航測數字化地圖編繪技術研究

羅海峰

摘 要:本文筆者基于多年從事航測制圖編輯的相關工作經驗,以航測制圖及生產中的相關問題為研究對象,論文首先分析了航測數據的產品模式,進而相信闡述了航測數字成圖的相關流程,進而探討了航測數字成圖相關問題,全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華,相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞:航測制圖問題流程

中圖分類號:P2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0041-02

1產品模式

1.1 基本產品

根據目前基礎地理空間數據生產技術發展和用戶的需要,基礎地理空間數據產品主要包括以下四種基本模式:數字線劃圖(DLG)、數字正射影像圖(DOM)、數字柵格地圖(DRG)、數字高程模型(DEM),簡稱為“4D”。這些產品可根據需要以數字和模擬二種形式提供。根據用戶的需要可形成復合產品,如數字線劃圖與數字正射影像圖疊加可形成數字影像地形圖。

(1)數字線劃圖,簡稱為DLG(Digital Line Graphic)。

是地形圖上基礎要素信息的矢量格式數據集,其中保存著要素的空間關系和相關的屬性信息。數字線劃圖可滿足各種空間分析要求,與其他信息疊加,可進行空間分析和決策。

(2)數字正射影像圖,簡稱為DOM(Digital Orthophoto Map)。

是利用數字高程模型對掃描處理后的數字化的航空像片或遙感影像,逐像元進行輻射糾正、微分糾正和鑲嵌,按標準分幅的地形圖范圍進行裁切生成的影像數據,帶有公里格網和內、外圖廓整飾和注記的影像平面圖,具有地圖的幾何精度和影像特征。DOM具有精度高、信息豐富、直觀真實的特點,可作為背景控制信息、評價其它數據的精度、現勢性和完整性;從中可提取自然資源和社會經濟發展信息或派生出新的信息,可用于地形圖的更新。

(3)數字高程模型,簡稱為DEM(Digital Elevation Model)。

是在高斯投影平面上規則或不規則格網點的平面坐標(X,Y)及其高程(Z)的數據集。為控制地表形態,可配套提供離散高程點數據。

(4)數字柵格地圖,簡稱為DRG(Digital Raster Graphic)。

是以柵格數據格式存儲和表示的地圖圖形數據文件。在內容、幾何精度、規格和色彩等方面與地形圖圖形基本保持一致,可用于DLG數據的采集、評價和更新,也可與DOM,DEM等數據疊加使用,從而提取、更新地圖數據和派生出新的信息。

1.2 復合產品

(1)數字影像地形圖(Digital Orthophoto Topographic Map)。

以數字正射影像圖(單色或彩色)為基礎,疊加相關的數字線劃圖而產生的復合數字地圖產品。同時具有正射影像圖的精度高、信息豐富、直觀真實的特點和矢量數據保存著要素的空間關系和相關的屬性信息的特點,可以為各種用戶提供地形信息和最新空間實體信息,滿足不同用戶的需要。

(2)數字影像地面模型(Digital Orthophoto Ground Model)。

以數字正射影像圖(單色或彩色)為基礎,疊加相關的數字高程模型數據而產生的復合數字模型產品。具有正射影像圖的基本特征和立體突出顯示地表的起伏形態的特點,可為用戶提供直觀地表三維景觀,可用于工程規劃和優化設計。

(3)數字影像專題圖(Digital Orthophoto Thematic Map)。

以數字正射影像圖(單色或彩色)為基礎,疊加相關的專題矢量數據而產生的復合數字地圖產品。同時具有正射影像的基本特征和突出表達各種不同專題地圖信息的特點,可以為各種用戶提供直觀信息和與之相關的豐富的背景信息,滿足各專業部門對專題圖的需要。

2基本內容

考慮到基礎地理空間數據采集時間和產品的提供周期,基礎地理矢量數據可分為三個層次:第一層次分為核心地形要素;第二層次為在核心地形要素的基礎上,根據各地不同的需要,選取更多的其它要素(可選要素);第三層次為全部地形圖要素(全要素)。矢量數據的基本內容:大地控制測量數據(包括平面控制點、高程控制點、天文點、重力點)、水系及附屬設施、建筑物及附屬設施、交通運輸與管線設施、境界、地表覆蓋、地貌。柵格數據:DEM格網數據,格網間距5m或12.5m;DOM影像數據,地面分辨率為1m;DRG圖形數據,分辨率不低于250dpi.文本數據:地名數據,含地名位置、類型、行政區劃、經濟信息等;元數據,說明數據內容、質量、狀況和其他有關特征的背景信息,是數據自身的描述信息。

3航測數字成圖相關流程研究

基于航測的空間數據生產流程如圖1所示。

3.1 資料準備

航攝資料如航攝底片、控制點資料、相關的地形圖、航攝機鑒定表、航攝驗收報告等應收集齊全;對影像質量、飛行質量和控制點質量應進行分析,檢查航攝儀參數是否完整等。

3.2 影像掃描

根據航攝底片的具體情況,設置與調整掃描參數,使反差適中、色調飽滿、框標清晰,灰度直方圖基本呈正態分布,掃描范圍應在保證影像完整(包括框標影像)的前提下盡可能地小,以減少數據量。影像掃描分辨率根據下面公式確定:

影像掃描分辨率R=地面分辨率/航攝比例尺分母。

3.3 定向建模

自動搜尋框標點,放大切準框標點進行內定向,對定向可由計算機自動完成,人機交互完成絕對定向如不符合要求,需重新定向,直至符合限差要求。檢查定向精度,需滿足要求,完成定向后需檢查坐標殘差。

3.4 數據采集

(1)立測判讀采集,需嚴格切準目標點,要求按中心點、中心線采集的要素,其位置必須準確,點狀要素準確采集其定位點,線狀要素上點的密度以幾何形狀不失真為原則,密度應隨著曲率的增大而增加。每個像對的數據必須接邊,自動生成的匹配點、等視差曲線或大格網點、內插的小格網點均需漫游檢查,保證其準確性,為提高DEM精度,需人工加測地形特征點、線和水域等邊界線。(2)采集的數據應分層,進行圖形和屬性編輯,矢量數據線條要光滑,關系合理,拓撲關系正確,屬性項、屬性值正確;利用DEM數據,采用微分糾正法對影像重采樣獲得DOM數據。(3)DEM和DOM數據需進行單模型數據拼接,檢查拼接處接邊差是否符合要求;同樣矢量數據接邊應符合要求,各屬性值要一致,任何不符合要求的數據均需重新采集,修改正確的數據按圖幅裁切,生成最終的以幅為單位的數據,提供檢查和驗收。

3.5 元數據制作

可由相應的專業軟件進行計算輸入各屬性項中,無法自動輸入的內容由人工輸入。

4航測數字化成圖相關問題分析

4.1 數據采集應注意的問題

(1)嚴格按照所建立的地形圖要素分類與代碼采集。

采集作業和檢查時,不應只重視地物、地形描繪的錯漏,還要重視層碼選擇的正確性。層碼的選擇決定了所描繪地物地貌的屬性,層碼選擇錯誤將導致數據的屬性錯誤,層碼錯誤也是原則性錯誤。

(2)地物采集方法。

①地物共點時,次要地物點服從主要地物點,采集次要地物時可采用捕捉主要地物點的方法采集。如房屋與圍墻共點,先采集房屋,在采集與房屋共點的圍墻時,可先捕捉房屋點再采集。②地物共線時,線方位重合一致。比如常見的路邊緣與坎邊線重合等情況,由于采集誤差的存在,采集時地物間不一定能共線,可采用捕捉的方法來采集或用線拷貝的方法來復制,保證共線。但由于有的采集軟件功能有限,也可以重復采集,待編輯時處理。

(3)面狀地物應閉合。

比如房屋、地類界等。房屋一般采集時對于不同層數的房屋是分開采集的,采集時房屋應采用閉合功能,構成面狀,相關聯的建筑物采集時設置捕捉狀態,避免點位偏移,對重疊邊重復采集以使房屋閉合,也構成面狀。

4.2 圖形編輯及檢查時應注意的問題

(1)保證高程精度。

以往的線性地物用圖僅僅把數字地圖作為一個數字文件使用,對高程要求不嚴格,因此也養成了許多不好的作業習慣,比如把帶高程的符號或線隨意進行拷貝,圖面上雖然檢查不出問題,但實際其高程值是錯誤的。因此應養成良好的作業習慣,保證地理要素的高程都是其真實高程。

(2)重視屬性精度和邏輯一致性檢查。

要保證各采集要素和編輯注記層使用的正確性,不要錯層、多層或漏層。要注意檢查各層是否有重復的要素;檢查有向點、有向線的方向是否正確;檢查面狀要素是否封閉,閉合關系是否正確;檢查要素的結點匹配關系是否正確;不同層的公共邊是否嚴格重合等。在最后出圖時,應使用遮掩,避免使用交斷,以免破壞各元素的完整性及屬性關系。以上這些都是目前線性地物用圖生產中的薄弱環節。

參考文獻

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