基于自由網平差的一體化DLG生產試驗

張海霞，陳向陽，趙文普

（1．國家測繪地理信息局第二地形測量隊，陜西 西安710054；2．陜西測繪地理信息局，陜西 西安710054）

DLG是“4D”產品中不可缺少的一部分，在基礎測繪生產應用中發揮著重要作用。JX4全數字攝影測量系統也以其半自動化、實用性強、人機交互功能好的優點［1－2］長期用于生產高精度、高密度數字線劃圖（DLG）產品。但由于傳統DLG作業的兩種模式“先外后內”和“先內后外”，“外”包括像控測量、全野外調繪；“內”包括空三加密、內業立體測圖、內業編輯成圖入庫等［3－5］工序劃分很細，上下工序間存在時間浪費，無疑降低了生產效率。針對這種情況，作者嘗試在暫無野外控制點可以使用的情況下，基于高分辨率衛星立體條帶影像，采用自由網平差一體化法進行DLG生產研究，以期找到一種較優DLG生產方法，提高作業效率，從而縮短成圖周期。

1 研究基礎

以“西部測圖工程”中“三江源測區”為研究區，在該區選取1幅1∶5萬標準分幅圖（I46E003012）作為試驗對象進行研究。研究區域資料如下：

1）影像資料。覆蓋全區域的13個SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS條帶立體影像數據，作為區域網平差定向及制作DLG的主要數據源。

2）外業控制成果資料。覆蓋全區域的GPSRTK［6］實測像控點及精度檢測點325個，點位精度滿足野外控制測量精度規定。其中全野外實測的像控點及評價區域網平差精度的檢測點294個，用于全區域Spot－5 HRS立體條帶的區域網平差；區域網平差精度檢測點用于檢測SPOT－5 HRS立體條帶區域網平差精度，針對研究圖幅布設的成圖精度檢測點31個，用于檢測最終產品DLG的精度。

3）外業調繪資料。覆蓋試驗圖幅I46E003012的外業調繪資料，于2006年10月采用全野外全要素調繪，調回片采用紅、棕、綠、藍、黑五色清繪，用于DLG生產的依據。

2 基于自由網平差的一體化DLG生產

2．1 基本原理及技術流程

基于自由網平差一體化DLG生產的基本原理是在外業開展地形圖調繪、野外像控點施測的同時，利用自由網無約束條件平差定向成果建立自由立體模型，在自由立體模型上進行除等高線、高程點外其他地物地貌要素的內判立體采集。在外業完成野外像控點施測獲得成果后，將野外像控點判刺在自由網立體條帶影像上，進行約束條件區域網平差定向。之后進行自由矢量數據的轉換及相關數據的編輯與修補工作，生成DLG。技術流程如圖1所示。

圖1 自由網平差定向一體化DLG生產技術流程

2．2 自由網平差定向

在Pixel Grid軟件中，利用SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS立體條帶影像及相關技術參數，在全區域立體條帶影像上選取一定數量的模型連接點組成自由網，進行自由網無約束條件平差定向，使網內平差符合精度要求。

2．3 自由模型立體采集

在Pixel Grid軟件中基于自由網平差定向成果構建自由立體模型，并進行除等高線、高程點以外的水系、道路、地貌、植被等要素的采集。

2．4 區域網平差定向

采用Pixel Grid軟件中的區域網平差定向軟件進行區域網平差定向。

圖6、圖7為端橫梁錨固塊最大、最小主應力云圖，從圖中可以看出，錨固區橫梁與底板交界處、人洞邊緣應力集中明顯，最大主應力為拉應力，最大值達到13.2 MPa；錨墊板下方區域直接承受錨具壓力，這一區域最小主應力均為壓應力，最大值為30.1 MPa。

2．4．1 數據準備

1）試驗圖幅I46E003012位于立體條帶168627101／168633101上，為加固區域網的穩定性，提高平差定向的精度，考慮測區內11個立體條帶影像數據全部參與區域網平差定向。

2）根據衛星影像的成像機理和衛星影像的星歷參數和姿態角數據資料，計算RFM模型參數。

3）對影像進行格式轉換，進行自適應增強以提高影像的亮度和對比度。

2．4．2 區域網平差定向

1）航帶設計：測區內共布設5條航帶。

2）量測控制點、檢查點和模型連接點：在SPOT5 HRS（10 m×5 m）立體條帶影像上進行精確量測。共量測39個控制點，110個檢查點，2個模型連接點。

經區域網平差定向后，定向成果如表1所示。

表1 區域網平差定向成果統計 m

2．5 自由矢量數據轉換和要素修補

基于區域網平差定向成果，在進行相對定向后生成的近似核線影像上自動匹配生成等高線。在相關軟件中，將自由立體模型采集的矢量數據通過自由網平差定向與區域網平差定向之間的模型轉換參數重新定向后，疊加區域網平差定向后的立體模型，參照調繪片進行矢量修補測和等高線、高程點的采集與編輯。

2．6 編輯生成DLG

在Geo way 3．5中，以設計方案接收轉換和修補后的矢量數據，參照調繪片，按設計要求分別對各層要素進行圖形編輯、拓撲構建和屬性賦值，然后將數據導出為ArcInf o的E00格式；在ArcInf o中，按設計中矢量數據的分層、屬性項名稱及定義、屬性表定義及內容等要求進行圖層、屬性編輯和檢查，拓撲構建和拓撲關系檢查，將數據轉換并存儲為mdb格式，以便于DLG數據入庫［7］。

3 傳統DLG生產對比試驗

本對比試驗采用如下方法完成：在Pixel Grid軟件中，以SPOT5 HRS立體條帶影像為基礎，利用外業采集的控制點進行區域網平差定向（見2．4區域網平差定向），并在全數字攝影測量系統 中導入區域網平差定向成果，對像對進行相對定向后生成近似核線影像，參照調繪片采集地貌要素和地物要素；經Geo Way3．5軟件進行矢量編輯并賦屬性，得到DLG。

4 研究成果對比

4．1 DLG精度對比

4．1．1 精度要求

圖上地物點對最近野外控制點的平面位置中誤差不大于表2規定；高程注記點和等高線對最近野外控制點的高程中誤差不大于表3規定。

表3 高程注記點、等高線對最近野外控制點高程中誤差精度要求 m

4．1．2 加密檢測點

由于外業實測I46E003012的31個圖幅檢測點全部都未布設在DLG地物點上，無法對DLG進行平面精度的檢測，所以在 SPOT－5 HRS（10 m×5 m）立體全色影像上針對I46E003012圖幅加密了38個內業檢測點。檢測點分平高檢測點和高程檢測點兩種，以“P”開頭命名的平高檢測點20個，用于檢測DLG平面精度與高程精度；以“G”開頭命名的高程檢測點18個，用于檢測DLG高程精度。點位分布如圖2所示。

圖2 內業加密檢測點分布圖（左：遙感影像；右：DLG）

4．1．3 自由網平差一體化DLG產品精度檢測

在Geo Way 3．5軟件中，采用平面誤差直接量取、高程誤差直接讀取、無法直接讀取的通過等高線內插得到的檢測方法，分別用外業檢測點和內業加密檢測點對在Pixel Grid軟件中自動匹配生成的等高線進行精度檢測。檢測結果如表4所示，由統計結果可以看出，其精度符合誤差要求。

表4 自由網平差一體化法與傳統法精度統計對比

4．1．4 傳統法生產DLG產品精度檢測

分別以外業實測圖幅檢測點和內業加密檢測點對DLG精度進行檢測，由于檢測點量測過程中發現有5個點錯誤，所以用外業檢測點檢測時有26個外業實測檢測點參加檢測；內業加密檢測點有3個在DLG范圍外，故有35個內業點參加檢測，檢測結果如表4所示，由統計結果可以看出，其精度符合誤差要求。

4．2 生產工效對比

基于自由網平差的一體化DLG生產工效統計和傳統法DLG生產工效統計如表5所示。

表5 傳統法與基于自由網平差的一體化法制作DLG工效統計對比

4．3 優缺點對比

傳統測圖生產工藝生產路線成熟，符合現階段生產單位生產習慣。但由于工序劃分很細，上下工序之間生產時間存在浪費，延長了整個項目的生產時間。

基于自由網平差的一體化DLG生產方法，改變了傳統DLG生產中各生產工序受外業控制點制約、且工序間嚴格區分內外業的作業模式，技術先進，自動化程度高，工序劃分簡明，沒有上下工序的時間間隔，縮短了整個項目生產的時間，但存在現階段各生產單位的適應和熟悉過程。

5 結束語

基于自由網平差的一體化DLG生產方法相比傳統方法，技術先進，自動化程度高，工序劃分簡明，工期較短。考慮到提高DLG生產作業效率，及其在實際生產中的可行性，基于自由網平差的一體化DLG生產方法值得在測繪生產中推廣應用。

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