基于WorldView-2立體影像的廣州市1∶5000數字地形圖生產研究與應用

2013-04-07 07:46:44李長輝

測繪通報 2013年8期

宋楊，李長輝，林鴻，陳鵬

（廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東廣州 510060）

一、引言

高分辨率衛星遙感影像的問世為基礎測繪生產提供了新的數據源，相對傳統的航空攝影資料，衛星立體遙感影像展現出了獨特的優勢，以WorldView-2衛星影像為例，其具有獲取周期短、影像覆蓋范圍廣等優點，可實現全天候、不間斷的數據獲取。同時由于高分辨率的衛星系統通常都具有很高的穩定性，基于高精度的星歷參數和姿態參數，可顯著提高無地面控制情況下的定位精度，從而在具備少量控制點的情況下使地形圖測制精度得到提高。這就使得利用高分辨率衛星立體影像進行內外業一體化測圖成為可能，而且可以采取先內業后外業的生產技術路線。

為了積極響應廣州市規劃局于2007年提出的“1，2，3，5基礎地形圖更新機制”，本文對大比例尺地形圖生產新思路進行探索，基于WorldView衛星立體數據進行1∶5000數字線劃圖的生產試驗。在作業平臺的選取上，通過對武漢航天遠景公司MapMatrix數字攝影測量平臺及北京清華山維EPS地形圖編輯平臺的集成，實現了大比例尺數字線劃圖數據采集、編輯及形成GIS入庫數據一體化的工作流程。

二、試驗區及數據處理平臺介紹

1.試驗區范圍

所選試驗區覆蓋了廣州市白云山的部分山形、麓湖，以及珠江以北圍繞麓湖一帶的中心城區，地形地貌較為豐富，該片區內有山、水、居民地，以及高層建筑等，面積約為100 km2。

2.一體化數據處理平臺

航天遠景MapMatrix平臺能兼容目前市面上廣泛的傳感器數據類型，包括普通航片、IKONOS、DMC、UCD、UCX、GeoEye、WorldView、ALOS 等；支持SHP、DXF、TXT、XML等多種通用格式數據的導入導出，使系統與后續處理無縫連接，所有功能可預見、可回撤；支持原始影像/正射影像/自由網測圖。MapMatrix平臺針對國內生產單位建立具體工作流程時提供了靈活的本地化定制接口，可實現業務流程及生產習慣的個性化定制。

清華山維EPS圖形平臺是建立在數據庫基礎上的圖形處理系統，其近10年來在長期服務于廣勘院測繪生產工作的過程中，積累了豐富的本地化使用經驗，結合國標和地方性標準、規范，已實現完成廣州市 1∶500、1∶2000、1∶5000 幾種比例尺地形圖編輯、入庫的模板設計。

本文研究的一大亮點是通過實現航天遠景MapMatrix平臺與清華山維EPS平臺的定制與對接，使立體測圖與得到“圖屬合一”的GIS數據的工作目的同時達成，相比國內目前絕大多數的數字線劃圖生產流程更為高效、先進。

三、基于高分辨率衛星立體數據的大比例尺立體測圖

1.技術流程

本文提出的一體化數字地形圖生產體系如圖1所示。

圖1 基于高分辨率衛星立體影像的一體化測圖技術流程

2.具體步驟

在進行WorldView-2定向之前，需要準備5種數據:原始衛星影像文件、RPC文件、控制點點位圖、WGS-84坐標系下的控制點文件、廣州坐標系下的控制點文件。如圖2所示，從1∶500地形圖中共提取了31個控制點，在后續實施控制點轉刺時可以有選擇地進行，因為這31個點中有些點位分布的位置較近，可以留作檢查點使用。

圖2 廣州坐標系下的控制點文件

31個控制點分布在立體像對覆蓋區域影像的8個點位附近（圖3中圈定范圍），基本上符合控制點均勻分布、整體控制的需要。圖像東北角的區域屬于軍事禁區，因為沒有1∶500圖數據，因此在這個方位無法加設控制點位。

圖3 控制點方位分布圖

主要步驟概括如下:

1）打開MapMatrix，新建工程，并設置測區類型為RPC參數，如圖4所示。添加原始衛星影像，指定對應的RPC文件，添加WGS-84坐標系及廣州坐標系下的兩套控制點文件，進行控制點轉刺及RPC空三解算，如圖5所示。如果誤差沒有超限，則退出RPC空三，完成WorldView-2影像定向；如果超限，則繼續進行 RPC空三，直到結果滿足限差要求為止。