信息化航空攝影測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

趙世軍　毛久常

信息化測繪是制圖發(fā)展過程中的一個必然趨勢，也是實現(xiàn)測繪進步的一個重要步驟，從提供地圖的單一服務轉(zhuǎn)向提供地理信息的綜合服務。本文探討了航空攝影測量在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息化建設(shè)過程中的焦點問題，如自動化解算能力問題、圖庫的一體整合、內(nèi)外業(yè)一體化的實現(xiàn)以及生產(chǎn)過程中質(zhì)量管理的開展問題等，以期為同行業(yè)提供參考。

信息化測繪;航空攝影測量;質(zhì)量控制

相關(guān)研究表明國內(nèi)的測繪行業(yè)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)測繪體系改造到數(shù)字化測繪技術(shù)體系形成的兩個發(fā)展階段。其中測繪行業(yè)中的數(shù)字化測繪技術(shù)已經(jīng)被各行各業(yè)大量使用，例如遙感技術(shù)、GIS技術(shù)、導航衛(wèi)星以及攝影測量等技術(shù)，制作了各種制圖產(chǎn)品（“4D產(chǎn)品”），如數(shù)字柵格圖（“DRG”）、數(shù)字線劃圖（“DLG”）、正射影像圖（“DOM”）和數(shù)字高程模型（“DEM BENT”），一般稱為地圖數(shù)字化。隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、智慧城市、云計算、智能生產(chǎn)等技術(shù)的逐漸更新發(fā)展，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)已經(jīng)無法順應時代變化。在信息時代下，4D產(chǎn)品在應用過程中逐漸出現(xiàn)缺陷，特別是在以下領(lǐng)域：第一，傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品生產(chǎn)要求和標準主導是測繪部門，測繪部門的相關(guān)工作人員很少考慮到其他部門的地理信息需求，而對大多數(shù)用戶來說，它們只滿足其需求的20%左右，這就造成了以下問題：單一的測繪產(chǎn)品以及重復測繪的現(xiàn)象;第二，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)十分落后，容易因個人因素對4D產(chǎn)品的質(zhì)量造成負面影響，同時生產(chǎn)產(chǎn)品的更新時間比較長，更新情況不良，同時需要投入大量的人力資源，在緊急情況下難以滿足使用需要。對于大部分的作業(yè)生產(chǎn)企業(yè)來講，由于生產(chǎn)4D產(chǎn)品的技術(shù)非常領(lǐng)先，需要數(shù)字化的手段收集信息，以至于缺少可以支持應用程序的技術(shù)軟件，導致測繪單位在滿足社會需要方面的效率降低。造成這種情況的原因主要有以下幾個方面：第一，在單一計算機作業(yè)模式下，生產(chǎn)的效率較低。隨著航攝設(shè)備的發(fā)展，收集的數(shù)據(jù)數(shù)量不斷增加，單一計算機的操作效率低下，應用大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)管理生產(chǎn)模式已成為不可避免的發(fā)展趨勢;第二，收集和編輯的平臺相互分離。目前的攝影測量模式通常是孤立的工作模式，因此無法同時進行收集和編輯工作，這就對產(chǎn)品的效率和質(zhì)量產(chǎn)生重大影響;第三，內(nèi)業(yè)生產(chǎn)工作和外業(yè)生產(chǎn)工作相分離。目前，內(nèi)外業(yè)生產(chǎn)的攝影測量系統(tǒng)沒有相配套的軟件，數(shù)字測繪系統(tǒng)通常使用“調(diào)繪片”的操作模式，這就將工作分成兩部分。內(nèi)業(yè)和外業(yè)工作人員難以準確描述要繪制的內(nèi)容，由于外業(yè)工作時會出現(xiàn)漏繪、多繪等測繪情況，導致外業(yè)人員不能提供完整的信息數(shù)據(jù);第四，沒有健全的產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量控制體系。現(xiàn)在的攝影測量技術(shù)發(fā)展緩慢，不能夠支撐產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。目前的攝影測量不足以有效地控制生產(chǎn)過程的質(zhì)量，那么生產(chǎn)質(zhì)量的控制在很大程度上取決于工作人員的自我檢查，在生產(chǎn)過程中的不同階段結(jié)束后需要及時進行工作檢查，導致工人大量的返工，造成人力、財力資源的大量浪費，并且因為在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中沒有完全的質(zhì)量控制措施，并且受到內(nèi)外業(yè)工作分離的影響，造成了一系列質(zhì)量控制方式過于形式化，本質(zhì)上還是一個效率低下的質(zhì)量管理系統(tǒng)，因此難以客觀地評估問題，這也造成了一些問題，例如缺乏明確的質(zhì)量評估基礎(chǔ)以及工作人員對質(zhì)量的認識不足。

信息化航測體系的形成，需要結(jié)合完整的數(shù)字導航系統(tǒng)，是一種在數(shù)字化航測體系的基礎(chǔ)上形成的多種學科的綜合產(chǎn)物，通過改進網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施確保現(xiàn)有設(shè)備的充分互連。通過對空三解算、DEM/DOM生產(chǎn)過程以及放寬內(nèi)業(yè)生產(chǎn)原始圖像、全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)和IMU信息要求的優(yōu)化，推動生產(chǎn)效率的進步。建立一個靈活和開放的制圖系統(tǒng)，將采編和圖庫結(jié)合起來，并根據(jù)規(guī)范性要求，改變傳統(tǒng)的測繪模式，以便制作不同比例的地圖，在建立開放和適合“大數(shù)據(jù)時代”要求的制圖系統(tǒng)的同時，建立了DLG產(chǎn)品空間數(shù)據(jù)庫;將內(nèi)業(yè)生產(chǎn)過程納入外業(yè)生產(chǎn)過程中，以內(nèi)外業(yè)生產(chǎn)分離問題;在操作過程中通過改變生產(chǎn)管理系統(tǒng)和過程，控制產(chǎn)品質(zhì)量，并對生產(chǎn)過程隨時進行監(jiān)測，并及時向上反饋信息，對生產(chǎn)過程進行動態(tài)掌控和監(jiān)控，能夠改進數(shù)字化航測體系，推動數(shù)字化航測向信息化方向轉(zhuǎn)變。

在數(shù)字化背景下，各個測繪企業(yè)的主要工作內(nèi)容是建立局域網(wǎng)，這給各個測繪院和產(chǎn)品生產(chǎn)過程之間的數(shù)據(jù)交流帶來了困難。在質(zhì)量管理過程中提高了通過生產(chǎn)質(zhì)量檢驗服務的難度。下面將會對新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征進行具體分析：第一，工作模式選擇方面主要是使全院使用同一個網(wǎng)絡(luò)，通過一個域管理模式，中心機房可以確保各分院之間的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)交流，同時確保其數(shù)據(jù)的相對獨立性;第二，為了保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全操作可以制訂針對服務器端部的安全策略;第三，網(wǎng)絡(luò)服務器需要配有一種數(shù)據(jù)備份軟件，以便在系統(tǒng)受損時能夠恢復基本的業(yè)務系統(tǒng)。并快速修復人為錯誤刪除的數(shù)據(jù);第四，當服務器中斷時，提供雙機熱備份，操作自動轉(zhuǎn)到另一服務器，而客戶端軟件不需要進行修改。

信息化航測服務軟件系統(tǒng)升級的目的是為了建立一個基于高性能并準確計算的遙感和航測數(shù)據(jù)處理平臺。 主要使用到的軟件是Inpho數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，并且互補一些攝影測量工作站，從而用于建立完整圖像覆蓋的中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。下面將會對該系統(tǒng)的優(yōu)點展開具體分析：傳統(tǒng)的三加密技術(shù)相比較，該系統(tǒng)的空三加密技術(shù)具有先進性、高效性和全自動化的特點，能夠處理大量的水、沙漠等區(qū)域，并且具有很強的同名點自動匹配能力。可以對膠片、數(shù)字框架、數(shù)字照片、近攝影測量數(shù)據(jù)和傾斜攝影測量數(shù)據(jù)進行處理工作。該系統(tǒng)的空三加密和二次平差工作可以在任意尺寸、形狀和重疊區(qū)域內(nèi)完成，并且可以根據(jù)參數(shù)自動調(diào)整GPS和IMU數(shù)據(jù)的平移和漂移，從而使得數(shù)據(jù)的處理工作能夠快速完成。

在數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)中，最常見的現(xiàn)象就是采編分離，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是以測圖設(shè)計為導向的，沒有同步處理地理信息屬性和地形關(guān)系的功能，也不能完美的與現(xiàn)有地理數(shù)據(jù)兼容，另外，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為獨特，編輯功能比較落后;在獲取系統(tǒng)和編輯系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導致數(shù)據(jù)的準確性不足、信息容易丟失、總體效率低、管理費用增加。在數(shù)字式攝影測量系統(tǒng)中，繪制地圖的工作是按照固定標準進行的，這些標準大大保證了結(jié)果的質(zhì)量和可靠性，然而，在“大數(shù)據(jù)”時代背景下，原始數(shù)據(jù)的地形代碼不能夠滿足新的國家標準，審查和縮編的工作量更大，所收集的信息范圍比較小，圖表符號不足以滿足非制圖行業(yè)用戶的需要。因此，想要解決這一問題，就需要建立圖庫一體化的編輯與制圖系統(tǒng)。

采編一體化提供了從航片或衛(wèi)星圖像獲取三維地物數(shù)據(jù)的采集和編輯的功能，大大提高了數(shù)據(jù)編輯的效率和準確性。另外，DOM和DLG數(shù)據(jù)可以作為參考，以便于對獲取對象進行定性和補充測量。符號庫系統(tǒng)可以通過優(yōu)化來收集適合不同用戶需要的數(shù)據(jù)信息。

傳統(tǒng)的測繪一般只是包含地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集，進而編制制圖數(shù)據(jù)，按照兩條路線得出兩套結(jié)果的模式開始生產(chǎn)。以及同時管理兩套數(shù)據(jù)，以解決在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題。圖庫一體化的實施，如果GIS和編輯制圖數(shù)據(jù)的一體化，按照一套數(shù)據(jù)、兩個結(jié)果的生產(chǎn)模式，能夠在實現(xiàn)GIS信息數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，快速的制圖。除此之外，圖庫一體化不會對空間實體的位置產(chǎn)生依賴，而是利用制圖規(guī)則來實現(xiàn)最終的效果，制圖要求是在不對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)位置做出改變的情況下執(zhí)行的，但也遵守了規(guī)則和自由編輯。通過實現(xiàn)采編一體化與圖庫一體化，收集和編輯立體三維數(shù)據(jù)，表明了制圖和繪圖工作同步進行。除此之外，通過對符號庫系統(tǒng)和制圖規(guī)則的優(yōu)化完善，擴大了地理數(shù)據(jù)的應用和獲取，制圖結(jié)果得到豐富，并且根據(jù)“大數(shù)據(jù)”時代的要求，健全了地理數(shù)據(jù)采編和制圖系統(tǒng)。

想要促進航測生產(chǎn)效率與質(zhì)量的進一步提高，就需要做到內(nèi)外業(yè)生產(chǎn)一體化，其核心技術(shù)以PDA為航測外業(yè)調(diào)繪技術(shù)。這項技術(shù)的應用有利于改進生產(chǎn)工藝，降低運營成本，從而推動內(nèi)外業(yè)生產(chǎn)的一體化建設(shè)。

事實上，現(xiàn)階段的質(zhì)量控制制度所使用的控制方式主要是進行事后的質(zhì)量控制，這就減少了對生產(chǎn)過程中質(zhì)量的控制，降低了實施的力度，如果在此期間發(fā)現(xiàn)了問題，那么所能采取的解決方式只有返工，同時，對質(zhì)量檢查結(jié)果進行統(tǒng)計分析的方法不完善，無法客觀地衡量操作者的工作水平。想要解決這一問題就要落實以下幾個方面內(nèi)容：使用以質(zhì)量數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的實時質(zhì)量控制技術(shù)，分階段和分順序的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方式，制定健全的質(zhì)量評估標準，以及提高操作者對質(zhì)量的認識。質(zhì)量數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)是航測生產(chǎn)過程的建模，在生產(chǎn)過程中提供質(zhì)量控制要素和控制方法，質(zhì)量檢查是生產(chǎn)鏈中的一個環(huán)節(jié)，自我檢查、相互檢查、過程數(shù)據(jù)審查、結(jié)果數(shù)據(jù)審查和生成過程的整合，使質(zhì)量檢查員能夠在生產(chǎn)過程中查閱操作數(shù)據(jù)和檢查結(jié)果。使用質(zhì)量數(shù)據(jù)庫能夠客觀的進行質(zhì)量的評估工作，管理人員也可以有效的監(jiān)測生產(chǎn)過程，通過在質(zhì)量檢查和生產(chǎn)質(zhì)量檢查之間建立堅實的聯(lián)系以及提高業(yè)務的透明度，大大推動考績制度的實施。

信息化航空攝影測量系統(tǒng)的發(fā)展和進步，使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、軟件平臺、生產(chǎn)過程和質(zhì)量管理系統(tǒng)更加現(xiàn)代化，從而得以在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)開展生產(chǎn)活動。大幅度提高自動化數(shù)據(jù)處理能力，進一步加強質(zhì)量控制，實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)與采編、圖庫的一體化。然而，該系統(tǒng)在生產(chǎn)技術(shù)和工藝方面存在一些問題和不足。在生產(chǎn)技術(shù)和工藝方面，盡管引進了更先進的軟件，但諸如自動濾波等技術(shù)系統(tǒng)還沒有得到足夠的改進，也不能合理和有效地處理云、陰影和特殊的地形形狀，這些工作的開展還需要相關(guān)工作人員來完成。除此之外，在交換制圖數(shù)據(jù)方面，需要交換制圖數(shù)據(jù)格式和CAD制圖數(shù)據(jù)格式，并將基礎(chǔ)地理信息制圖數(shù)據(jù)有機地與部門數(shù)據(jù)結(jié)合在一個CAD制圖環(huán)境中，這有利于為其他部門使用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)提供便利。

[1]張祖勛.由數(shù)字攝影測量的發(fā)展談信息化測繪[J].武漢大學學報（信息科學版），2008（2）：4-8.

[2]李德仁，王艷軍，邵振峰.新地理信息時代的信息化測繪[J].武漢大學學報（信息科學版），2012（1）：2-10+5.

[3]李德仁.多學科交叉中的大測繪科學[J].測繪學報，2007（4）：13-15.

[4]趙海濤，白建榮，盛林.信息化攝影測量生產(chǎn)技術(shù)體系建設(shè)實踐[J].測繪通報，2013（4）：115-118.

[5]張繼賢，唐新明，翟亮.關(guān)于我國信息化測繪技術(shù)體系建設(shè)的思考[J].測繪通報，2008（5）：19-24.

Informationized surveying and mapping is an inevitable trend in the development of cartography and an important step in the progress of surveying and mapping， from a single service providing maps to a comprehensive service providing geographic information. This article discusses the focus issues of aerial photogrammetry in the construction of network environment informatization， such as the problem of automatic calculation ability， the integration of the library， the realization of the integration of internal and external industries， and the development of quality management in the production process. Industry provides reference.

informational surveying and mapping; aerial photogrammetry; quality control