二次定向在航測內(nèi)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

邵紅霞，劉華嬌，厲芳婷

（1.湖北省航測遙感院，武漢 湖北 430074）

二次定向在航測內(nèi)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

邵紅霞1，劉華嬌1，厲芳婷1

（1.湖北省航測遙感院，武漢 湖北 430074）

在信息化測繪生產(chǎn)中，提高生產(chǎn)效率、縮短更新周期已成為急需解決的問題。航測內(nèi)業(yè)進(jìn)行立體測圖生產(chǎn)時(shí)，需要空三加密成果用于立體測圖等后續(xù)工作。但由于項(xiàng)目時(shí)間緊迫，外業(yè)像控測量需要一定的時(shí)間。介紹Mapmarix軟件的二次定向功能，提供了一種沒有外業(yè)控制點(diǎn)或基于粗略的空三成果先進(jìn)行立體測圖，待獲取正確的空三成果再對(duì)矢量文件進(jìn)行糾正的方法，并在實(shí)際生產(chǎn)中證實(shí)該方法的可行性。

信息化測繪；立體測圖；二次定向；航測內(nèi)業(yè)

地形圖作為國家測繪的最基本圖件，是開展國土資源調(diào)查和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等的重要依據(jù)。一幅地形圖的獲得通常需要通過航空攝影、外業(yè)控制、空三加密、立體測圖、4D產(chǎn)品生產(chǎn)等過程。一個(gè)測區(qū)開始作業(yè)時(shí)，外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)和成果的取得往往是一個(gè)測區(qū)地圖數(shù)據(jù)精度的保證[1]，但外業(yè)像控目前是自動(dòng)化程度較低的工序，每個(gè)控制點(diǎn)的測量需要外業(yè)人員到達(dá)實(shí)地，需要一定的時(shí)間周期。

為了提高生產(chǎn)效率，利用二次定向方法，可以使航測內(nèi)外業(yè)同時(shí)進(jìn)行。內(nèi)業(yè)人員在沒有像控成果的條件下，直接利用影像資料、相機(jī)文件，先進(jìn)行空三軟件的自由網(wǎng)空三，完成內(nèi)定向、相對(duì)定向，再進(jìn)入全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)完成模型核線采集，然后基于模型坐標(biāo)進(jìn)行立體測圖，得到矢量文件[2]（*.gdb，*.fdb）；或者相對(duì)定向后利用已有的控制數(shù)據(jù)，得到一個(gè)粗略的空三結(jié)果（不考慮精度問題），然后進(jìn)行立體測圖。待外業(yè)像控完成以后，對(duì)原空三成果進(jìn)行正確的絕對(duì)定向，獲得滿足精度要求的測圖工程，然后對(duì)舊工程中所測的矢量文件進(jìn)行二次定向，獲得正確坐標(biāo)的矢量文件。

1 二次定向的工作原理及使用流程

二次定向是基于像坐標(biāo)不變的前提，對(duì)第一次定向創(chuàng)建的工程中所生成的立體模型測得的矢量，經(jīng)過二次定向賦予正確的地理信息，將像平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)。二次定向用第一次定向所創(chuàng)建的工程（舊工程）計(jì)算出矢量數(shù)據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)，利用滿足精度要求的正確成果（新工程）生成工程的絕對(duì)定向參數(shù)，將像點(diǎn)坐標(biāo)換算到正確的大地坐標(biāo)系，然后對(duì)錯(cuò)誤或粗略的定向成果（矢量），重新定向恢復(fù)到新的定向成果對(duì)應(yīng)的物方坐標(biāo)系中，使得矢量數(shù)據(jù)成為可以被利用的滿足精度要求的成果[3]。具體生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 二次定向方法流程圖

二次定向方法的主要工作流程包括：

1）首先對(duì)空三加密分區(qū)進(jìn)行內(nèi)定向和相對(duì)定向；

2）利用歷史資料或者少量控制點(diǎn)對(duì)相對(duì)定向成果進(jìn)行第一次絕對(duì)定向；

3）絕對(duì)定向后的空三加密分區(qū)進(jìn)行立體測圖的矢量數(shù)據(jù)采集；

4）利用外業(yè)像控測量成果對(duì)原空三加密分區(qū)進(jìn)行絕對(duì)定向；

5）新舊兩個(gè)空三加密成果進(jìn)行二次定向，并將立體測圖的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行二次定向；

6）最終獲得要求的坐標(biāo)系統(tǒng)下的矢量數(shù)據(jù)。

2 二次定向在生產(chǎn)中若干問題的探討

1）保持原相對(duì)定向結(jié)果的完整性。舊測圖工程（需要二次定向的工程）產(chǎn)生后，無論測圖是否完成，首先對(duì)舊工程文件備份。在相對(duì)定向的基礎(chǔ)上測圖，依賴于相對(duì)定向的結(jié)果及核線影像，所以在相對(duì)定向基礎(chǔ)上測圖時(shí)應(yīng)注意在測圖過程中或測圖完成后不能破壞原來相對(duì)定向的結(jié)果，保持其完整性。其中可能破壞相對(duì)定向結(jié)果的操作主要有：工程中存在連續(xù)的幾張影像時(shí)，處理完其中一個(gè)像對(duì)后，對(duì)于相鄰另外一個(gè)像對(duì)，由于共用一張影像可能會(huì)破壞上一模型的相對(duì)定向結(jié)果；或者在本模型中加入了控制點(diǎn)或像點(diǎn)后也可能會(huì)對(duì)相對(duì)定向結(jié)果產(chǎn)生影響。

2）不能重新定義核線范圍并采集核線。第一次定向完成（可能是相對(duì)定向或錯(cuò)誤的絕對(duì)定向），經(jīng)過定義核線范圍和采集模型核線，然后進(jìn)行測圖。在二次定向前不能重新定義核線范圍并重采核線，不能加入或刪除任何一個(gè)同名點(diǎn)，也不能更改原相對(duì)定向中同名點(diǎn)點(diǎn)位。像平面坐標(biāo)是二次定向時(shí)的坐標(biāo)對(duì)照依據(jù)，目的是為了保證采集矢量時(shí)的核線影像與二次定向時(shí)的核線影像一致，即要保證核線影像的像平面坐標(biāo)一致（像素坐標(biāo)一致）。像平面坐標(biāo)是二次定向時(shí)的坐標(biāo)對(duì)照依據(jù)。

3）采集矢量數(shù)據(jù)時(shí)，于二次定向完成后進(jìn)行等高線的采集。二次定向的原理是將物方坐標(biāo)的矢量經(jīng)過伸縮、平移和旋轉(zhuǎn)，套合到正確的物方坐標(biāo)系中，會(huì)引起矢量數(shù)據(jù)平面（X，Y）和高程Z值發(fā)生變化。對(duì)于等高線之外的其他要素的采集沒有任何影響，但等高線是等值線，每條等高線上各點(diǎn)的Z值都相等，二次定向會(huì)使已經(jīng)采集的等高線在新的工程中失去其原有的意義。

3 二次定向方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

二次定向方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛，具體應(yīng)用以安陸測區(qū)為例。該測區(qū)位于安陸城區(qū)，測區(qū)地形以平地和丘陵為主，要求成圖比例尺1∶1 000。分析整個(gè)測區(qū)，居民地類、水系、道路等要素占整個(gè)圖幅負(fù)載的70%以上，項(xiàng)目生產(chǎn)周期要求較短。本測區(qū)先利用已有歷史資料選取幾個(gè)控制點(diǎn)，進(jìn)行粗略空三。由于大地核線比模型核線立體視覺效果明顯，所以實(shí)際操作中額外采用一次絕對(duì)定向，賦予工程一個(gè)無需精度的大地坐標(biāo)的方法，進(jìn)入立體測圖，內(nèi)業(yè)人員可以先對(duì)居民地等非地貌類型地物進(jìn)行采集。同時(shí)，外業(yè)測量像控點(diǎn)同步進(jìn)行。在立體測圖地物部分即將完成的同時(shí)，外業(yè)像控完成。然后利用新的滿足規(guī)范要求精度的空三成果提供以下工序，此時(shí)可進(jìn)行二次定向操作。操作步驟如下：

1）將二次定向前采集的矢量123．gdb和工程文件anlu1000．xml拷貝出來作為舊工程。

2）利用空三加密提供的滿足設(shè)計(jì)精度要求的空三成果對(duì)原始工程進(jìn)行絕對(duì)定向，生成新的工程文件anlu1000m．xml。

3）依照舊工程中矢量文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在新工程中同樣添加之前采集的矢量文件123．gdb及其所用相關(guān)像對(duì)（如圖2所示）。從圖中可以看出，二次定向的新舊工程結(jié)構(gòu)完全一樣。

4）啟動(dòng)Feature One，點(diǎn)擊“工具”菜單下的“二次定向”，彈出二次定向功能界面。

在舊工程欄中選定舊的工程文件anlu1000．xml，在新工程欄中指定新的工程文件anlu1000m．xml，然后矢量文件欄會(huì)自動(dòng)顯示出新舊2工程下需要作二次定向的矢量文件，轉(zhuǎn)換方式選用默認(rèn)的“基于像坐標(biāo)不變”（如圖3所示），點(diǎn)擊確定，軟件將自動(dòng)進(jìn)行二次定向。

圖2 新舊工程目錄結(jié)構(gòu)對(duì)比圖

圖3 二次定向界面

5）二次定向完成后，采用新工程anlu1000m．xml在Feature One中采集大地核線，觀察矢量文件是否正常，與新工程的立體是否套合，是否存在變形（查看時(shí)請(qǐng)更新矢量邊界范圍）。如果不存在變形，則說明二次定向成功。

6）如果矢量沒有采集完成，則在新工程下繼續(xù)采集矢量數(shù)據(jù)，此時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要改變相對(duì)定向和加減矢量文件下加載的立體像對(duì)。

本次安陸測區(qū)中，舊工程anlu1000．xml下采集的矢量文件123．gdb，在新工程anlu1000m．xml下打開，套合基本完整，對(duì)照《GB/T 23236-2009數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范》[4]檢查，內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)和地物點(diǎn)對(duì)附近野外控制點(diǎn)的平面中誤差為0．2，內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)、高程注記點(diǎn)和等高線對(duì)附近野外控制點(diǎn)的高程中誤差為0．26，滿足《GB T 7930-2008地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》[5]要求,二次定向成功。

4 結(jié) 語

提高工作效率，縮短更新周期成為信息化測繪的基本要求。實(shí)際工作中，常常會(huì)出現(xiàn)更新速度跟不上變化的情況。經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)，采用二次定向方法可以將野外像控的時(shí)間完全利用起來，提前進(jìn)入立體測圖階段，特別適用于等高線較少的平地和丘陵及城區(qū)等地形地貌的立體測圖工作。通過生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，這一方法在生產(chǎn)中能夠較好地解決相關(guān)問題，不僅在生產(chǎn)周期上得到滿足，也可能控制空三加密和立體測圖精度，可以在測繪生產(chǎn)中推廣和借鑒。

[1] 楊德麟．大比例尺數(shù)字測圖的原理方法與應(yīng)用[M]．北京:清華大學(xué)出版社,1998

[2] 張祖勛,張劍清．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量學(xué)[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社,1997

[3] 金為銑,楊先宏,邵鴻潮,等．?dāng)z影測量學(xué)[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社,1996

[4] GB/T 23236-2009 數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范[S]．[5] GB/T 7930-2008；1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范[S]．

[6] 于秀竹．航空攝影測量數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)流程研究[N]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011-13-25(13)

[7] 楊航,余洋,張鑫淼．DLG數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率提升與質(zhì)量控制[J]．地理空間信息,2015(6):100-101

P231.5

B

1672-4623（2016）06-0086-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.028

邵紅霞，工程師，主要從事航測內(nèi)業(yè)生產(chǎn)工作。

2016-02-02。