淺談利用正射影像圖更新地形圖

王雪 丁雨 張官進(jìn)

摘? 要：社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使地形發(fā)生迅速變化，原有的地形圖需要實(shí)時更新。傳統(tǒng)方法存在成本高、耗時多、所需人員多等不足?；诖耍疚年U述了利用正射影像圖更新地形圖的工作流程和關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合六安市某鎮(zhèn)地形圖進(jìn)行更新。結(jié)果表明利用正射影像圖更新地形圖具有較高的可行性，為相關(guān)研究提供了參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字正射影像圖;地形圖更新;修測

中圖分類號：P283.49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-9052（2021）10-00-02

在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中，數(shù)字地理信息已成為城市乃至全國各個領(lǐng)域宏觀決策和規(guī)劃管理中不可或缺的一部分[1]。現(xiàn)階段，國家、各省都已經(jīng)完成了數(shù)字化地形圖的基礎(chǔ)工作，相繼建成了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，具有更好的準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢性[2]。城市的大比例地形圖是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的重要來源之一[3]，如對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，采用傳統(tǒng)更新地形圖的方法，從其更新的制作周期和所需成本來看，無法滿足當(dāng)代城市發(fā)展的需求。因此利用現(xiàn)在的新技術(shù)——數(shù)字正射影像圖[4]對地形圖進(jìn)行更新，是時代的需求。傳統(tǒng)方法中，把地面實(shí)況分為房屋、水系、道路等幾大要素。但就目前的地區(qū)發(fā)展?fàn)顩r來看，房屋、道路和植被三大地物要素的變更較密集，而地形地貌一般情況下不會發(fā)生明顯改變。針對上述情況，使用新方法對地形圖進(jìn)行更新，即在原有的數(shù)字線劃圖上疊加現(xiàn)有的數(shù)字正射影像圖，可直接更新發(fā)生變化的地物要素，這種更新方法具有很大優(yōu)勢[5]。

一、地形圖的作用及重要性

（一）地形圖在地區(qū)建設(shè)中的作用

地形圖是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的主要數(shù)據(jù)來源，在地區(qū)管理、規(guī)劃建設(shè)、國土資源管理、可持續(xù)發(fā)展研究等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，對于地區(qū)的發(fā)展是至關(guān)重要的。地區(qū)道路網(wǎng)格是地區(qū)規(guī)劃構(gòu)成的重要部分，是改善地區(qū)交通的利器，也是地區(qū)建設(shè)的必要保障，是一個地區(qū)在未來發(fā)展方向上的指南針。地形圖對新、老城區(qū)道路規(guī)劃有著極其重要的參考價值。而古代遺址、鐵路、高壓塔等地物要素影響著路網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，這種地物類型的變化較少，且必須結(jié)合外業(yè)調(diào)查才能夠確定，因此地形圖對地區(qū)道路網(wǎng)格建設(shè)的力量不容小覷。

（二）地形圖更新的重要性

隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，城市建設(shè)也在加快變化，棚戶區(qū)改造、開發(fā)城市邊緣地帶、居民小區(qū)配套設(shè)施建設(shè)日趨完善、道路交通的功能日益健全，這些現(xiàn)象都使城市地形圖發(fā)生了變更。精確的地形圖會在一定程度上影響社會發(fā)展，也會為相關(guān)政府部門的決策提供有力參考。傳統(tǒng)的地形圖完全依靠外業(yè)采集信息來更新，無法滿足城市建設(shè)的需求。在地區(qū)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的背景下，對地形圖的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性提出了要求，需將地物的變化反映在地形圖上，及時更新基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。采用數(shù)字正射影像圖對地形圖進(jìn)行快速更新的方法適應(yīng)時代發(fā)展，而且該方法所需成本很低，更新速度快。

二、數(shù)字正射影像圖的操作

（一）數(shù)字正射影像圖的制作

（二）數(shù)字正射影像圖的預(yù)處理

PCI軟件具有操作簡便、處理能力強(qiáng)、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)后，可自動執(zhí)行DEM校正、圖像拼接和地圖剪切。利用數(shù)字正射影像圖對地形圖進(jìn)行更新，數(shù)字正射影像圖的質(zhì)量決定了相應(yīng)數(shù)據(jù)的精確程度。由PCI軟件自動生成數(shù)字正射影像圖，存在影像質(zhì)量不高的情況，影響精度。針對這種問題，使用Photoshop軟件來調(diào)整數(shù)字正射影像圖的對比度，使地面上物體的亮度和對比度達(dá)到最佳效果。此方法使圖像更清晰，更有利于對地形圖進(jìn)行更新。由于MapStar軟件可識別的圖像格式種類有限，需先使用Photoshop軟件將裁剪后的數(shù)字正射影像圖轉(zhuǎn)換為BMP格式，再使用MapStar軟件將矢量數(shù)據(jù)與經(jīng)過定向和計(jì)算的正射影像進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加，此時矢量數(shù)據(jù)附著在正射影像圖上。

三、地形圖的修測

（一）房屋要素修測

房屋要素的修測重點(diǎn)是房屋的具體位置以及分布式樣與類別，應(yīng)準(zhǔn)確表達(dá)出與其他地物之間的相關(guān)聯(lián)系。在修測房屋要素時，需清除原有地圖的房屋邊界線，使覆蓋在房屋下的數(shù)字正射影像更加清晰，再根據(jù)從數(shù)字正射影像圖中得到的信息對房屋要素進(jìn)行相應(yīng)的編輯操作。用數(shù)字正射影像圖可肉眼區(qū)分房屋與其他建筑物的不同，并可直接在影像上進(jìn)行修改和收集相關(guān)信息。根據(jù)影像圖呈現(xiàn)的位置采集發(fā)生變更的房屋地界，在房屋地界與影像圖重疊超限或位置不同時，需進(jìn)行修改，而在影像圖上已不存在的房屋則需刪除。比如數(shù)字正射影像圖不清晰，或拐角處存在遮擋情況，則需綜合使用其他參考圖像進(jìn)行分析，對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，待外業(yè)調(diào)繪之后，方可確定房屋的具體邊界線。

（二）道路要素修測

道路要素的修測重點(diǎn)是對新建道路或擴(kuò)建、改建道路進(jìn)行修測，這些發(fā)生變更的道路要素在地區(qū)發(fā)展規(guī)劃中特別突出。此時需查閱相關(guān)資訊，分析道路要素的相關(guān)信息，保證道路變更后相關(guān)參數(shù)的正確性。在數(shù)字正射影像圖中，高速公路等道路要素的附近區(qū)域地物稀少，在影像圖中較清晰，可直接按照影像進(jìn)行采集。而受樹木或建筑物遮擋的道路要素邊界線較難直接根據(jù)影像圖進(jìn)行判斷，需參考相關(guān)資料或外業(yè)調(diào)繪進(jìn)一步確定。

（三）水系要素修測

水系要素的修測可按水系區(qū)域形狀進(jìn)行區(qū)分，大致可分成線性水系和面狀水系兩大類。其中線狀水系有河流、溝渠等，面狀水系有湖泊、池塘、水庫等。在數(shù)字正射影像圖中，線性水系的邊界線可與河岸的色調(diào)對比進(jìn)行確定，對其進(jìn)行直接采集;而對非線性水系進(jìn)行修測時，則要根據(jù)季節(jié)考慮豐水期和枯水期這兩個要素，通過外業(yè)調(diào)查判斷水涯線的具體位置。

（四）修測檢查

在進(jìn)行上述修測后，開始接邊檢查，確定數(shù)據(jù)之間的接邊正確性。此時對圖面進(jìn)行再次檢查，確保數(shù)據(jù)的完整性。接邊檢查后，需進(jìn)行質(zhì)量檢查，質(zhì)量檢查包含位置及屬性的精度檢查。位置精度檢查可將地形圖與數(shù)字正射影像圖進(jìn)行疊加，觀察兩者之間的重疊程度，再在地形圖上選擇若干特征點(diǎn)，與數(shù)字正射影像圖上的相應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行位置比對，分析相應(yīng)位置精度是否滿足要求;屬性精度檢查，是對比影像圖進(jìn)行分析，外業(yè)再進(jìn)行調(diào)查核對，保證該數(shù)據(jù)信息的現(xiàn)勢性。以六安市某鎮(zhèn)為研究區(qū)域，探討利用正射影像更新地形圖的可行性。下圖為鎮(zhèn)內(nèi)某區(qū)域正射影像圖和更新后的地形圖，如圖2、圖3所示。

四、結(jié)語

數(shù)字正射影像地圖在城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理中的應(yīng)用越來越廣泛。利用數(shù)字正射影像圖對地形圖進(jìn)行更新，是現(xiàn)代測繪研究改變地形圖更新手段的一種方法。與傳統(tǒng)更新地形圖的方法進(jìn)行比較，這種方法具有成本用度低、制作周期短、工作方式便捷、所需人員較少等優(yōu)點(diǎn);但這種方法也存在缺點(diǎn)，如不能獲取高程信息等。在對大比例地形圖進(jìn)行更新時，能最大程度發(fā)揮這種方法的優(yōu)點(diǎn)，便于為地區(qū)發(fā)展提供具有現(xiàn)勢性的資料。在對局部要素變更較快的地區(qū)進(jìn)行地形圖的更新時，運(yùn)用數(shù)字正射影像能最大限度滿足地區(qū)建設(shè)要求，實(shí)現(xiàn)動態(tài)化更新。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁育萱.基于高分辨率航空影像和LiDAR點(diǎn)云的建筑物提取算法研究[D].武漢大學(xué)碩士論文，2020.

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[3]劉琳，鄭鳳嬌，覃雪梅.基于多源遙感衛(wèi)星制作數(shù)字正射影像圖[J].測繪通報，2019（S2）：126-129.

[4]朱曉康.1：500無人機(jī)大比例尺測圖關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D].武漢大學(xué)碩士論文，2018.

[5]莫中夏，張新長，何顯錦.基于地圖信息量的地形圖更新技術(shù)[J].測繪通報，2017（3）：58-61.

（責(zé)任編輯：董維）