可量测牌匾标识的生成方法与应用研究

刘艳巍,杜明义,李石磊,刘函仲

(北京建筑大学“现代城市测绘”国家测绘地理信息局重点实验室,北京 100044)

可量测牌匾标识的生成方法与应用研究

刘艳巍∗,杜明义,李石磊,刘函仲

(北京建筑大学“现代城市测绘”国家测绘地理信息局重点实验室,北京 100044)

牌匾标识作为一类城市部件是城市管理中不可缺少的部分，特别是规范统一的牌匾可以美化市容、方便调查与后期管理。以西城区牌匾普查项目为例分别介绍了以移动测量系统为工具在牌匾数据采集、内业数据建库与入库处理方法的研究以及生成的可量测牌匾标识在牌匾数据规范中的应用。最后还阐述了西城区在牌匾尺寸规范试点工作中所取得的成果。

牌匾标识；移动测量系统；数据库；可量测

1 引 言

随着市场经济的日益发展,各类商铺的牌匾样式和数量不断增加,与此相应的对这些商铺牌匾的管理工作问题也随之出现。许多城市特别是大中型的城市牌匾数量越来越多,给管理工作带来了一定的难度,本项目就是根据这一特点将大量的牌匾采集并数字化,方便后期的管理。如此大数量的牌匾采集工作如果用传统的测量方法要消耗很多人力物力,所以本次采集依据高效快捷的MMS移动测量系统,这就使得外业采集工作更加精细化,同时也做到了短时间内将大量的牌匾数据数字化。接下来就是对数据结果的应用,规范和更新了部分牌匾数据,为城市管理提供帮助。

2 可量测牌匾标识及其采集的原理

2.1 可量测牌匾标识

可量测的牌匾标识是可量测的实景影像中的一种目标部件,所谓可量测的实景影像是指一体化集成融合管理的时空序列上的具有像片绝对方位元素的航空、航天、地面立体影像的统称。它不仅直观可视,而且通过相应的应用软件、插件和API让用户按照其需要在其专业应用系统进行直接浏览、相对测量、绝对定位解析测量和属性注记信息挖掘能力,为各个领域提供了广泛的应用[1]。可量测的实景影像可以方便地完成地物的位置坐标和几何尺寸的计算。牌匾宽度的测量结果如图1所示:

可量测的牌匾标识中牌匾位置坐标的计算包括三步:①利用车载组合导航模块获取载体中心当前坐标；②根据检校参数计算出CCD图形的位置和姿态(摄影测量中的外方位元素)；③利用CCD立体像对计算牌匾的空间坐标:其数学模型如式(1)

图1 牌匾宽度的测量结果

2.2 牌匾数据采集原理

移动测量系统是当今测绘界最为前沿的科技之一,代表着未来电子地图测制领域的发展主流,能够提供按需测量的空间信息服务。移动测量系统的基本原理是综合运用GPS卫星定位、航位推算、移动近景摄影测量等尖端技术,在机动车上装配全球定位系统(GPS)、CCD图像传感器、视频图像传感器、工控计算机以及航位推算装置等精密的仪器设备,在车辆高速行进之中,以近景摄影测量的方式,快速拍摄道路及道路两旁地物的立体影像,这些影像连同车载平台的轨迹坐标数据和姿态数据一起,按时间同步关联存储在车载计算机之中,具体做法是在车辆行进过程中,由一个同步器装置实时给工控机及CCD相机发送指令,同时采集实地影像、记录实时车载平台的姿态及GPS时间。外业采集完成之后将数据导出,利用专门的数据处理软件,经过一系列集成处理,可计算得出每一组CCD相机所拍摄的近景影像所处的坐标、车辆的姿态等参数形成一个参数文件[4].有了这些起算值后,我们就可以对目标地物如电线杆,商铺牌匾,行道树等地物进行测量,包括地物的坐标,一些相关几何要素测量,如电线杆的高度,牌匾的宽度,路宽、桥高、坡度和转弯半径等等,同时也可获取相应的地物属性数据(如牌匾所在地址,商铺的名称等)。本次对沿街牌匾数据的采集主要是利用移动测量车来完成的。移动测量车车顶采集装置如图2所示:

图2 移动测量车车顶采集装置

3 牌匾数据外业采集

3.1 数据作业流程

(1)行车路线规划:根据测区的道路走向、是否有单行线、路口转弯情况制定最优的行车路线,避免因路线设计不合理造成大量的冗余数据产生。详细的行车路线制定应具体到各个工程,包括工程起始点、所经过的路段、工程终点。这里需要注意的是MMS需在工程起始点进行初始化,终点进行符合归零,所以这两个点对GPS信号有较高要求,应选择GPS接收机能锁定不少于6颗卫星的地方。

(2)人员安排:MMS外业数据采集过程中最少需4人,包括:驾驶员、路线设计引导员、两名设备调节员。实施过程中应设外业组组长,对外业数据质量负全责。主要工作:路线设计及对驾驶员引导、数据管理、数据质量跟踪表格的填写。设备调节员的主要工作为:工程设置、CCD影像曝光调节、数据拷贝。

(3)行车时间制定:行车时间的制定主要考虑测区主要道路的走向,避免阳光直射。如测区主要为东西向道路则不适宜在清晨或下午太阳西下时进行数据采集。同时要尽量避开测区主要的交通高峰时段。

(4)作业天气选择:作业前应提前查明数据采集当日的天气情况,尽量避免在烈日强光、高温、高湿度或过低温度下作业,这些因素会对CCD影像有非常明显的影响,同时也不利于硬件设备的保养与维护。应尽量选择在能见度较好的阴天。具体的外业作业流程如图3所示:

图3 外业作业流程

3.2 数据分析

移动测量车采集回来的数据组成有影像数据、视频数据、工程数据和移动测量系统自身生成的一些辅助数据。数据说明如表1所示:

数据说明 表1

3.3 数据处理

外业测量采集回来的各种数据除了需要对影像做一些亮度与色度的调整外,还需要生成.idx地理信息参考数据,作为后期的辅助数据。具体的处理过程是:①格式转换,将GPS数据转换成标准的Rinex数据；②集成纠偏,将GPS数据和导航数据结合在一起,并通过差分拟合出趋势精确的轨迹点；③生成地理信息参考数据,就是把前面生成的轨迹点和影像关联起来。④在地理信息数据的辅助下,通过数据库管理软件就可以将数据进行分类,把不同类型的数据归类形成最终可利用的数据,并生成一个虚拟目录数据库.config文件,后面将通过这个config作为数据源来调用影像数据和工程数据完成相应的操作。

4 牌匾数据入库

4.1 数据库建立与表结构设计

对于采集回来的大量牌匾数据,要求建立能满足管理需求的数据库。本文中用于储存牌匾数据的数据库是利用移动测量车的配套软件数据库定制软件建立的,即目标数据库。数据库中的属性表组成如图4所示:牌匾数据属性表结构如表2所示:

图4 数据库中的属性表组成

牌匾数据属性表结构 表2

4.2 数据入库

牌匾数据入库使用的也是移动测量车配套的几个软件,分别是数据库发布软件(Coserver)和多源数据测图软件(Comapper)。Coserver的主要功能是添加数据源并发布目标数据库,同时设置访问权限。可以认为它就是连接数据库和测图软件的载体。而Comapper作为测图软件的功能是在小车的行进中调用相关的影像数据,通过可量测的实景影像采集目标地物,采集完成后数据暂时保存在缓存的工作空间中,当确认采集工作无误时就可提交数据,这样目标数据就提交到Coserver的目标数据库中了。这样就完成了目标数据的入库工作。具体的数据入库操作流程如图5所示。

图5 数据入库操作流程

5 数据应用

5.1 数据可视化

本文主要利用ArcGIS的数据显示功能即把数据和地图关联起来,模拟出目标地物的空间位置。主要做法是将第三部分生成的牌匾数据库进行经纬度到地方坐标的转换后,添加到ArcGIS中就能清楚地看到整个西城区牌匾的分布情况,同时可以看到每个单一牌匾的真实照片,也可以随时调出目标牌匾。入库后,西单大悦城的牌匾标识的展示如图6所示。

图6 西单大悦城的牌匾标识

5.2 规范牌匾尺寸

牌匾标识的管理是城市管理的重要内容之一,也是凸显城市个性魅力、体现城市文化品位、提升城市整体形象的重要举措。所以近几年来我国许多城市都在寻找规范牌匾识的方式方法,并取得了显著的成绩。在2008年,北京市朝阳区环境建设指挥部首次制定了《牌匾标识和商铺外立面设计的指导意见》,提出了牌匾标识和商铺外立面设计的9+4原则,即牌匾设计的9项原则和相关问题的4项原则,此次朝阳区的牌匾整治工作取得了很大的成功。本次西城区牌匾规范的试点工作就在沿用朝阳区成功经验的基础上又加入创新对试点路段上的牌匾进行统一规范整治。牌匾入库后,可以在数据库里调用这些数据,量测这些牌匾的尺寸是否符合规范,同时整治不规范牌匾。本次西城区对牌匾的规范整治采用两种方法:首先是对已经存在的牌匾进行规范,主要是根据《北京市牌匾标识设置管理规范》的要求,同时对于建筑物上的牌匾标识本文给

式中:Sp是牌匾的总面积,Bw是牌匾所在建筑物的宽,Bl是牌匾所在建筑物的高。假设A建筑物高5m,宽3 m。那么该建筑物上的牌匾标识的面积不能超过3m2,同时牌匾的长尽量不要超过建筑物的宽。考虑到牌匾规范的方法与步骤还不够成熟和全部整治工作量之大,就先确定几条路以《北京市牌匾标识设置管理规范》和量化总结的数学模型为依据作为试点来展开牌匾的规范整治工作。作为规范试点的道路有展览馆路、太平桥大街和赵登禹路。这三条道路共有牌匾417个,需规范的牌匾数114个,符合规范的牌匾数209个。其余的牌匾是商铺手续不全等待整治后看是否需要规范。截止到现在试点工作共规范了牌匾数是114个。牌匾规范前后以及实地影像的浏览对比如图7所示。出其规范的数学模型如式(2):

图7 牌匾规范前后以及实地影像的浏览对比

其次就是对将来的牌匾数据进行规范,主要思路是当商户去工商局注册之后,还应该去有关部门提交牌匾的相关信息,待此部门给出牌匾模板后,商家按照模板来制作本商铺的牌匾,这样就大大减少了后期的治理工作。

6 结 语

本文论述了以移动测量系统为工具对西城区沿街商业牌匾标识数据的外业采集、内业建库与入库等一系列数据处理的原理和方法以及牌匾数据在牌匾尺寸规范中所起到的作用。同时说明了可量测牌匾数据的应用价值,为城市管理提供了技术支持和数据保障。

[1] 李德仁.论可量测实景影像的概念与应用——从4D产品到5D产品[J].测绘科学，2007，32(4)：6～7.

[2] 胡庆武，郭晟，柳正华等.基于可量测实景影像的数字公路体系研究[J].公路，2010，2：96～98.

[3] Taher Hassan1 Common Adjustment o f Land-Basedand Air bo rne M obile Mapping Sy st em Data，the International Ar chives of Photog rammet ry[C]//Remo teSensing and Spatial Information Sciences1 Beijing，2008.

[4] 王万峰，杜明义.可量测实景影像在城市部件管理中的应用[J].北京建筑工程学院学报，2009，2(25)：32～33.

[5] 涂山峰.美国户外广告和牌匾标识管理的特点及启示[J].武汉学刊，2002，2：53～56.

[6] 付丽琴，韩焱.射线图像的立体匹配技术研究[J].中国国象囯形学报，2008，12(13)：2364～2365.

[7] 徐海东.双目立体视觉中的立体匹配算法研究[D].大连：大连理工大学，2012：7～13.

[8] 崔洪波，周再强，李井杰.几种基础地理信息数据更新方法的比较[J].测绘与空间地理信息，2012，4(35)：56～58.

The Research of Generating M ethod and Application of M easurable Plague Logo

Liu Yanwei,Du Mingyi,Li Shilei,Liu Hanzhong
(Beijing University of Civil Engineering and Architecture“City Mapping”State Key Laboratory of National Administration of Surveying,Mapping and Geoinformation,Beijing 100044,China)

Plague logo parts as a kind of city is an integral part of the city management.Especially the standard plague logo can beautify the city appearance,convenient inguiry and datamanagement.Based on xicheng district plague census project,for instance,respectively introduces themobilemapping system as tools research in the plaque data acquisition,creating a database of stored the plaque data processingmethod.Aswell as,the generated measurable plague logo in the application of plaque data specifications.At the end,in this paper expounds the xicheng district success in the pilot work of plaque size specification.

plague logo；mobilemapping system；database；measurable

1672-8262(2013)06-75-05

P235.2

A

2013—07—25

刘艳巍(1985—),女,硕士研究生,主要从事遥感与移动测量技术及城市管理的研究。

国家十二五科技支撑计划(2012BAJ14B03-6)