图库一体化摄影测量系统设计与实现

曹成度

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063)

1 概述

信息化测绘体系建设是当前测绘事业发展和地理信息资源共享的热点问题。信息化测绘是在数字化测绘的基础上，在完全网络化运行环境下，实时有效地向信息化社会提供地理信息综合服务的测绘方式和功能形态。信息化测绘是我国测绘实现了由传统测绘向数字化测绘转化和跨越之后进入的又一个新的发展阶段，它代表着我国测绘在进入新世纪后现代化建设总的战略方向。

当前主流摄影测量系统均为单机版形式，测绘数据的采集、观测、处理、显示、管理和应用，以部门分离式和专业分工式的作业模式为主，以文件的形式作为信息载体，导致信息数据在共享、管理、存储上产生多种问题。因此，根据信息化测绘的要求，对当前的摄影测量系统进行升级改造是十分必要的。本文提出结合摄影测量技术、CAD技术、GIS技术和数据库技术，在网络环境下开发制图与建库数据一体化生产与管理软件平台，实现作业任务智能分配、环节实时监控、质量严格控制及数据统一管理。研究应用表明，图库一体化摄影测量系统能大大提高测绘数据生产和管理的效率，有效地改进了传统摄影测量数据生产的作业模式。

2 基于AutoCAD Map3D的图库一体化解决方案

AutoCAD Map3D软件是创建和管理空间数据的设计平台。AutoCAD Map3D在CAD和GIS之间架起了一座桥梁，工程师和GIS人员可以使用相同的数据，而且可以将地理空间功能集成到同一环境中，从而优化设计流程。Autodesk Map3D可以更轻松、更有效地创建和编辑地图。这个优势加上功能强大的数据连接选项，使该软件也成为了最佳的空间数据管理中心。此外，Autodesk Map3D还使速度和性能提高到了全新的级别，让用户获得前所未有的工作效率。该软件具有易于使用的模式创建、数据映射和批量加载工具，有助于用户简化管理来自多种来源的复杂的区域海量数据集。

2.1 基于AutoCAD Map3D的采编一体化

航空摄影测量采编一体化就是将摄影测量的数据采集与编辑技术扩展到立体环境下，彻底改变过去数字摄影测量作业过程中地物三维采集与编辑环境分立的流程定势，把编辑环节的工作提前到立体环境下同时进行，解决了采编分离所产生的各类问题，作业人员也不需要更换作业环节和作业习惯就能以原有的作业方式实现空间数据库的快速更新生产。

在AutoCAD Map3D的强大的编辑能力和开放性的支撑下，将立体测图模块与AutoCAD Map3D进行无缝协同，实现通过立体测图模块采集观测的数据实时按照相应符号样式显示在AutoCAD Map3D中，在AutoCAD Map3D对要素编辑后实时反映到立体测图模块中(如图1所示)。

图1 采编一体化技术框图

2.2 基于AutoCAD Map3D的出图建库一体化

出图数据的核心问题在于图面表示，即按照图式要求对地理内容进行表达，出图数据对属性的表示有限，在制作出图数据时通常会去掉一部分属性，这样就造成了地理信息的损失。唯有通过采用一体化数据生产平台，首先生产出标准的建库数据，再由软件平台根据不同要素的编码属性，结合不同比例尺的图式要求，实现一键符号化，将表达地理地物实际情况的符号、线形和填充图案等自动生成，制作成出图数据，实现航空摄影测量出图建库一体化。

本文在AutoCAD Map3D上定制开发，利用Autodesk FDO作为空间数据库访问接口，设计了基于C/S模式的资源管理、定位和共享机制，在服务器端建立空间数据库共享所有数据，管理员在服务端对数据进行统一管理。可以改变以串行方式进行图纸、表格和文字互提资料等信息转抄传递、效率低和共享性差的缺点，实现了出图建库一体化(如图2所示)。

图2 图库一体化技术框图

3 图库一体化数据生产模式设计

传统的摄影测量管理体系是建立在自上而下监督和自下而上汇报的基础上的，需要大量人员之间的直接沟通。若中间任意环节出现问题，都会导致项目的实施中断甚至终止。而且一旦出现问题，往往很难明确责任。图库一体化摄影测量系统依托计算机网络技术、分布式数据库技术和工作流技术，建立了全新的数据生产模式。将数据生产和管理人员抽象成用户，用户的工作抽象成角色，通过系统为每个用户分配相应的角色，并利用数据库全程记录每个用户的工作情况。使每个用户只与数据库打交道，从而避免了绝大部分的人员直接沟通，明确了每个人的责任，记录了工作的过程，做到了有案可查。实现了数据生产流程的自动控制，大大提高了数据生产效率，降低了管理成本。

3.1 用户和角色管理

在一个组织或机构内部，具有某一资格的人才能承担某项工作，而每一工作岗位也负有一定的责任，这就是岗位责任制。将这一思想引入到图库一体化摄影测量系统中，形成基于用户和角色的安全管理模式(如图3所示)。用户与角色是使用权限的基本单位，每个生产和管理人员作为一个用户，将数据生产的流程分为若干个功能，每个功能对应一个角色，一个用户可以拥有多个角色。设计一个可视化的界面，根据用户的岗位和工作内容，分配其对应的角色。用户进入系统时根据用户的角色，系统加载该角色对应的功能，用户完成其本职工作，期间数据库全程记录用户的工作情况，统筹整个工作进度。

图3 用户和角色管理

3.2 工作流设计

为了使生产业务过程中的信息流和数据流能够在不同人员间流动，对企业内部资源进行统一管理，将图库一体化摄影测量系统设计为基于C/S的分布式系统，根据摄影测量数据生产的业务流程建立了工作流，其内容如下:

①由管理员将所有的基础数据上传到服务器上。

②由项目负责人基于基础测图数据建立像对，并将像对分配到工程，工程分配到作业员。

③作业员领取项目的任务之后开始进行立体测图，其中间过程由审图员进行严格监控，在每一个环节上面进行严格的质量控制。④所有的测图成果达到精度要求之后即可入库。其业务工作流如图4所示。

图4 业务工作流

整个过程由管理员、项目负责人员、作业员、验收员分工协作，任何一个环节上面的进度都可以实时查看。构建了一个现代化的管理流程，使得整个项目顺利进行，极大地提高了工作效率。

4 系统开发与应用效果

基于以上原理，在广泛调研当前主流摄影测量系统优缺点的基础上，中铁第四勘察设计院研发了具有自主知识产权的图库一体化摄影测量系统，系统实现了作业管理一体化、采编一体化、测图更新一体化、生产质检一体化和出图建库一体化。实际应用表明，系统提高了作业效率一倍以上，大大精简了业务流程，降低了管理成本，同时有效扩展了业务范围。系统界面如图5所示。

图5 系统界面

5 结论

根据当前信息化测绘的要求，提出了一种全新的数据生产与更新的作业模式，解决目前数据生产、数据更新中生产环节独立、数据到应用需经过多步骤处理、存在大量冗余工作、效率低下的问题，保证数据快速更新、生产以及更好地后续利用。实现了作业管理一体化、采编一体化、测图更新一体化、生产质检一体化、出图建库一体化。实际应用表明，图库一体化摄影测量系统大大提高了作业效率，精简了业务流程，扩展了业务范围，是基础测绘地理信息数据生成和更新的一次创新。

［1］ 任怡．分布异构环境中事务工作流技术的研究［D］．长沙:国防科学技术大学，2005

［2］ 李峰．支持群体工作的工作流系统关键技术研究［D］．北京:中国科学院计算技术研究所，2001

［3］ 张绍华．网格工作流关键技术研究［D］．上海:复旦大学，2004

［4］ 周建涛，叶新铭．网格工作流及其关键技术研究综述［J］．内蒙古大学学报(自然科学版)，2008，39(5):581-588

［5］ 李珩，杨丹，方蔚涛，等．工作流管理系统的设计研究［J］．计算机科学，2008，35(8):293-296

［6］ 张祖勋，张剑清，张力．数字摄影测量发展的机遇与挑战［J］．武汉测绘科技大学学报，2000，25(1):7-11

［7］ 张祖勋．由数字摄影测量的发展谈信息化测绘［J］．武汉大学学报(信息科学版)，33(2):111-114

［8］ Cameron，Hardy．Stereo Images with Active Objects-Integrating Photogrammetry with an Object Database for Map Production［J］．ISPRS，1998，Commission II，Working Group II/2