基于ADS40的三維數據測量技術研究

王心蓓

摘 要：移動通信網絡規劃和優化所需的三維地理信息數據一般從數字地形圖中提取，再以外業測量補充，周期長、效率低，只能滿足變化程度不大，且房屋稀少的區域，不適用于大中型城市。本文探討基于ADS40數字航攝技術，快速獲取移動通信網絡規劃與優化計算所需三維地理信息數據的技術方法和流程。

關鍵詞：三維地理信息數據 ADS40數字航攝技術 移動通信網絡規劃與優化

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1 引言

隨著移動通信業務的不斷發展， 網絡規模不斷擴大， 運營企業網絡優化部門采用先進的技術手段，合理確定各網元設備的容量比例，提高網絡設備的利用率，實現網絡的科學規劃、優化和合理設計。精確的地形高度、地面用途種類等對移動通信電波傳播有影響的三維地理信息是進行覆蓋預測、干擾分析以及頻率規劃計算必不可少的基礎數據。

移動通信網絡規劃和優化所需的三維地理信息數據一般從數字地形圖中提取，再以外業測量補充，周期長、效率低，只能滿足變化程度不大，且房屋稀少的區域，不適用于大中型城市。而我國大中型城市近年來投入巨大的資源開展了航空攝影測量工作，成果已廣泛應用于城市管理的各個領域，如何有效二次應用航空攝影測量成果，快速獲取范圍廣、現勢性強、精度高的三維地理信息數據，解決大中城市移動通信領域對三維地理信息的需要，是一個具有現實意義的課題。

本文基于項目實踐，探討基于ADS40數字航空攝影測量，生產或修測基礎測繪數據并獲取建筑高度數據，按照精度規格（采樣間隔）提取移動通信網絡規劃和優化所需的三維地理信息的技術方法和流程。

2 移動通信網絡規劃和優化所需的三維地理信息數據

無線信號的傳播對地理環境有著極強的依賴性，各種網絡規劃和優化軟件在進行計算時所需的三維地理信息數據包括地形高度、地面用途類型、建筑群空間分布模型、線狀地物模型， 以上數據與基礎測繪4D產品（DEM，DLG，DOM，DRG）的關系如下：

（1）地形高度數據，由數字高程模型（DEM）直接提取。（2）地面用途類型數據，由數字線劃地形圖（DLG）中的地物類型面數據提取。（3）建筑群空間分布模型數據，是大中型城市網絡規劃和優化計算中非常重要的一種數據類型， 是描述建筑物的平面位置和高度的數據，由數字線劃地形圖（DLG）中的建筑面數據以及建筑高度數據提取。（4）線狀地物模型數據，是移動通信網絡規劃與優化時考慮的補充要素，由數字線劃地形圖（DLG）直接提取。

圖1 技術流程總圖

3 ADS40數字航攝技術

ADS40數字航攝技術是當今較為先進的攝影測量技術。ADS40是一種能夠同時獲得立體影像和彩色多光譜影像的多功能、多線陣的數字CCD推掃式航空遙感傳感器。ADS40采用高分辨率線陣列CCD探測元件，鏡頭采用中心垂直投影設計，焦平面的3個全色波段陣列構成了對地面的前視、下視和后視成像，所有目標在3個全色掃描條帶分別記錄，能直接生成3個立體像對；R、G、B和近紅外波段陣列安置在全色陣列之間，通過三色分色鏡記錄目標的多光譜信息。ADS40航空攝影時，傳感器采用推掃式成像原理，7個通道同時對地面連續采樣，同時獲取地面目標的全色影像和多光譜影像，經過航測內業處理，糾正影像扭曲快速得到大面積精度高的L1級立體影像數據。基于這種精度高的立體影像數據，能快速地制作出4D產品（DEM，DLG，DOM，DRG）。

4移動通信應用所需三維地理信息數據獲取的技術流程

綜上分析，基于ADS40數字航空攝影快速獲取移動通信網絡規劃和優化所需的三維地理信息的技術流程是：以ADS40航空攝影得到高精度的L1級立體影像數據，生產或修測特定的基礎測繪產品，具體是數字高程模型（DEM）、1：2000數字線劃地形圖（DLG），并測量房屋面高度，通過程序按照精度規格（采樣間隔）讀取DEM和DLG數據，提取地面用途類型、線狀地物類型和地形、建筑的高度值。

4.1 生產或修測數值高程模型（DEM）

首先建立與航攝影像相同坐標系統的5米格網的離散點ASC文件，再把ASC文件導入到Leica Photogrammetry Suite 9.1軟件，在立體環境下對各個離散點的高度進行測制（如圖2）。把測制完成的具有真實高程值的離散點轉換到移動通信應用的WGS84坐標系統，存儲為ASC、DEM、IMG等數字高程模型通用格式。數字高程模型（DEM）為5米格網，平面精度0.4米、平地高程精度0.4米、山地高程精度0.55米，滿足移動通信網絡規劃和優化計算的精度要求。

4.2繪制或更新1：2000數字線劃地形圖（DLG）

ADS40數字航攝獲取的影像數據真實直觀的反映出各種地物影像，導入在Leica Photogrammetry Suite 9.1軟件PRO600模塊，在立體環境下全內業完成的線劃地形圖的繪制或更新（如圖3）。把繪制完成的線劃地形圖轉換到移動通信應用的WGS84坐標系統，存儲為DGN格式，精度達到1：2000地形圖的標準，即平面精度0.2米，滿足移動通信網絡規劃和優化計算的精度要求。

4.3 測量房屋面高度

從1：2000數字線劃地形圖中提取房屋面數據，轉換為與航攝影像相同坐標系統的DGN數據，將房屋面DGN數據加載到Leica Photogrammetry Suite 9.1軟件下的PRO600模塊，在立體環境下測量每個房屋面的屋頂高程與地基高程，計算其差值作為對應房屋面的高度，記錄為帶標注的點數據，再賦予到房屋面數據的建筑物高度字段中。

具有實際高度信息的1：2000數字線劃地形圖房屋面描述了建筑的平面和高度，形成建筑群空間分布模型（BDM），該模型疊合數字高程模型（DEM）表達了城市三維空間形態（如圖4）。

圖2 Leica Photogrammetry Suite 9.1立體環境 圖3 立體環境下線劃地形圖的繪制或更新

圖4 城市三維空間形態

4.4提取移動通信應用所需三維地理信息數據

高精度的數字高程模型（DEM）、1：2000數字線劃地形圖（DLG）、建筑群空間分布模型（BDM），準確定義了城市的地物地貌的實際分布，保證了計算的準確性和確定性。下一步則需要針對具體網絡規劃和優化軟件的要求進行三維空間信息的提取，以下為基本思路：

（1） 數據疊合：WGS84坐標系統下，把計算網格與DLG、DEM、BDM疊合。

（2） 地物類型（地面用途類型）編碼：通過程序計算，網格點是否落在DLG的用地類型面和線狀地物面上，應用不同的用地類或地物類型給予不同的編碼記錄（例如：道路1、水系2、建筑3……）。

（3） 地形高度和建筑高度獲取：通過程序計算，判斷編碼記錄是否為建筑編碼，非建筑編碼則查出對應點的DEM高程值作記錄；是建筑編碼，則查出對應點的DEM和BDM，記錄該點的DEM高程與建筑高度之和。

5總結

隨著移動通信網絡的快速發展，三維地理信息數據在建立移動通信網絡規劃和優化中具有不可替代的重要作用。本文結合我國大中型城市近年來大力開展的航空攝影測量工作的實際，提出的基于ADS40數字航攝技術獲取移動通信網絡規劃和優化計算使用三維地理信息數據的技術方法與流程，該技術在項目實施中得到有效的檢驗，對同類項目的實施有著良好的借鑒作用。相信隨著移動通信業的發展以及ADS40數字航攝技術應用的日漸成熟，這種技術將有更大的應用前景。

參考文獻

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