数字矿区城市建设基础地理信息数据获取

邢向荣

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局地理信息中心，山西 太原 030045)

随着我国经济、空间信息技术的快速发展，以及人们对环境、空间、各种专题信息的需求的不断扩大，空间定位和地理信息的发展获得了前所未有的机遇。为此，国家提出“加快国家基础地理信息系统建设，构建‘数字中国’地理空间基础框架”的号召，而众多科研与技术人员针对数字城市建设进行了相关研究与实践，获得了宝贵的成果与实践经验［1－6］。山西省是能源大省，以矿为主发展起来的矿业型城市很多，作为“数字山西”的重要组成部分，山西省矿区数字城市建设为这些城市的数字化信息服务，同时为公众提供生活导航等便捷服务，也为公众提供信息的集成、分发和共享，促进社会的全面发展［7］。基础地理信息数据是数字城市建设的根本保障，而如何获取基础地理信息数据有不同的技术方案，可以基于数字航空摄影测量，也可以基于无人机低空数字摄影测量系统，还可以选择无人飞艇。本文选择数字航空摄影测量技术进行了基础地理信息数据获取实践，对数字城市建设中的基础地理信息数据取得具有参考意义。

1 概况

为了进行某矿区城市的数字城市建设，需要获得这些城市的基础地理信息数据，包括:数字正射影像图(DOM)和数字线划图(DLG)。近些年，我国航空摄影测量技术取得了长足发展，基于ADS40和像素工厂组合的数字摄影测量技术被广泛使用，以极高的效率提供着基础地理信息数据的获取，同时，Lidar系统也有众多应用。这些实践使得数字航空摄影测量技术现已成为基础地理信息数据获取的主要技术手段。因此，对该矿区城市采用彩色航空摄影测量影像资料，生产该城市1∶1000数字正射影像图和数字线划图，为该市的数字城市建设提供基础信息支持。

2 技术方案

生产总流程:外业检查点测量—解析空中三角测量—数字正射影像图(DOM)制作—野外像片调绘—数字线划图(DLG)测绘—相关资料整理、汇交。其内业数据处理流程见图1。

2.1 像片调绘

调绘片采用正射影像调绘，图廓整饰统一按航线旁向上方表示。具体要求如下:

1)注意方位物的调绘。对于方位物过多的地区或彼此相距很近时，应分清主次，次要的可缩小符号或移位表示，但移位后的地物、地貌相关位置不能改变。

图1 航测内业数据处理流程图

2)房屋、厂矿、学校及文物古迹等建筑物应调绘。房屋调绘至屋檐滴水线，成片毗连房屋内侧的凸凹部分在图上＜1.0 mm的，小块空院和空地在图上＜25 mm2的，以及在图上＜1.0 mm的次要巷道和死胡同等均可进行综合取舍，但大块空地应当绘出。无毗连的房屋应逐个调绘并对房屋的建筑材料和层数进行注记。

3)电杆、铁塔位置表示要准确，高压线、低压线、通讯线要区分清楚。对于电杆位置不清的像片，除了标明其走向和逐个判断电杆位置外，还需量出至相邻电杆的距离，以利于内业精确定位。

4)水中和岸边的附属要素应调绘齐全，河流和沟渠还须标明流向。堤坝、河流、沟渠等在图上宽度＞1 mm时，应用双线表示。缺水地区的井和泉应标示。

5)铁路、公路、大车路、小路、桥涵、隧道均应调绘。对于等级公路，应注明公路的等级、路基和路面的宽度以及铺面材料。以双线表示的道路，当其边线不明显时，须调注路宽和路的一侧至明显地物点的距离。

6)农田、植被等各种地类界均应准确调绘。如果植被呈现大面积成片分布，在调绘时必须注意作简要说明，一般在像片内用文字说明即可。在密林灌木丛地区，应调绘平均树高，并且在平均树高有变化的地方分别量注，以便于内业精确测图。多种植被混生于同一范围时，可只选择其主要的植被标示。

7)对于行政区域界线，可暂不考虑村、镇界线，只调绘县以上行政界线。除了通过实地调查外，亦可利用当地准确测绘的行政区划图。

8)对当地的地理名称，要认真调查核实，并于图上正确注记，最好不用简称或别名。其内容包括居民地、道路、桥梁、市镇街巷、工矿企业、机关学校、医院、农(林)场、文化教育建筑、名胜古迹以及山头、沟谷、河流等名称［8］。特别对线路两边的乡镇企业，凡在调绘范围内的一定要准确注出名称。

2.2 DOM数据制作

DOM数据格式可以采用TIFF格式，地面分辨率为0.2 m，数据范围为内图廓线外接矩形外扩30 m的范围。

DOM生成都需要相应的 DEM文件，山地的DOM生成要求DEM有较高的精度，平地DEM精度可适当放宽。

具体过程如下:在 DEM编辑完成之后，采用Gpro软件，在1级影像工程下加入0级影像(若工程中已包含了L0数据，则可省略此步骤);然后在LPS下重新运行空三，把空三文件写入定向文件并保存;重新回到Gpro，选择彩色正射影像所对应的0度R、G、B波段或红外波段，然后选择该影像所对应的DEM文件，执行批处理，即可自动生成相应的正射影像。

DOM检查:生成各航线的正射影像之后，应在ERDAS下打开各航线的正射影像，检查有无波段缺失、房子、道路、桥梁等地物有无变化情况。如果存在变形，则应该重新检查编辑DEM，增加特征线，然后再重新生成正射影像，直至无变形为止。

DOM镶嵌:采用ERDAS或photoshop软件完成。在镶嵌之前应调整色彩，使之平衡或使用自动色彩平衡功能。镶嵌线的选择不应该直接穿过高楼、公路等明显地物，以免留下拼接痕迹。镶嵌完毕后应检查拼接处有无变形，色彩过渡是否合理。最后可在ERDAS下输入图廓坐标，裁图输出。

2.3 DLG内业矢量数据采集

采用LPS全数字摄影测量系统进行矢量数据的采集。

1)建立的测区名称应与空三加密分区名称一致。加密点坐标和航摄仪参数应与本航区的空三加密数据保持一致，如需输入加密点坐标和航摄仪参数时，应检查核对。

2)定向点残差超限时应采用人工检查，改正后重新定向。

3)内业判读采集应以定位不定性为原则，根据立体模型进行判读采集，对平面位置或属性发生变化的地形进行修测。

4)原图存在的控制点(三角点、水准点等)应保留。

3 成果精度分析

3.1 数字线划图航测精度分析

1)平面位置中误差。

1∶1000数字线划图中的地物点对附近野外控制点的平面位置中误差应＜1.2 m。

2)高程中误差。

1∶1000数字线划图高程注记点对附近野外控制点的高程中误差应小于0.5 m。

综合上述两项，本次所获取数字线划图的平面和高程精度均满足规范要求。

3.2 数字正射影像图精度分析

1)数字正射影像图数据覆盖了整个测区，范围符合要求。

2)所获取航片与相邻航片之间的接边差应在规定限差范围之内。

3)实际生产中采用左片、右片同时正射纠正，对左、右正射影像进行零立体观测检查，没有出现明显的地形起伏［9］。

4)生产的整幅正射影像图影像清晰、色彩均衡一致，图面无影像拼接痕迹。

4 结束语

基础地理信息数据是基础地理信息系统建设的核心，主要包括数字线划图数据和数字正射影像数据。随着数字城市建设的纵深发展，众多的矿区城市也必将展开数字城市建设。本文选择某矿区城市为例，在原有的基础测绘成果基础上，应用基础控制测量和航空摄影测量技术，遵循国标和行标采集、更新与完善了该市的数字线划图和正射影像图。文中对详细的技术方案进行了阐述，并对所获得的基础地理信息成果进行了分析，对我国矿业城市的数字城市建设具有一定的指导意义，也对同行具有一定的技术参考意义。

同时，无人机、无人飞艇等技术的推出，航空摄影测量技术有了更广泛的应用及更低廉的成本，并具有更高的效率。而作为矿区城市，一般范围都较小，如果使用无人机或无人飞艇更具成本及效率优势。通过近几年的生产实践证明，无人机低空数字摄影测量系统实现了低空航空摄影，其所获取高分辨率影像数据能以高效、低成本生产测区大比例尺数字正射影像图和数字线划图，同时能生产数字高程模型，并获得测区三维可视化数字产品。因此，建议矿区数字建设时其基础地理信息数据的获取方式更多地考虑采用无人机低空数字摄影测量系统。

［1］张士柱，赵 鹏，谢华莉，等.面向数字城市的地理信息公共服务平台［J］.地理空间信息，2012，10(1):18－19.

［2］曾元武，陈泽鹏，钟远军，等.数字城市地理信息公共平台应用模式研究［J］.测绘通报，2013(3):36－39.

［3］李治庆，商秀玉，李成名，等.数字城市建设中GIS数据跨服务器无缝漫游［J］.测绘通报，2013(3):92－94.

［4］李学军，李久刚.数字城市地理空间框架的研究与设计［J］.测绘与空间地理信息，2013，36(8):80－82.

［5］吴志宜.数字城市地理信息公共平台运维体系建设［J］.测绘地理信息，2013，38(3):48－50.

［6］马晓东，何燕君，徐 军.数字城市地理空间框架示范应用建设探讨［J］.测绘地理信息，2013，38(5):55－57.

［7］李琳琳.基于数字城市的数字九台公众服务系统设计［J］.北京测绘，2013(1):61－63.

［8］郭秋燕，冀文慧.用空间基础数据构建“数字厦门”［J］.测绘技术装备，2000，2(4):27－29.

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