可量測牌匾標識的生成方法與應用研究

劉艷巍,杜明義,李石磊,劉函仲

(北京建筑大學“現代城市測繪”國家測繪地理信息局重點實驗室,北京 100044)

可量測牌匾標識的生成方法與應用研究

劉艷巍?,杜明義,李石磊,劉函仲

(北京建筑大學“現代城市測繪”國家測繪地理信息局重點實驗室,北京 100044)

牌匾標識作為一類城市部件是城市管理中不可缺少的部分，特別是規范統一的牌匾可以美化市容、方便調查與后期管理。以西城區牌匾普查項目為例分別介紹了以移動測量系統為工具在牌匾數據采集、內業數據建庫與入庫處理方法的研究以及生成的可量測牌匾標識在牌匾數據規范中的應用。最后還闡述了西城區在牌匾尺寸規范試點工作中所取得的成果。

牌匾標識；移動測量系統；數據庫；可量測

1 引 言

隨著市場經濟的日益發展,各類商鋪的牌匾樣式和數量不斷增加,與此相應的對這些商鋪牌匾的管理工作問題也隨之出現。許多城市特別是大中型的城市牌匾數量越來越多,給管理工作帶來了一定的難度,本項目就是根據這一特點將大量的牌匾采集并數字化,方便后期的管理。如此大數量的牌匾采集工作如果用傳統的測量方法要消耗很多人力物力,所以本次采集依據高效快捷的MMS移動測量系統,這就使得外業采集工作更加精細化,同時也做到了短時間內將大量的牌匾數據數字化。接下來就是對數據結果的應用,規范和更新了部分牌匾數據,為城市管理提供幫助。

2 可量測牌匾標識及其采集的原理

2.1 可量測牌匾標識

可量測的牌匾標識是可量測的實景影像中的一種目標部件,所謂可量測的實景影像是指一體化集成融合管理的時空序列上的具有像片絕對方位元素的航空、航天、地面立體影像的統稱。它不僅直觀可視,而且通過相應的應用軟件、插件和API讓用戶按照其需要在其專業應用系統進行直接瀏覽、相對測量、絕對定位解析測量和屬性注記信息挖掘能力,為各個領域提供了廣泛的應用[1]。可量測的實景影像可以方便地完成地物的位置坐標和幾何尺寸的計算。牌匾寬度的測量結果如圖1所示:

可量測的牌匾標識中牌匾位置坐標的計算包括三步:①利用車載組合導航模塊獲取載體中心當前坐標；②根據檢校參數計算出CCD圖形的位置和姿態(攝影測量中的外方位元素)；③利用CCD立體像對計算牌匾的空間坐標:其數學模型如式(1)

圖1 牌匾寬度的測量結果

2.2 牌匾數據采集原理

移動測量系統是當今測繪界最為前沿的科技之一,代表著未來電子地圖測制領域的發展主流,能夠提供按需測量的空間信息服務。移動測量系統的基本原理是綜合運用GPS衛星定位、航位推算、移動近景攝影測量等尖端技術,在機動車上裝配全球定位系統(GPS)、CCD圖像傳感器、視頻圖像傳感器、工控計算機以及航位推算裝置等精密的儀器設備,在車輛高速行進之中,以近景攝影測量的方式,快速拍攝道路及道路兩旁地物的立體影像,這些影像連同車載平臺的軌跡坐標數據和姿態數據一起,按時間同步關聯存儲在車載計算機之中,具體做法是在車輛行進過程中,由一個同步器裝置實時給工控機及CCD相機發送指令,同時采集實地影像、記錄實時車載平臺的姿態及GPS時間。外業采集完成之后將數據導出,利用專門的數據處理軟件,經過一系列集成處理,可計算得出每一組CCD相機所拍攝的近景影像所處的坐標、車輛的姿態等參數形成一個參數文件[4].有了這些起算值后,我們就可以對目標地物如電線桿,商鋪牌匾,行道樹等地物進行測量,包括地物的坐標,一些相關幾何要素測量,如電線桿的高度,牌匾的寬度,路寬、橋高、坡度和轉彎半徑等等,同時也可獲取相應的地物屬性數據(如牌匾所在地址,商鋪的名稱等)。本次對沿街牌匾數據的采集主要是利用移動測量車來完成的。移動測量車車頂采集裝置如圖2所示:

圖2 移動測量車車頂采集裝置

3 牌匾數據外業采集

3.1 數據作業流程

(1)行車路線規劃:根據測區的道路走向、是否有單行線、路口轉彎情況制定最優的行車路線,避免因路線設計不合理造成大量的冗余數據產生。詳細的行車路線制定應具體到各個工程,包括工程起始點、所經過的路段、工程終點。這里需要注意的是MMS需在工程起始點進行初始化,終點進行符合歸零,所以這兩個點對GPS信號有較高要求,應選擇GPS接收機能鎖定不少于6顆衛星的地方。

(2)人員安排:MMS外業數據采集過程中最少需4人,包括:駕駛員、路線設計引導員、兩名設備調節員。實施過程中應設外業組組長,對外業數據質量負全責。主要工作:路線設計及對駕駛員引導、數據管理、數據質量跟蹤表格的填寫。設備調節員的主要工作為:工程設置、CCD影像曝光調節、數據拷貝。

(3)行車時間制定:行車時間的制定主要考慮測區主要道路的走向,避免陽光直射。如測區主要為東西向道路則不適宜在清晨或下午太陽西下時進行數據采集。同時要盡量避開測區主要的交通高峰時段。

(4)作業天氣選擇:作業前應提前查明數據采集當日的天氣情況,盡量避免在烈日強光、高溫、高濕度或過低溫度下作業,這些因素會對CCD影像有非常明顯的影響,同時也不利于硬件設備的保養與維護。應盡量選擇在能見度較好的陰天。具體的外業作業流程如圖3所示:

圖3 外業作業流程

3.2 數據分析

移動測量車采集回來的數據組成有影像數據、視頻數據、工程數據和移動測量系統自身生成的一些輔助數據。數據說明如表1所示:

數據說明 表1

3.3 數據處理

外業測量采集回來的各種數據除了需要對影像做一些亮度與色度的調整外,還需要生成.idx地理信息參考數據,作為后期的輔助數據。具體的處理過程是:①格式轉換,將GPS數據轉換成標準的Rinex數據；②集成糾偏,將GPS數據和導航數據結合在一起,并通過差分擬合出趨勢精確的軌跡點；③生成地理信息參考數據,就是把前面生成的軌跡點和影像關聯起來。④在地理信息數據的輔助下,通過數據庫管理軟件就可以將數據進行分類,把不同類型的數據歸類形成最終可利用的數據,并生成一個虛擬目錄數據庫.config文件,后面將通過這個config作為數據源來調用影像數據和工程數據完成相應的操作。

4 牌匾數據入庫

4.1 數據庫建立與表結構設計

對于采集回來的大量牌匾數據,要求建立能滿足管理需求的數據庫。本文中用于儲存牌匾數據的數據庫是利用移動測量車的配套軟件數據庫定制軟件建立的,即目標數據庫。數據庫中的屬性表組成如圖4所示:牌匾數據屬性表結構如表2所示:

圖4 數據庫中的屬性表組成

牌匾數據屬性表結構 表2

4.2 數據入庫

牌匾數據入庫使用的也是移動測量車配套的幾個軟件,分別是數據庫發布軟件(Coserver)和多源數據測圖軟件(Comapper)。Coserver的主要功能是添加數據源并發布目標數據庫,同時設置訪問權限。可以認為它就是連接數據庫和測圖軟件的載體。而Comapper作為測圖軟件的功能是在小車的行進中調用相關的影像數據,通過可量測的實景影像采集目標地物,采集完成后數據暫時保存在緩存的工作空間中,當確認采集工作無誤時就可提交數據,這樣目標數據就提交到Coserver的目標數據庫中了。這樣就完成了目標數據的入庫工作。具體的數據入庫操作流程如圖5所示。

圖5 數據入庫操作流程

5 數據應用

5.1 數據可視化

本文主要利用ArcGIS的數據顯示功能即把數據和地圖關聯起來,模擬出目標地物的空間位置。主要做法是將第三部分生成的牌匾數據庫進行經緯度到地方坐標的轉換后,添加到ArcGIS中就能清楚地看到整個西城區牌匾的分布情況,同時可以看到每個單一牌匾的真實照片,也可以隨時調出目標牌匾。入庫后,西單大悅城的牌匾標識的展示如圖6所示。

圖6 西單大悅城的牌匾標識

5.2 規范牌匾尺寸

牌匾標識的管理是城市管理的重要內容之一,也是凸顯城市個性魅力、體現城市文化品位、提升城市整體形象的重要舉措。所以近幾年來我國許多城市都在尋找規范牌匾識的方式方法,并取得了顯著的成績。在2008年,北京市朝陽區環境建設指揮部首次制定了《牌匾標識和商鋪外立面設計的指導意見》,提出了牌匾標識和商鋪外立面設計的9+4原則,即牌匾設計的9項原則和相關問題的4項原則,此次朝陽區的牌匾整治工作取得了很大的成功。本次西城區牌匾規范的試點工作就在沿用朝陽區成功經驗的基礎上又加入創新對試點路段上的牌匾進行統一規范整治。牌匾入庫后,可以在數據庫里調用這些數據,量測這些牌匾的尺寸是否符合規范,同時整治不規范牌匾。本次西城區對牌匾的規范整治采用兩種方法:首先是對已經存在的牌匾進行規范,主要是根據《北京市牌匾標識設置管理規范》的要求,同時對于建筑物上的牌匾標識本文給

式中:Sp是牌匾的總面積,Bw是牌匾所在建筑物的寬,Bl是牌匾所在建筑物的高。假設A建筑物高5m,寬3 m。那么該建筑物上的牌匾標識的面積不能超過3m2,同時牌匾的長盡量不要超過建筑物的寬。考慮到牌匾規范的方法與步驟還不夠成熟和全部整治工作量之大,就先確定幾條路以《北京市牌匾標識設置管理規范》和量化總結的數學模型為依據作為試點來展開牌匾的規范整治工作。作為規范試點的道路有展覽館路、太平橋大街和趙登禹路。這三條道路共有牌匾417個,需規范的牌匾數114個,符合規范的牌匾數209個。其余的牌匾是商鋪手續不全等待整治后看是否需要規范。截止到現在試點工作共規范了牌匾數是114個。牌匾規范前后以及實地影像的瀏覽對比如圖7所示。出其規范的數學模型如式(2):

圖7 牌匾規范前后以及實地影像的瀏覽對比

其次就是對將來的牌匾數據進行規范,主要思路是當商戶去工商局注冊之后,還應該去有關部門提交牌匾的相關信息,待此部門給出牌匾模板后,商家按照模板來制作本商鋪的牌匾,這樣就大大減少了后期的治理工作。

6 結 語

本文論述了以移動測量系統為工具對西城區沿街商業牌匾標識數據的外業采集、內業建庫與入庫等一系列數據處理的原理和方法以及牌匾數據在牌匾尺寸規范中所起到的作用。同時說明了可量測牌匾數據的應用價值,為城市管理提供了技術支持和數據保障。

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The Research of Generating M ethod and Application of M easurable Plague Logo

Liu Yanwei,Du Mingyi,Li Shilei,Liu Hanzhong
(Beijing University of Civil Engineering and Architecture“City Mapping”State Key Laboratory of National Administration of Surveying,Mapping and Geoinformation,Beijing 100044,China)

Plague logo parts as a kind of city is an integral part of the city management.Especially the standard plague logo can beautify the city appearance,convenient inguiry and datamanagement.Based on xicheng district plague census project,for instance,respectively introduces themobilemapping system as tools research in the plaque data acquisition,creating a database of stored the plaque data processingmethod.Aswell as,the generated measurable plague logo in the application of plaque data specifications.At the end,in this paper expounds the xicheng district success in the pilot work of plaque size specification.

plague logo；mobilemapping system；database；measurable

1672-8262(2013)06-75-05

P235.2

A

2013—07—25

劉艷巍(1985—),女,碩士研究生,主要從事遙感與移動測量技術及城市管理的研究。

國家十二五科技支撐計劃(2012BAJ14B03-6)