基于MapMatrix的輸電線路工程DEM編輯應用

陳 微 趙 晶 喻忠偉 趙 劍 吳紅玲

(北京洛斯達科技發(fā)展有限公司, 北京 100120)

0 引言

數(shù)字攝影測量系統(tǒng)(MapMatrix)隸屬于武漢航天遠景公司,該軟件能夠基于無人機、航空、衛(wèi)星遙感等數(shù)據(jù)進行基礎測繪標準4D產(chǎn)品生產(chǎn)[1]。數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)[2]在輸電線路工程中進行優(yōu)化選線時,需要精準的DEM數(shù)據(jù)以及調(diào)繪矢量成果,通過DEM數(shù)據(jù)能夠?qū)U塔及線路進行模擬排位,通過疊加調(diào)繪矢量成果,能夠避開一些障礙物以及敏感區(qū)域,MapMatrix中的DEMMatrix模塊能夠生成、編輯、拼接DEM,FeatureOne能夠進行矢量采集、編輯、檢查、入庫。

國內(nèi)有很多人將MapMatrix應用到不同領域,施衛(wèi)東基于MapMatrix進行數(shù)字正射影像制作[3],對比說明該軟件在同類軟件中的優(yōu)勢。在內(nèi)業(yè)采集中,MapMatrix具有強大的矢量采集和編輯功能,能夠使立體采集作業(yè)變得更加方便和舒適[4-5]。張新雯利用MapMatrix對ADS80數(shù)據(jù)進行DEM制作[6]。王英等人則對ADS100數(shù)據(jù)的處理進行探討[7],總結DEM編輯方法,使其能夠提高精度和效率。利用MapMatrix進行DEM制作的方法已經(jīng)日趨成熟[8-9]。

1 DEM編輯流程

1.1 獲取DEM的方法

獲取DEM的方式有很多種,其中包含:(1)直接通過野外測量獲得基礎數(shù)據(jù),比如利用傳統(tǒng)測繪儀器全站儀、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)等進行測量,這種方式耗時耗力;(2)通過收集已有的矢量數(shù)字線劃地圖(Digital Line Graphic，DLG)數(shù)據(jù)進行編輯,這種方式精度比較低,效率也不高;(3)利用航空攝影測量手段,通過全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)進行DEM的獲取,該方法又能細分為有DLG和無DLG成果兩種情況。本文針對輸電線路工程,通過航空攝影手段,利用全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)生產(chǎn)DEM,生產(chǎn)過程中無DLG成果輔助。

1.2 Inpho進行空三加密

Inpho軟件全球聞名,該軟件在空三加密過程中自動化程度非常高,DEM生產(chǎn)高效且精確。Inpho全自動空三模塊(Match-AT)能夠支持多種數(shù)據(jù)源進行空三加密,并且對測區(qū)的大小以及形狀沒有太大限制。在Inpho軟件中創(chuàng)建工程,新建相機文件,導入影像數(shù)據(jù)及POS數(shù)據(jù),導入控制點信息,根據(jù)POS數(shù)據(jù)自動新建航條,保存工程后即可進行相對定向及絕對定向工作。其中基于特征和最小二乘法的組合來進行相對定向連接點的自動匹配工作[10],可以通過軟件查看連接點的殘差以及誤差等統(tǒng)計信息,可進入立體模式下觀看連接點匹配好壞,一般連接點的匹配好壞結果直接影響生產(chǎn)的DEM精度。絕對定向時,在立體模式下以導入的控制點對照刺點片進行刺點,通過反復平差及調(diào)整,得到滿足規(guī)范要求的空三結果,并輸出DEM,具體技術路線如圖1所示。

圖1 技術路線圖

1.3 Inpho成果導入MapMatrix

MapMatrix軟件系統(tǒng)兼容性比較好,可以導入來自其他多種系統(tǒng)的處理成果,系統(tǒng)支持來自MapMatrix、VirtuoZo、JX4 Project、Z/I Imaging、Leica Helava、PATB、Albany、Bingo、Dat/EM Summit、PhorexII、Inpho 和Database等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)成果。導入Inpho工程需要工程文件、相機參數(shù)以及影像數(shù)據(jù)等。

1.4 DEM編輯

輸電線路工程中,DEM的質(zhì)量好壞直接影響到后期施工精度及進度,所以存在明顯錯誤的DEM區(qū)塊必須進行人工手動修編,MapMatrix軟件的DEMMatrix成為獨立的應用模塊,提供一站式界面,在平面和立體模式下對DEM進行編輯,支持對DEM進行拼接,可視化、裁切、格式轉(zhuǎn)換、精度檢查等操作,具體流程如下。

(1)將Inpho軟件生成的DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapMatrix所支持的NSDTF格式,轉(zhuǎn)換過程中可對輸入文件及輸出文件屬性進行定義,包括數(shù)據(jù)格式、X方向間隔、Y方向間隔等;

(2)在導入的Inpho工程DEM節(jié)點上加載轉(zhuǎn)換后的DEM數(shù)據(jù),選擇需要加載編輯的DEM文件,并添加對應的立體像對;

(3)在平面編輯模式下進行DEM裁邊,裁邊分為內(nèi)部裁邊和外部裁邊,首先利用外部裁邊框選需要保留的DEM,將其外側裁去,其次利用內(nèi)部裁邊對細節(jié)部分無用的DEM數(shù)據(jù)進行框選并裁去;

(4)輸電線路工程范圍廣、地形復雜、高差大,此時利用Inpho生成的DEM數(shù)據(jù)往往邊緣會有缺失,利用DEMMatrix的DEM擴展范圍功能即可解決DEM無效或DEM缺失問題;

(5)在立體編輯模式下,利用添加/編輯特征點、特征線以及量測點內(nèi)插等進行山地、地形起伏變化較大地區(qū)進行修測;對于居民地區(qū)域可利用房屋過濾功能進行快速大面積修測;對于平地、水域等地區(qū)可利用量測點內(nèi)插、匹配點內(nèi)插、局部平滑等工具進行修測;

(6)導入控制點,利用控制點檢查工具進行檢查分析,軟件將自動計算控制點高程和數(shù)字高程模型之間的高程差,并導出報告;

(7)利用DEM轉(zhuǎn)換工具按需求進行DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并輸出。

2 實驗分析

2.1 實驗數(shù)據(jù)

本文選取兩處典型區(qū)域進行編輯,分別為青海地區(qū)和湖南地區(qū),兩地區(qū)地形、地貌條件如表1及圖2、圖3所示。

表1 實驗區(qū)概況

圖2 青海地區(qū)

圖3 湖南地區(qū)

2.2 實驗分析

通過利用MapMatrix中的各種編輯工具對兩塊區(qū)域分別進行編輯,定性分析編輯快慢及適用性。

通過表2可以看出應用MapMatrix在輸電線路工程中進行DEM編輯時,對大面積山地植被覆蓋茂密區(qū)域以及溝壑縱橫地區(qū)適用性一般;比較適用于山地DEM出現(xiàn)少量錯誤情況;對于平地及成片居民區(qū),適用性較強。

表2 定性分析MapMatrix在輸電線路工程中編輯DEM快慢及適用性

3 結束語

對比平常作業(yè)模式,在植被覆蓋茂密區(qū)域及溝壑縱橫區(qū)域,利用影像生成DEM一般都會出現(xiàn)大量等高線漂浮于樹上以及未能貼合溝壑底部的情況,這種情況利用影像生成DEM+編輯DEM的模式本身就不太合適,比較適合利用激光進行數(shù)據(jù)獲取及DEM生成。綜合以上內(nèi)容,除個別特殊地形,在輸電線路工程中利用MapMatrix能夠較快、精確地完成DEM的編輯工作。