省級像控點影像庫的設計與應用

魏國忠，張 省，鄒松柏

(1．山東省國土測繪院，山東 濟南250013;2．中國人民解放軍75719部隊，湖北 武漢430000)

一、引 言

采用數字航空攝影測量方法生產數字地形圖產品需要像控點坐標進行準確定位，伴隨著數字線劃圖(DLG)、數字正射影像圖(DOM)、數字高程模型(DEM)三維產品更新周期的不斷縮短，對像控點的需要也越來越廣泛，為了向基于數字攝影測量方法進行的三維產品快速更新提供像控點依據，減少外業像控測量工作，建立像控點影像庫顯得十分必要。

二、概 述

山東省“十一五”期間采用數字航空攝影測量方法實現了全省1∶1萬DLG、DOM、DEM產品的全覆蓋，期間產生的像控點成果也覆蓋了全省范圍，為了在基礎地理信息數據更新項目中充分利用這些成果，為基于航天影像的DOM、DLG快速更新提供控制點依據及提高更新效率，設計并建立了山東省像控點影像庫。

像控點影像庫的建立主要包括以下步驟:①對可供像控點影像庫建設使用的已有成果進行系統分析，確定使用空三加密成果、像控點刺點片及坐標文件、覆蓋全省范圍的0．5 m分辨率的DMC數字正射影像圖;②依據以上資料對像控點的數據組成及結構進行設計;③開發集數據采集、數據檢查、數據管理于一體的像控點影像庫管理系統;④使用像控點影像庫管理系統采集全省的像控點影像數據，完成像控點影像庫的建設。該像控點影像庫建成后，在省級基礎地理信息數據更新、地理國情普查等項目中得到了應用。

三、數據結構及功能設計

1．像控點數據結構

每個像控點數據包括3方面的信息:X、Y、Z三維坐標;基本屬性;像控點的影像。其中基本屬性主要包括像控點的點號、刺點位置描述、刺點者、檢查者、刺點時間、等級、附加高程等。像控點的影像包括原始數碼航攝影像、數字正射影像、像控點實地拍攝照片。

2．數據采集功能

(1)空三成果采集

根據已有JX4、VirtuoZo AAT的空三加密成果，自動裁切控制點(刺點)原始數碼航攝影像(原始數碼小片)，其中像控點影像的大小可以進行設置，如512像素×512像素。具有自動批量采集功能，包括自動識別JX4或VirtuoZo AAT的空三成果，采集后的信息包括所有空三模型涉及的數碼航攝影像及像控點的三維坐標。

(2)數字正射影像圖采集

根據像控點平面坐標值、已有DOM數據自動裁切以像控點為中心的正射影像圖，能夠設置采集分辨率、裁切尺寸、金字塔層數等參數，如果控制點在分幅影像的邊角處時，程序能夠自動計算剩余影像部分所在的圖幅，并將剩余的部分補充完整。

(3)屬性信息采集

根據已采集的屬性文件(TXT或XLS格式，包含像控點的X、Y坐標值，點號等屬性信息)，通過屬性文件中的X、Y值與已經從空三成果采集的X、Y值匹配，實現屬性信息與已采集信息的自動掛接。

(4)手動采集功能

手動采集像片控制點數據，如僅有外業像控刺點片、數碼航攝影像及像控坐標的情況下，可以手動采集像控點影像數據。

(5)數據質量檢查

為了保證數據質量，應具備較為完善的檢查功能，包括數據初查模塊及人工檢查模塊，初查模塊主要是檢查采集結果的完整性，包括數碼航攝影像、DOM、屬性信息是否采集完整;人工檢查模塊主要是檢查采集結果的正確性，包括數碼航攝影像與DOM、屬性信息的一致性等。

3．管理功能

(1)影像圖的快速瀏覽

支持大數據量影像底圖的快速瀏覽，方便查找像控點的位置。

(2)像控點信息瀏覽

可以方便地查看單個控制點的所有信息，包括同時顯示屬性信息及影像圖，以屬性表的形式瀏覽控制點的屬性信息。顯示該點所有采集到的數碼小片及正射影像，并能夠方便地查看這些影像，包括影像的放大、縮小、平移等基本功能。

(3)數據編輯與維護

支持對像控點數據的基本編輯操作，包括添加、修改、刪除等。

(4)其他功能

像控點查詢、統計、導出功能，地圖顯示及視圖控制等基本功能。

四、系統實現及數據采集

1．系統實現

系統分為兩大模板:數據采集模塊和數據管理模塊，系統采用VC進行開發，控制點數據以文件形式進行存儲，并依據像控點的X、Y坐標值組合，按經緯度1°×1°的格網進行分文件夾管理，如圖1所示，每一個像控點的屬性數據(如39_5000454_40476068．txt)與影像數據(如39_5000454_40476068文件夾)分開存儲，同時將所有點建立一個索引文件(SD2000．index)。

圖1 數據組織結構圖

影像底圖使用2．5 m分辨率的DOM數據，通過建立多級金字塔影像及能夠滿足海量影像數據讀寫與漫游要求的二進制文件尋址和定位的讀寫函數來實現大數據量影像的快速顯示。

2．數據采集

使用已有的空三加密成果自動采集控制點的原始數碼航攝影像(如圖2所示)的X坐標、Y坐標、Z坐標、點號、空三加密區名稱等信息，根據采集到的X、Y坐標值在DOM上自動采集數字正射影像小片及其金字塔影像(如圖3所示)。根據紙質刺點片、坐標文件人工采集像控點的刺點位置描述、X坐標、Y坐標等信息，形成固定格式的文本文件，采集模塊根據X、Y坐標值完成屬性信息與影像數據的掛接。

圖2 自動采集的原始數碼航攝影像

圖3 自動采集的正射影像

五、影像庫的應用

基于已有像控成果，建成了山東省像控點影像庫，建成后的影像庫共包括約3萬個像控點數據，約12萬張原始數碼航攝小片及3萬張數字正射影像圖小片，覆蓋全省陸地范圍15萬km2。建成的像控點影像庫已經應用于全省范圍0．5 m及2．5 m分辨率衛星影像DOM數據的制作。影像庫的使用減少了外業像控工作，節省了大量生產成本，有效提高了生產效率，同時實現了已有像控點成果的數字化，有效地提高了像控點的使用效率。圖4為山東省像控點分布圖。

圖4 山東省像控點影像庫

六、結束語

建設完成的像控點影像庫具有以下特點:①使用空三成果自動采集數碼航攝影像，定位點準確、規格統一、效率高;②采集多張原始數碼航片影像，具備立體觀測基礎;③同時采集原始數碼航攝影像及數字正射影像;④按經緯度坐標網格組織、管理像控點;⑤快速顯示高分辨率海量影像底圖;⑥支持自動采集及手動采集相結合;⑦提供多種數據檢查方式。

像控點影像庫的使用相對傳統外業實地獲取控制點坐標的方法，具有周期短、效率高的特點，可以為DOM制作提供地面控制點依據，在測繪應急保障服務等方面具有重要的作用和明顯的優勢。像控點影像庫建設完成后，還應建立動態更新機制，將多級比例尺的像控成果納入到影像庫中，同時新開展的外業像控點測量項目，像控點位置應盡量選擇不易變化的區域，以提高像控點成果的重復使用率。

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