繪的本質(zhì)是服務[J].測繪通報，2008(5)：1-5.

[4] 朱筱虹.淺析數(shù)字化測繪與信息化測繪的關(guān)系[J].測繪通報，2009(4)：38-40.

Informationalized Aerial Photogrammetry Production and Management System Construction

GUO Haiqing

P23

B

0494-0911(2014)11-0053-04

2013-12-09

郭海青(1975—)，男，山西襄汾人，高級工程師，主要從事GIS方面的工作。

郭海青.信息化航空攝影測量生產(chǎn)與管理系統(tǒng)建設[J].測繪通報，2014(11)：53-56.

10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0362