利用正射影像更新1∶10000地形圖的生產(chǎn)實(shí)踐

王志明+賈永強(qiáng)

摘 要： 1∶10000地形圖是基礎(chǔ)測繪的主要組成部分，對于城鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)需要定期更新，利用正射影像更新地形圖，能適應(yīng)地物變化快而地貌基本沒有改變的地區(qū)，在正射影像上識別采集后的地物要素，還需外業(yè)補(bǔ)調(diào)或補(bǔ)測，最后編輯成圖。

關(guān)鍵詞： DOM制作； 正射影像采集； 疊加套合； 外業(yè)核查補(bǔ)調(diào)

1∶10000地形圖是國家基本比例尺地形圖，屬中小比例尺范疇。1∶10000地形圖主要用于縣、市一級區(qū)域的城鎮(zhèn)規(guī)劃、地形評價(jià)、礦山開采選址、鐵路或公路建設(shè)選線、土地資源調(diào)查、林業(yè)科學(xué)研究、水利電力項(xiàng)目勘察與設(shè)計(jì)以及國防建設(shè)用圖等領(lǐng)域，1∶10000地形圖還可作為編制更小比例尺地形圖或?qū)ｎ}地圖的基礎(chǔ)資料。本文以呼和浩特市區(qū)域范圍120幅1∶10000數(shù)字地形圖生產(chǎn)實(shí)踐為例，介紹采用正射影像更新1∶10000數(shù)字地形圖的生產(chǎn)方法。

1. 任務(wù)概述

1.1 航攝資料

呼和浩特市120幅1∶10000地形圖更新測繪任務(wù)，是以呼和浩特市城區(qū)為中心，范圍覆蓋新城區(qū)、賽罕區(qū)、回民區(qū)和玉泉區(qū)，測區(qū)面積2926.8km2。測區(qū)舊地形圖生產(chǎn)數(shù)據(jù)源是2004年與2009年的航空影像，本次更新測繪以2012年的航空影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，航攝資料比較情況見表1：

從表中的航攝資料情況可分析，更新圖采用彩色數(shù)碼航攝資料，分辨率高，有利于地物更新。

1.2 新舊地形圖坐標(biāo)系不同

測區(qū)舊地形圖平面坐標(biāo)為1980西安坐標(biāo)系，更新圖采用2000國家大地坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)都是1985國家高程基準(zhǔn)。

1.3 像控點(diǎn)資料

舊圖像控點(diǎn)成果全部覆蓋作業(yè)區(qū)，當(dāng)時(shí)布點(diǎn)方法按傳統(tǒng)區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)，并且框幅式航片，布設(shè)像控點(diǎn)較多，本次所用航空影像是推掃式條帶影像，利用軟件空三加密，僅需少量的像控點(diǎn)，故選取部分2004年和2009年航空影像上的像片控制點(diǎn)，就能夠滿足本次空中三角測量的要求。

2. 任務(wù)實(shí)施

2.1 確定更新方法

呼和浩特市120幅作業(yè)區(qū)，重點(diǎn)更新區(qū)域?yàn)楹羰薪ǔ蓞^(qū)及城郊接合處。外圍更新重點(diǎn)是交通要素、植被要素。地物變化分析：新增鐵路、公路及街道（含改建、擴(kuò)建）；城中村改造，原有村莊改變?yōu)榫用裥^(qū)；舊城棚戶區(qū)改造，改造后建有高層或超高層建筑；農(nóng)村居民地?cái)U(kuò)大，原有耕地減少，耕地改建為大棚或養(yǎng)殖場等設(shè)施農(nóng)用地。土地整理項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域，農(nóng)田渠網(wǎng)、路網(wǎng)有較大變化。根據(jù)上述情況，按分要素更新作業(yè)。主要更新交通、居民地、水系、植被等地物要素，地貌與舊圖基本沒有變化，故地貌要素（等高線、高程點(diǎn)等）一般不作更新。

2.2 作業(yè)流程

本次更新任務(wù)，先采用數(shù)字航空攝影測量的方法，更新數(shù)字正射影像圖（DOM），然后利用DOM，采用數(shù)字正射影像圖采集法，更新數(shù)字線劃地形圖（DLG），工藝流程如圖1。

（1）空中三角測量

由于舊圖平面坐標(biāo)系與新圖不同，所以在空中三角測量之前，先將舊像控點(diǎn)成果轉(zhuǎn)換成2000國家大地坐標(biāo)系成果。利用同名影像的相似性，選取滿足本次影像資料布點(diǎn)方案的像控點(diǎn)，將其在新數(shù)碼影像上重新定位（直接在計(jì)算機(jī)上），這樣做的目的，是為省去外業(yè)像片控制測量這道工序，從而節(jié)約經(jīng)費(fèi)，提供工作效率。經(jīng)加密平差解算，加密數(shù)據(jù)能夠滿足空中三角測量的精度要求，具體見表2。

（2）數(shù)字正攝影像圖（DOM）制作

用于微分糾正制作DOM的DEM，采用舊圖DEM成果，使用前同樣需坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。因地貌基本沒有變化，可直接使用。新制作的DOM成果地面分辨率為1米，彩色影像，色調(diào)均勻，紋理清楚，符合1∶10000數(shù)字正射影像圖精度要求，作為更新DLG的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。DOM制作工藝流程如圖2。

（3）數(shù)字線劃圖（DLG）生產(chǎn)

DLG生產(chǎn)采用正射影像采集法，本次作業(yè)數(shù)據(jù)采集與編輯軟件均為Geoway3.6。將更新后的DOM作為背景影像，疊加原圖DLG地物部分，進(jìn)行分析比對。按影像位置采集變化了的地物要素，與影像不套合或套合超限的舊圖DLG地物要素，也一并修正。影像上已消失的DLG要素同時(shí)刪除。

DLG數(shù)據(jù)采集執(zhí)行《CH/T 9006-2010 1∶5000 1∶10000基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品更新規(guī)范》，分居民地及設(shè)施、水系、交通、管線、植被與土質(zhì)共7大類采集，具體取舍指標(biāo)依規(guī)范，測量控制點(diǎn)、地貌、境界因沒有變化，一般不更新。

居民地及設(shè)施采集：高大建筑物的陰影在DOM上無法消除，采集此類地物時(shí)需注意陰影與投影差改正。單幢房屋頂部輪廓清晰，采集后應(yīng)平移至可準(zhǔn)確定位的房基線上，以此消除陰影遮擋。陰影下無法采集的地物，如垣柵等居民地附屬設(shè)施，留外業(yè)補(bǔ)調(diào)或補(bǔ)測；高層與超高層建筑在DOM上無法區(qū)分，可留外調(diào)核實(shí)。街區(qū)式居民地、巷道、內(nèi)部道路、居民地內(nèi)部空地等，可先按綜合取舍指標(biāo)衡量，能綜合的成片房屋，直接采集外輪廓，達(dá)不到上圖指標(biāo)的地物按則舍去，既體現(xiàn)1∶10000地形圖應(yīng)有的綜合取舍，又不失地物原有的分布特征。

交通要素采集：依比例道路，路寬從影像上量取，道路中心線依影像采集，道路邊線從中心線按路寬的一半外擴(kuò)生成，路邊線與影像有出入的地方，還應(yīng)按影像采集道路邊線的準(zhǔn)確位置；不依比例表示的道路直接按影像位置采集。

植被要素采集：按影像判定地類，采集地類分界線，影像無法定準(zhǔn)的地類，留外業(yè)補(bǔ)調(diào)。

水系要素采集：主要更新人工修筑的景觀河、水庫、堤壩等設(shè)施，屬性數(shù)據(jù)留外業(yè)補(bǔ)調(diào)。

管線要素采集：主要更新35KV以上的輸電線，準(zhǔn)確采集電力線拐點(diǎn)，如不能準(zhǔn)確定位拐點(diǎn)，留外業(yè)補(bǔ)調(diào)，電壓伏數(shù)同時(shí)調(diào)查。

采集更新數(shù)據(jù)時(shí)，由于變化的地物與沒有變化的地物有時(shí)交織在一起，所以新采集數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)銜接應(yīng)合理，精度保持一致，銜接誤差一般不大于地物點(diǎn)平面位置中誤差的2倍。如街區(qū)式居民地部分拆除后，新居民區(qū)范圍與原來街區(qū)應(yīng)合理拼接，道路擴(kuò)建或新建后，與周邊植被、居民地的關(guān)系應(yīng)協(xié)調(diào)處理。

外業(yè)核查補(bǔ)調(diào)是本次更新測繪的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠利用第一次國情普查數(shù)據(jù)的，可省去外業(yè)調(diào)查。內(nèi)業(yè)采集將有疑問的地方做標(biāo)記，外業(yè)調(diào)查有重點(diǎn)、有步驟去逐項(xiàng)落實(shí)。調(diào)查底圖為DLG與DOM的疊加圖。DOM無法采集地表高程數(shù)據(jù)，地貌要素一般不作更新。但地貌變化其高差超過1個(gè)等高距且圖上面積超過100mm2的應(yīng)更新，借助立體測圖測繪等高線，道路高程點(diǎn)、路堤、路塹等需要采集高程值的地物要素，也一并上立測采集。

結(jié)合外業(yè)補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)、立測數(shù)據(jù)和影像采集數(shù)據(jù)，最后編輯DLG成圖。呼市120幅更新任務(wù)采用2000國家大地坐標(biāo)系，原圖成果為1980西安坐標(biāo)系，更新時(shí)需將作業(yè)區(qū)圖幅及周邊圖幅一起轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系成果，然后重新分幅。更新圖與周邊圖幅由于影像時(shí)相不同，存在地物要素不接邊的情況，不接邊圖幅在元數(shù)據(jù)中記錄。不同地形類別的圖幅由于等高距不同，重新分幅在一幅圖時(shí)，還應(yīng)統(tǒng)一等高距，重新編輯等高線。

更新圖采用2000國家大地坐標(biāo)系，圖幅覆蓋范圍有改變，所以需重新制作圖歷簿，相關(guān)內(nèi)容采用更新后的數(shù)據(jù)成果。如圖角坐標(biāo)、控制點(diǎn)成果等。地名調(diào)查表按更新圖內(nèi)容填好后，去民政部門蓋章核實(shí)，最后裝訂。沒有涉及地名變化的圖幅，可利用舊地名調(diào)查表。

3. 結(jié)束語

利用數(shù)字正射影像更新1∶10000數(shù)字地形圖，具有生產(chǎn)周期短、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，對于需定期更新1∶10000地形圖的地區(qū)可采用此種方法，尤其是城鎮(zhèn)地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，地物要素變化較快而地貌要素基本沒有改變的地區(qū)。此種方法還需結(jié)合野外核查補(bǔ)調(diào)或補(bǔ)測、立測儀器采集，但大部分更新要素利用影像更新，相比傳統(tǒng)航測發(fā)更新地形圖，是一種嘗試和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張燕梅， 兀偉， 馬靜. 國家基本比例尺地形圖更新規(guī)范的研究與制定[J]. 測繪技術(shù)裝備， 2010， 12（1）：12-15.

[2] 國家測繪局西安標(biāo)準(zhǔn)化測繪研究所起草. 1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范[M]. 測繪出版社， 1988.

[3] 郭艷婷， 趙俊茂. 淺談1：10000地形圖（DLG）數(shù)據(jù)的檢查驗(yàn)收[J]. 城市建設(shè)旬刊， 2011（3）：394-395..

[4] 黃琛， 呂玉霞， 段怡紅，等. 《國家基本比例尺地圖圖式第2部分：1∶5 000 1∶10 000地形圖圖式》修訂說明[J]. 測繪標(biāo)準(zhǔn)化， 2016（3）：8-11.

[5] 楊和平. 國家測繪局測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布信息[J]. 測繪標(biāo)準(zhǔn)化， 2001（2）：51.

[6] 張印鐸， 石向晨. 新概念數(shù)字正射影像圖（DOM）[J]. 西部資源， 2007（2）：25+60.

[7] 張桂蓮， 王蘇春. 淺談呼和浩特市數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)在1∶1000地形圖測繪中的應(yīng)用[J]. 西部資源， 2014（2）：165-166.

[8] 賈利萍. 基于高分辨率影像的礦山開發(fā)遙感調(diào)查與監(jiān)測應(yīng)用研究[J]. 西部資源， 2016（3）：11-13.

[9] 柳永紅. 基于多源高分辨率衛(wèi)星影像的地理國情普查數(shù)字正射影像生產(chǎn)的探討[J]. 西部資源， 2016（6）：148-150.