信息化航空攝影測量生產與管理系統建設

郭海青

(山西省基礎地理信息院，山西 太原 030001)

信息化航空攝影測量生產與管理系統建設

郭海青

(山西省基礎地理信息院，山西 太原 030001)

測繪學科已經處于從數字化測繪向信息化測繪轉變的過程中，本文針對信息化航空攝影測量生產與管理系統的特點，論述了系統基礎設施建設、生產系統改造、管理系統建設的技術特點及建設過程，對作業流程實現了“三個一體化”及同步數據更新，對生產管理及質量管理實現了網絡分配、全程監控，極大地提升了航測產品質量，提高了生產效率。

信息化測繪；航空攝影測量；生產與管理

一、引 言

隨著測繪技術的不斷進步，我國的測繪事業已經完成了由傳統測繪向數字化測繪的轉變，并逐步邁向信息化測繪技術。我國基礎測繪中長期規劃綱要中提出要實現國家基本比例尺地形圖的必要覆蓋和及時更新；建成基礎地理信息變化監測體系，逐步實現基礎地理信息的快速獲取與數據庫的動態更新；顯著提高基礎地理信息獲取、處理和服務能力；實現基礎地理信息的網絡化共享和服務。綱要的提出對我國信息化測繪技術的發展提出了更高的要求。

國內的專家學者對信息化測繪的發展作了許多方面的研究。寧津生院士分別從大地測量學、攝影測量與遙感學、地圖制圖與地理信息工程學、工程測量學和海洋測繪學5個學科方向論述了向信息化測繪跨越過程中的科學與技術的新進展[1]。張祖勛院士以數字攝影測量發展為例，論述了信息化測繪體系的建立對空間數據采集、處理、集成、管理、表達與應用、服務的影響與發展[2]。李德仁院士從分析現有測繪產品在滿足社會需求方面的缺陷入手，提出了信息化測繪的本質是服務[3]。國際上，美國于2000年提出了以“國家地圖”為主要產品的“國家測圖”計劃，擬為用戶提供全國統一的、無縫的、現勢的基礎地理信息。該計劃的實施極大地依賴美國在導航定位、遙感及IT技術方面的優勢，以及在此基礎上建立的快速、高效的信息化測繪保證體系。本文從信息化航空攝影測量系統的基礎設施建設、生產流程改造與軟件平臺升級、系統集成和信息化管理平臺改造等方面入手，論述信息化航空攝影測量生產與管理系統建設的特點。

二、系統總體架構

信息化航空攝影測量生產與管理系統是在利用新技術對航空攝影測量生產管理過程的全面改造，在兼容現有生產系統的基礎上，涉及管理機構與生產人員的一項整體性建設活動，如圖1所示。

圖1 系統總體構架

系統建設只有通過數據標準、軟件技術、作業規范與質檢要求的配套改造，才能產生整體效果。因此，數據標準與作業規范的研究和制定是本項目的技術保障。

技術流程的改變必然牽扯生產的重新組織和人員的重新部署，開展信息化測繪生產體系建設，需要領導層的參與，需要政策支持和制度配套。因此，人員機構調整是本項目的組織保障。

軟件技術與生產流程的有機集成和靈活定制是信息化測繪生產體系的運行特征。對軟件系統進行技術改造或升級、對生產流程進行優化設計或調整，是本系統建設的關鍵部分。

三、基礎設施建設

1.網絡環境構建

我國的數字化生產基地建設基本開始于20世紀90年代中期，按照當時的數據傳輸標準建設的百兆網隨著時代的發展已經不能滿足數據即時傳輸和海量數據快速存儲、讀取的要求，原有的網絡系統成為制約生產效率提高的瓶頸。新的網絡系統改造廢棄了原有的“一個分院一個網絡”的簡單結構，對網絡系統重新進行了布置。全網使用超六類網線連接到核心交換機，構成千兆網。全網采用域管理的方法，系統中所有設備處于同一網段，方便了中心機房服務器端的管理，同時采用服務器端的安全策略，在文件服務器上開放公共共享目錄和各生產分院臨時備份目錄，這樣既解決了各分院之間數據傳輸的數據需求，又能保障各分院的數據安全。

2.計算機應用基礎環境構建

計算機應用基礎環境由服務器組、光纖存儲網絡、運行所需軟件環境及數據安全生產監控平臺組成。

服務器組包括計算服務器、數據庫服務器、文件管理服務器、文件備份服務器。計算服務器(HA1)主要完成應用環境中的計算工作；數據庫服務器共兩臺(HA2-1、HA2-2)，組成雙機熱備份系統；文件管理服務器共兩臺(HA3-1、HA3-2)，主要用于業務數據的存儲，組成雙機熱備份系統；文件備份服務器(HA4)主要用于文件的備份工作。

光纖存儲網絡利用光纖交換機連接服務器和存儲設備，組成交叉冗余鏈路。存儲設備包括兩臺磁盤陣列。其中8塊1 TB的SATA硬盤連接計算服務器HA1；4塊1 TB的SAS硬盤組成磁盤組，為數據庫服務器HA2-1和HA2-2服務；84塊1 TB的SATA硬盤使用RAID5構建7個磁盤組，連接文件服務器HA3-1和HA3-2；45塊1 TB的SAS硬盤使用RAID6構建3個磁盤組，為文件備份服務器使用；同時系統安裝有備份磁帶庫一臺，提供最大76.8 TB的備份數據容量。

運行所需軟件環境包括數據備份軟件、雙機熱備軟件、數據庫軟件與網絡安全軟件。

數據備份軟件主要目的是在保護數據的同時，降低存儲的管理成本，減少業務中斷，保證在最短時間內恢復操作系統應用程序數據，同時通過計算服務器可以對安裝有數據備份軟件共享存儲組件的服務器進行數據備份和恢復操作。數據備份軟件中央管理服務器組件安裝在HA1上，其他服務器上安裝數據備份軟件的共享存儲組件。

雙機熱備份軟件可將兩臺主機構建為相互備援的高可靠性主機群集，亦支持主服務器和備份服務器工作方式。當一臺服務器宕機時，其IP地址、服務器名稱及運行的作業會自動轉移到另一臺服務器，客戶端軟件不必重新設定。備份軟件安裝在HA2-1、HA2-2、HA3-1、HA3-2上，分別組成兩組雙機熱備份系統，極大地保證了作業平臺的可靠性。

數據庫軟件選用Oracle 10g企業版，安裝在HA2-1、HA2-2上，為地理數據的高速存儲，密集查詢提供可靠的保障。

網絡安全軟件安裝在HA3-1和HA3-2上，定期對病毒庫和軟件升級，以保障整個網絡的安全。

數據安全生產監控平臺包括客戶端模塊部署在受控計算機上；服務器模塊部署在計算服務器(HA1)上；控制臺模塊部署在管理人員的計算機上。通過服務器主動輪詢與客戶端主動連接服務器的雙向連接方式實現對數據生產過程的全程監控。

3.人員及組織結構改造

以“三個一體化”(即采編一體化、內外一體化、圖庫一體化)為特征的信息化是航測生產管理系統改造的方向。在信息化航空攝影測量系統支撐下，遵循“三個一體化”與“同步數據更新”的生產模式，通過數據采集平臺、航測外調、數據加工平臺分別完成一體化立體采集和編輯、內外一體的航測外調、圖庫一體化的數據編輯，快速生產包括等高線在內的DLG制圖建庫成果數據，可以極大地提高產品質量和生產效率。如圖2所示。

圖2 人員及組織結構改造圖

在生產機構組織上，改變過去測圖室和編圖室、內業部門和外業部門分工獨立的局面，構建綜合性的生產作業部門，使每個作業室都具備“三個一體化”的生產能力，以達到減少部門之間的協調、優化作業流程，同時解決以前不同部門之間推諉責任的問題。

四、信息化航測生產系統改造

航測生產流程改造的目的是構建以高性能集群并行計算為特征的遙感影像快速處理系統，構建DEM/DOM數據的自動、高效、智能化快速生產流程。

1.生產流程改造

如圖3所示，該流程以測區任務的設計?計劃實施?成果驗收為主線，將院級管理、部級管理、生產作業、質量檢查等業務活動有序地組織起來。

圖3 生產流程

2.DEM/DOM生產工藝流程與生產流程改造

DEM工藝流程改造在充分利用原有設備的基礎上按兩種方法進行：①利用現有攝影測量系統，采集編輯等高線及特征點線，通過統一的數據接口程序，轉入Inpho或ImageStation SSK系統模塊軟件中構TIN，然后在立體環境可視化的條件下結合矢量特征數據同步實時編輯TIN，根據貼合地面高程的TIN，最終內插DEM和等高線成果；②采用Inpho或ImageStation SSK數字攝影測量系統作為DEM生產的主要軟件，利用基于物方幾何約束的多影像相關匹配算法自動匹配生成TIN或GRID，并內插得到粗格網DEM，并結合矢量特征數據同步進行DEM編輯和等高線編輯，最終內插得到DEM和等高線成果。

通過以上兩種方法，既能利用現有設備，保證生產任務的順利銜接，又能充分發揮新技術的優勢，進一步提高生產效率。

DOM生產流程的改造以影像匹配為核心技術，利用Inpho或ImageStation SSK系統模塊軟件(OrthoVista、orthoPro)通過單片微分糾正批量生成DOM，再將DOM導入OrthoVista、I/RAS C中進行后期的智能勻光勻色，在OrthoVista、I/RAS C中，按照用戶實際需求定制工作流程，實現基于網絡的大規模遙感影像高效、自動化的整體鑲嵌、裁切等工作。

生產流程的改造主要體現在兩方面：①自動化、批處理工序完全交由計算機集群式處理；②人工干預和編輯工序需要網絡化模式下，不同作業員之間進行可視化協同編輯。

3.DLG生產工藝流程與生產流程改造

DLG航測生產采用Inpho數字攝影測量軟件技術、GEOWAY地理信息處理軟件技術、PDA內外一體化系統技術和GEOWAY DBCarto數據庫制圖軟件技術進行，其中：

1)采編一體的攝影測量技術流程改造計劃采用SSK數字攝影測量軟件技術實現。

2)內外一體的航測調繪技術流程改造計劃采用PDA內外一體化系統技術實現。

3)圖庫一體的數據加工技術流程改造計劃采用GEOWAY地理信息處理軟件技術和GEOWAY DBCarto數據庫制圖軟件技術實現。

4)1∶1萬～1∶5萬DLG縮編生產技術流程建立計劃采用GEOWAY地理信息處理軟件技術實現。

5)基于數據庫的快速制圖技術流程建立計劃采用GEOWAY DBCarto數據庫制圖軟件技術實現。

4.質量控制流程改造

質量控制流程改造主要通過成果數據質檢軟件完成，軟件功能模塊組成如圖4所示。

圖4 質量控制軟件模塊

DLG數據質檢提供了對DLG數據質檢功能，主要有數據模型設計、檢查項設計、質檢方案設計，以及質檢任務的創建及人機交互。

柵格數據質檢提供了對DOM、DEM數據的質檢方案設計、檢查項設計，以及質檢任務的創建。

元數據質檢提供了對元數據信息的質量檢測功能，主要有質檢方案設計、檢查項設計、數據模型設計，以及質檢任務的創建。

成果數據質檢系統提供一套完整實用的質檢系統，支撐數據檢查流程，通過批量檢查、質量評價的方式，把關入庫數據的質量，同時對生產部門提交數據做出客觀科學的評價，提高檢查效率。

五、信息化航測管理系統建設

信息化管理平臺是信息化測繪生產體系中的樞紐環節，它以通信網絡為途徑，協調生產軟件按照技術流程進行工作，以數據庫的方式對生產過程、成果質量、資料與檔案進行管控，如圖5所示。

圖5 管理系統構成

六、結束語

本文通過論證信息化航測生產與管理系統的構成、建設及現有系統的改造，對信息化航測生產與管理系統的基礎設施建設、生產系統改造、管理系統建設等過程進行了詳細的描述。實現了生產過程的“三個一體化”及同步數據更新，能夠在網絡環境下高效開展生產活動，并對生產質量實現了全程監控，同時航測過程的自動化數據處理能力得到了顯著的提高，在數據管理、任務調度、進度管理等方面實現了自動化和半自動化。但是，系統在處理無人機影像、國產衛星影像數據時的工藝流程和技術手段還需要進一步優化。

[1] 寧津生，楊凱.從數字化測繪到信息化測繪的測繪學科新進展[J].測繪科學，2007，32(2)：6-11.

[2] 張祖勛.由數字攝影測量的發展談信息化測繪[J].武漢大學學報：信息科學版，2008，33(2)：111-114.

[3] 李德仁，邵振峰.信息化測繪的本質是服務[J].測繪通報，2008(5)：1-5.

[4] 朱筱虹.淺析數字化測繪與信息化測繪的關系[J].測繪通報，2009(4)：38-40.

Informationalized Aerial Photogrammetry Production and Management System Construction

GUO Haiqing

P23

B

0494-0911(2014)11-0053-04

2013-12-09

郭海青(1975—)，男，山西襄汾人，高級工程師，主要從事GIS方面的工作。

郭海青.信息化航空攝影測量生產與管理系統建設[J].測繪通報，2014(11)：53-56.

10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0362