航测数字化地图编绘技术研究

罗海峰

摘 要:本文笔者基于多年从事航测制图编辑的相关工作经验,以航测制图及生产中的相关问题为研究对象,论文首先分析了航测数据的产品模式,进而相信阐述了航测数字成图的相关流程,进而探讨了航测数字成图相关问题,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:航测制图问题流程

中图分类号:P2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0041-02

1产品模式

1.1 基本产品

根据目前基础地理空间数据生产技术发展和用户的需要,基础地理空间数据产品主要包括以下四种基本模式:数字线划图(DLG)、数字正射影像图(DOM)、数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM),简称为“4D”。这些产品可根据需要以数字和模拟二种形式提供。根据用户的需要可形成复合产品,如数字线划图与数字正射影像图叠加可形成数字影像地形图。

(1)数字线划图,简称为DLG(Digital Line Graphic)。

是地形图上基础要素信息的矢量格式数据集,其中保存着要素的空间关系和相关的属性信息。数字线划图可满足各种空间分析要求,与其他信息叠加,可进行空间分析和决策。

(2)数字正射影像图,简称为DOM(Digital Orthophoto Map)。

是利用数字高程模型对扫描处理后的数字化的航空像片或遥感影像,逐像元进行辐射纠正、微分纠正和镶嵌,按标准分幅的地形图范围进行裁切生成的影像数据,带有公里格网和内、外图廓整饰和注记的影像平面图,具有地图的几何精度和影像特征。DOM具有精度高、信息丰富、直观真实的特点,可作为背景控制信息、评价其它数据的精度、现势性和完整性;从中可提取自然资源和社会经济发展信息或派生出新的信息,可用于地形图的更新。

(3)数字高程模型,简称为DEM(Digital Elevation Model)。

是在高斯投影平面上规则或不规则格网点的平面坐标(X,Y)及其高程(Z)的数据集。为控制地表形态,可配套提供离散高程点数据。

(4)数字栅格地图,简称为DRG(Digital Raster Graphic)。

是以栅格数据格式存储和表示的地图图形数据文件。在内容、几何精度、规格和色彩等方面与地形图图形基本保持一致,可用于DLG数据的采集、评价和更新,也可与DOM,DEM等数据叠加使用,从而提取、更新地图数据和派生出新的信息。

1.2 复合产品

(1)数字影像地形图(Digital Orthophoto Topographic Map)。

以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字线划图而产生的复合数字地图产品。同时具有正射影像图的精度高、信息丰富、直观真实的特点和矢量数据保存着要素的空间关系和相关的属性信息的特点,可以为各种用户提供地形信息和最新空间实体信息,满足不同用户的需要。

(2)数字影像地面模型(Digital Orthophoto Ground Model)。

以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字高程模型数据而产生的复合数字模型产品。具有正射影像图的基本特征和立体突出显示地表的起伏形态的特点,可为用户提供直观地表三维景观,可用于工程规划和优化设计。

(3)数字影像专题图(Digital Orthophoto Thematic Map)。

以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的专题矢量数据而产生的复合数字地图产品。同时具有正射影像的基本特征和突出表达各种不同专题地图信息的特点,可以为各种用户提供直观信息和与之相关的丰富的背景信息,满足各专业部门对专题图的需要。

2基本内容

考虑到基础地理空间数据采集时间和产品的提供周期,基础地理矢量数据可分为三个层次:第一层次分为核心地形要素;第二层次为在核心地形要素的基础上,根据各地不同的需要,选取更多的其它要素(可选要素);第三层次为全部地形图要素(全要素)。矢量数据的基本内容:大地控制测量数据(包括平面控制点、高程控制点、天文点、重力点)、水系及附属设施、建筑物及附属设施、交通运输与管线设施、境界、地表覆盖、地貌。栅格数据:DEM格网数据,格网间距5m或12.5m;DOM影像数据,地面分辨率为1m;DRG图形数据,分辨率不低于250dpi.文本数据:地名数据,含地名位置、类型、行政区划、经济信息等;元数据,说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息,是数据自身的描述信息。

3航测数字成图相关流程研究

基于航测的空间数据生产流程如图1所示。

3.1 资料准备

航摄资料如航摄底片、控制点资料、相关的地形图、航摄机鉴定表、航摄验收报告等应收集齐全;对影像质量、飞行质量和控制点质量应进行分析,检查航摄仪参数是否完整等。

3.2 影像扫描

根据航摄底片的具体情况,设置与调整扫描参数,使反差适中、色调饱满、框标清晰,灰度直方图基本呈正态分布,扫描范围应在保证影像完整(包括框标影像)的前提下尽可能地小,以减少数据量。影像扫描分辨率根据下面公式确定:

影像扫描分辨率R=地面分辨率/航摄比例尺分母。

3.3 定向建模

自动搜寻框标点,放大切准框标点进行内定向,对定向可由计算机自动完成,人机交互完成绝对定向如不符合要求,需重新定向,直至符合限差要求。检查定向精度,需满足要求,完成定向后需检查坐标残差。

3.4 数据采集

(1)立测判读采集,需严格切准目标点,要求按中心点、中心线采集的要素,其位置必须准确,点状要素准确采集其定位点,线状要素上点的密度以几何形状不失真为原则,密度应随着曲率的增大而增加。每个像对的数据必须接边,自动生成的匹配点、等视差曲线或大格网点、内插的小格网点均需漫游检查,保证其准确性,为提高DEM精度,需人工加测地形特征点、线和水域等边界线。(2)采集的数据应分层,进行图形和属性编辑,矢量数据线条要光滑,关系合理,拓扑关系正确,属性项、属性值正确;利用DEM数据,采用微分纠正法对影像重采样获得DOM数据。(3)DEM和DOM数据需进行单模型数据拼接,检查拼接处接边差是否符合要求;同样矢量数据接边应符合要求,各属性值要一致,任何不符合要求的数据均需重新采集,修改正确的数据按图幅裁切,生成最终的以幅为单位的数据,提供检查和验收。

3.5 元数据制作

可由相应的专业软件进行计算输入各属性项中,无法自动输入的内容由人工输入。

4航测数字化成图相关问题分析

4.1 数据采集应注意的问题

(1)严格按照所建立的地形图要素分类与代码采集。

采集作业和检查时,不应只重视地物、地形描绘的错漏,还要重视层码选择的正确性。层码的选择决定了所描绘地物地貌的属性,层码选择错误将导致数据的属性错误,层码错误也是原则性错误。

(2)地物采集方法。

①地物共点时,次要地物点服从主要地物点,采集次要地物时可采用捕捉主要地物点的方法采集。如房屋与围墙共点,先采集房屋,在采集与房屋共点的围墙时,可先捕捉房屋点再采集。②地物共线时,线方位重合一致。比如常见的路边缘与坎边线重合等情况,由于采集误差的存在,采集时地物间不一定能共线,可采用捕捉的方法来采集或用线拷贝的方法来复制,保证共线。但由于有的采集软件功能有限,也可以重复采集,待编辑时处理。

(3)面状地物应闭合。

比如房屋、地类界等。房屋一般采集时对于不同层数的房屋是分开采集的,采集时房屋应采用闭合功能,构成面状,相关联的建筑物采集时设置捕捉状态,避免点位偏移,对重叠边重复采集以使房屋闭合,也构成面状。

4.2 图形编辑及检查时应注意的问题

(1)保证高程精度。

以往的线性地物用图仅仅把数字地图作为一个数字文件使用,对高程要求不严格,因此也养成了许多不好的作业习惯,比如把带高程的符号或线随意进行拷贝,图面上虽然检查不出问题,但实际其高程值是错误的。因此应养成良好的作业习惯,保证地理要素的高程都是其真实高程。

(2)重视属性精度和逻辑一致性检查。

要保证各采集要素和编辑注记层使用的正确性,不要错层、多层或漏层。要注意检查各层是否有重复的要素;检查有向点、有向线的方向是否正确;检查面状要素是否封闭,闭合关系是否正确;检查要素的结点匹配关系是否正确;不同层的公共边是否严格重合等。在最后出图时,应使用遮掩,避免使用交断,以免破坏各元素的完整性及属性关系。以上这些都是目前线性地物用图生产中的薄弱环节。

参考文献

[1] 陈尊充,陈炳桐.关于大比例尺航测成图的体会[J].城市勘测,2002(3):25-27+30.

[2] 黄达藩.汕头市区大比例尺航测成图工程的组织实施与质量管理[J].城市勘测,2000(1):40-42.