關(guān)于快速實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)的探討
2017-07-19 09:48:21張海艷李軍馬紅利
科技資訊 2017年18期
張海艷++李軍++馬紅利
摘 要：該文介紹了在1：10 000基礎(chǔ)測(cè)繪實(shí)際生產(chǎn)過程中，以新疆1萬葉城實(shí)驗(yàn)區(qū)作為實(shí)驗(yàn)，通過在INPHO下進(jìn)行實(shí)現(xiàn)快速空三加密、提取DTM、生產(chǎn)DOM、DSM；在DSM基礎(chǔ)上反生的等高線與傳統(tǒng)在JX4立體下采集等高線的方法相結(jié)合，高效、高精度的完成等高線采集工作，從而在很大程度上快速、高效的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪的生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：DTM DSM 反生等高線
中圖分類號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（c）-0082-05
Abstract： This article introduces the 1∶10 000 basic surveying and mapping， in the process of actual production in Xinjiang Yecheng 1∶10 000 experimental area as the experiment， through fast under the INPHO empty three encryption， extract DTM， production DOM， DSM； Born in DSM based on the contour and the traditional acquisition under JX4 three-dimensional contours combined method， high efficiency， high precision contour acquisition work.
Key Words： DTM； DSM； The raw contour
“十二五”期間，國(guó)家測(cè)繪地理信息局大力推進(jìn)地理信息資源共享整合和互聯(lián)互通，完成了全國(guó)1∶10 000 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)整合升級(jí)，基礎(chǔ)測(cè)繪項(xiàng)目是當(dāng)前各級(jí)政府大力推進(jìn)與實(shí)施的一項(xiàng)基礎(chǔ)性、前期性的工作。隨著社會(huì)和科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)路線、作業(yè)模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)的發(fā)展要求，因此為了減少人工的作業(yè)量和縮短生產(chǎn)作業(yè)周期、提升生產(chǎn)效率值、保證作業(yè)精度就必須要有一套科學(xué)的、行之有效的生產(chǎn)作業(yè)工藝流程和作業(yè)生產(chǎn)模式，只有這樣才能更有效的滿足當(dāng)前的需要。
1 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)工藝流程介紹
1.1 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
該實(shí)驗(yàn)以INPHO軟件為依托平臺(tái)，INPHO攝影測(cè)量系統(tǒng)是由世界著名的測(cè)繪學(xué)家Fritz Ackermann教授于20世紀(jì)80年代在德國(guó)斯圖加特創(chuàng)立，INPHO支持各種掃描框幅式相機(jī)、數(shù)字CCD相機(jī)、自定義相機(jī)、推掃式相機(jī)以及衛(wèi)星傳感器獲取的影像數(shù)據(jù)的處理，其模塊化的產(chǎn)品體系使得INPHO極為方便地整合到其他工作流程中。
MATCH-AT基于先進(jìn)而獨(dú)特的影像處理算法為用戶提供了高精度、高效率、高穩(wěn)定性的航空三角攝影測(cè)量軟件。對(duì)于各種航空框幅式相機(jī)、數(shù)字框幅式CCD相機(jī)、推掃式ADS40相機(jī)甚至無人機(jī)承載的數(shù)碼相機(jī)等獲取的影像均可實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的高效空三處理。對(duì)于沙漠、水域等紋理較差的區(qū)域都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、有效的連接點(diǎn)匹配。
MATCH-T DSM自動(dòng)進(jìn)行地形和地表提取，從航空或衛(wèi)星影像中提取高精度的數(shù)字地形模型（DTM）和數(shù)字地表模型（DSM），為整個(gè)目標(biāo)測(cè)區(qū)生成無縫模型。自動(dòng)選擇最適影像進(jìn)行智能多影像匹配，生成的DSM可以媲美LIDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
OrthoMaster是INPHO的一款為數(shù)字航片或衛(wèi)片進(jìn)行嚴(yán)格正射糾正的專業(yè)軟件。處理過程高度自動(dòng)化，并且生產(chǎn)效率非常高效。既可以處理單景影像，也可同時(shí)處理測(cè)區(qū)內(nèi)的所有影像。既支持DTM進(jìn)行嚴(yán)格正射糾正，也可以基于平面模型進(jìn)行糾正。與OrthoVista結(jié)合后可以生成正射鑲嵌圖。
OrthoVista是全球領(lǐng)先的生產(chǎn)鑲嵌勻色影像的專業(yè)軟件。利用先進(jìn)的影像處理技術(shù)，對(duì)任意來源的正射影像進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整、合并，從而生成一幅無縫的、顏色平衡的鑲嵌圖。全自動(dòng)的拼接線查找算法可以探測(cè)人工建筑物，因而拼接線甚至是在城區(qū)依然可以有效地繞開建筑物，并可自動(dòng)調(diào)整拼接線周邊羽化區(qū)域?？赏瑫r(shí)處理上萬張影像。
該文通過介紹在以上INPHO模塊下進(jìn)行快速空三加密、提取DTM、生產(chǎn)DOM、DSM；在DSM基礎(chǔ)上反生的等高線與傳統(tǒng)在JX4立體下采集等高線的方法相結(jié)合，高效、高精度的完成等高線采集工作，來代替常規(guī)的部分操作流程，從而使1∶10 000基礎(chǔ)測(cè)繪更新的周期大大縮短，作業(yè)技術(shù)有了進(jìn)一步的提高。
1.2 實(shí)驗(yàn)概況與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
區(qū)域概況：實(shí)驗(yàn)區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部。南依昆侖山山脈，緊連塔克拉瑪干沙漠，總面積約2 162 km2。海拔約1 500～2 900 m，沖積扇綠洲區(qū)域分布有大量農(nóng)田和居民地。地形南高北低，主要為山地和丘陵地。
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：選取葉城南區(qū)域三個(gè)區(qū)域網(wǎng)的45幅圖等高距為10 m的高三區(qū)域作為研究區(qū)域，進(jìn)行快速空三加密；選取45幅圖中的具有不同地貌特征的6幅圖作為反生等高線的研究區(qū)域。
1.3 實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)工藝流程介紹
基于航攝影像資料，參考其他資料，根據(jù)不同區(qū)域的地形特征、地形類別和精度要求等，采用相應(yīng)的控制測(cè)量、快速空三加密、提取DTM、生產(chǎn)DOM、DSM；在DSM基礎(chǔ)上反生等高線；像片調(diào)繪，完成項(xiàng)目規(guī)定覆蓋范圍內(nèi)數(shù)字正射影像、數(shù)字線劃圖和數(shù)字高程模型的生產(chǎn)。
以下為傳統(tǒng)基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)工藝流程和該實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)工藝流程圖的詳細(xì)比較，見圖1、圖2。
2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法
2.1 快速空三加密（用時(shí)6 h）
（1）在安裝目錄下點(diǎn)擊生成的圖標(biāo)來啟動(dòng)“Applications Master”新建工程，從相機(jī)編輯器導(dǎo)入已存在的相機(jī)文件，從
相片數(shù)：524。
（2）打開控制點(diǎn)編輯導(dǎo)入控制點(diǎn)，建立金字塔，量測(cè)控制點(diǎn)。
控制點(diǎn)的量測(cè)有兩種操作方式：先手工量測(cè)所有的地面控制點(diǎn)，然后啟動(dòng)空中三角測(cè)量進(jìn)行自動(dòng)連接點(diǎn)提取。這個(gè)過程得出來的結(jié)果是絕對(duì)外方位元素。這個(gè)方法是傳統(tǒng)的方式并且推薦使用，為了要得到更好的自動(dòng)連接點(diǎn)提取結(jié)果，最好先量測(cè)控制點(diǎn)并利用盡可能好的量測(cè)數(shù)據(jù)，如GNSS/IMU。在沒有量測(cè)控制點(diǎn)的情況下進(jìn)行空三計(jì)算。在自動(dòng)連接點(diǎn)提取和后處理之后得出的是比較穩(wěn)定的連接點(diǎn)和相對(duì)外方位元素。如果手里有充足的地面控制點(diǎn)，建議不要使用這個(gè)流程。
注意：有時(shí)候如果需要手工量測(cè)大量地面控制點(diǎn)，利用迭代的方式量測(cè)控制點(diǎn)會(huì)很有幫助，首先自動(dòng)提取連接點(diǎn)，然后手工量測(cè)4個(gè)焦點(diǎn)的控制點(diǎn)，然后后處理，之后控制點(diǎn)的位置只需做微調(diào)即可。
（3）在“Applications Master下的MATCH-AT”子菜單選擇Triangulation啟動(dòng)空中三角測(cè)量連接點(diǎn)提取用時(shí)：50 min每張片子上至少有200個(gè)點(diǎn)，photo measure tool中查看空三結(jié)果（要在以下情況出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行后處理：點(diǎn)的附加量測(cè)；標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)置改變；自動(dòng)提取的連接點(diǎn)被中心量測(cè)。后處理也就是對(duì)前面的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行重新計(jì)算，它只會(huì)在測(cè)區(qū)中的點(diǎn)重新量測(cè)后或者平差參數(shù)改變。前面運(yùn)行的結(jié)果會(huì)在后處理中被當(dāng)作近似值利用，與新量測(cè)的點(diǎn)或者改變的參數(shù)進(jìn)行測(cè)區(qū)平差）。
（4）抽希點(diǎn)有兩個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)。
①M(fèi)atch-AT通常會(huì)在自動(dòng)提取連接點(diǎn)的時(shí)候創(chuàng)建一些連接點(diǎn)蔟，即多個(gè)連接點(diǎn)距離很近，為了得到這個(gè)蔟中的最后的點(diǎn)，需要設(shè)置每個(gè)簇中連接點(diǎn)間的最小距離，在這個(gè)距離之內(nèi)只保存一個(gè)點(diǎn)。
②剔除2度重疊點(diǎn)：因?yàn)?度重疊點(diǎn)只連接兩張像片，可信度較差，但這里有兩個(gè)選項(xiàng)，是選擇刪除全部2度重疊點(diǎn)還是要保留每個(gè)航帶頭尾兩張像片的2度重疊點(diǎn)。
2.2 生產(chǎn)DOM、提取DSM（用時(shí)7 h）
單片正射：（ 用時(shí)3 h，采用提取的dtm作為正射），正射裁切（勻色、拼接、標(biāo)準(zhǔn)分幅一次產(chǎn)生）orthovista用時(shí)3 h45 min；DSM提取（用時(shí)30 min），如圖4、圖5所示。
2.3 DSM反生等高線
地形類別為高山地。
JX4下立體采集等高線與Inpho反生曲線對(duì)比：基于立體影像的等高線檢查是一種最基本的檢測(cè)方法。經(jīng)過檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)區(qū)的等高線數(shù)據(jù)全部符合精度要求。如圖6、圖7所示。
2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比分析
根據(jù)前面對(duì)試驗(yàn)區(qū)域研究分析得出，在INPHO下空三部分自動(dòng)化程度較高，對(duì)于構(gòu)架航線無需特殊設(shè)置及處理，同時(shí)經(jīng)把空三加密數(shù)據(jù)在JX4下生成立體相對(duì)通過控制點(diǎn)和保密點(diǎn)檢測(cè)高程最大存在大約2 m的誤差，但在精度要求范圍內(nèi)；在INPHO下DSM反生的等高線將其再次套合到影像上，對(duì)其進(jìn)行檢查修側(cè)或?qū)ζ渲刑貏e差的等高線再用傳統(tǒng)采集方法將其補(bǔ)充完整，由表1可知，在INPHO下進(jìn)行1∶10 000基礎(chǔ)測(cè)繪明顯縮短了作業(yè)周期，減少了人工參與，大大縮短工期；對(duì)于此種由自動(dòng)生成等高線與傳統(tǒng)檢查修側(cè)相結(jié)合方法制作的等高線完全可以滿足成果數(shù)據(jù)要求；INPHO數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)在DOM的生產(chǎn)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，速度快、精度高，同時(shí)很好地解決了DOM影像的接邊難題，其次也很好地解決了影像的勻光、勻色難題。
3 結(jié)語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，從而帶動(dòng)了數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展，由于這一技術(shù)的發(fā)展，給測(cè)繪工作帶來了快捷和高效，其表現(xiàn)為提高了工作效率、縮短了制圖的周期，INPHO軟件是計(jì)算機(jī)發(fā)展的產(chǎn)物，它不僅使傳統(tǒng)的復(fù)雜作業(yè)流程更簡(jiǎn)單化、自動(dòng)化，而且使更多的人員從繁瑣的重復(fù)作業(yè)中解脫出來。但是由于目前還無法真正實(shí)現(xiàn)完全的全自動(dòng)化處理，部分工作還需要人機(jī)配合完成。當(dāng)然，隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)及INPHO軟件的不斷發(fā)展與完善，相信定會(huì)有更好的作業(yè)方式應(yīng)用于實(shí)踐的作業(yè)過程中，希望大家共同探討、共同學(xué)習(xí)。
參考文獻(xiàn)
[1] INPHO MATCH-AT空三加密軟件操作手冊(cè)[M].北京超圖軟件股份有限公司，2012.
[2] INPHO OrthoVista中文操作手冊(cè)[M].北京超圖軟件股份有限公司，2012.
[3] INPHO MATCH-T_DSM中文操作手冊(cè)[M].北京超圖軟件股份有限公司，2012.
[4] 楊輝，唐培軍，馬文河，等.Geoway軟件在1∶1萬基礎(chǔ)測(cè)繪DLG中的應(yīng)用[J].西部資源，2014（1）.
[5] 古扎麗努爾·加馬勒.1∶1萬基礎(chǔ)測(cè)繪作業(yè)過程及質(zhì)檢方式[J].科技資訊，2014（3）：68-69.
[6] 張艷霞，馬海燕.地形圖等高線的自動(dòng)繪制方法[J].前沿觀察，2011（3）.
[7] 王文達(dá)，賈建紅.等高線的自動(dòng)綜合[J].北京測(cè)繪，2010（3）：22-24.
[8] 郝娜，于魯琪，呂靜凡.淺述DOM的制作方法及應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013，36（2）：179-180.
[9] 耿麗艷.淺談遙感影像DOM的制作流程[R].全國(guó)測(cè)繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)學(xué)術(shù)信息交流會(huì)，2008.
[10] 王光明，張勇，高淑芬.空三加密更新測(cè)量在大比例尺數(shù)字化成圖中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2010（8）：50-52.
[11] 耿麗艷，張建新，龔文才，等.DMC航攝影像空三加密的實(shí)驗(yàn)研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2010，33（4）：206-208.
