省级像控点影像库的设计与应用

魏国忠，张 省，邹松柏

(1．山东省国土测绘院，山东 济南250013;2．中国人民解放军75719部队，湖北 武汉430000)

一、引 言

采用数字航空摄影测量方法生产数字地形图产品需要像控点坐标进行准确定位，伴随着数字线划图(DLG)、数字正射影像图(DOM)、数字高程模型(DEM)三维产品更新周期的不断缩短，对像控点的需要也越来越广泛，为了向基于数字摄影测量方法进行的三维产品快速更新提供像控点依据，减少外业像控测量工作，建立像控点影像库显得十分必要。

二、概 述

山东省“十一五”期间采用数字航空摄影测量方法实现了全省1∶1万DLG、DOM、DEM产品的全覆盖，期间产生的像控点成果也覆盖了全省范围，为了在基础地理信息数据更新项目中充分利用这些成果，为基于航天影像的DOM、DLG快速更新提供控制点依据及提高更新效率，设计并建立了山东省像控点影像库。

像控点影像库的建立主要包括以下步骤:①对可供像控点影像库建设使用的已有成果进行系统分析，确定使用空三加密成果、像控点刺点片及坐标文件、覆盖全省范围的0．5 m分辨率的DMC数字正射影像图;②依据以上资料对像控点的数据组成及结构进行设计;③开发集数据采集、数据检查、数据管理于一体的像控点影像库管理系统;④使用像控点影像库管理系统采集全省的像控点影像数据，完成像控点影像库的建设。该像控点影像库建成后，在省级基础地理信息数据更新、地理国情普查等项目中得到了应用。

三、数据结构及功能设计

1．像控点数据结构

每个像控点数据包括3方面的信息:X、Y、Z三维坐标;基本属性;像控点的影像。其中基本属性主要包括像控点的点号、刺点位置描述、刺点者、检查者、刺点时间、等级、附加高程等。像控点的影像包括原始数码航摄影像、数字正射影像、像控点实地拍摄照片。

2．数据采集功能

(1)空三成果采集

根据已有JX4、VirtuoZo AAT的空三加密成果，自动裁切控制点(刺点)原始数码航摄影像(原始数码小片)，其中像控点影像的大小可以进行设置，如512像素×512像素。具有自动批量采集功能，包括自动识别JX4或VirtuoZo AAT的空三成果，采集后的信息包括所有空三模型涉及的数码航摄影像及像控点的三维坐标。

(2)数字正射影像图采集

根据像控点平面坐标值、已有DOM数据自动裁切以像控点为中心的正射影像图，能够设置采集分辨率、裁切尺寸、金字塔层数等参数，如果控制点在分幅影像的边角处时，程序能够自动计算剩余影像部分所在的图幅，并将剩余的部分补充完整。

(3)属性信息采集

根据已采集的属性文件(TXT或XLS格式，包含像控点的X、Y坐标值，点号等属性信息)，通过属性文件中的X、Y值与已经从空三成果采集的X、Y值匹配，实现属性信息与已采集信息的自动挂接。

(4)手动采集功能

手动采集像片控制点数据，如仅有外业像控刺点片、数码航摄影像及像控坐标的情况下，可以手动采集像控点影像数据。

(5)数据质量检查

为了保证数据质量，应具备较为完善的检查功能，包括数据初查模块及人工检查模块，初查模块主要是检查采集结果的完整性，包括数码航摄影像、DOM、属性信息是否采集完整;人工检查模块主要是检查采集结果的正确性，包括数码航摄影像与DOM、属性信息的一致性等。

3．管理功能

(1)影像图的快速浏览

支持大数据量影像底图的快速浏览，方便查找像控点的位置。

(2)像控点信息浏览

可以方便地查看单个控制点的所有信息，包括同时显示属性信息及影像图，以属性表的形式浏览控制点的属性信息。显示该点所有采集到的数码小片及正射影像，并能够方便地查看这些影像，包括影像的放大、缩小、平移等基本功能。

(3)数据编辑与维护

支持对像控点数据的基本编辑操作，包括添加、修改、删除等。

(4)其他功能

像控点查询、统计、导出功能，地图显示及视图控制等基本功能。

四、系统实现及数据采集

1．系统实现

系统分为两大模板:数据采集模块和数据管理模块，系统采用VC进行开发，控制点数据以文件形式进行存储，并依据像控点的X、Y坐标值组合，按经纬度1°×1°的格网进行分文件夹管理，如图1所示，每一个像控点的属性数据(如39_5000454_40476068．txt)与影像数据(如39_5000454_40476068文件夹)分开存储，同时将所有点建立一个索引文件(SD2000．index)。

图1 数据组织结构图

影像底图使用2．5 m分辨率的DOM数据，通过建立多级金字塔影像及能够满足海量影像数据读写与漫游要求的二进制文件寻址和定位的读写函数来实现大数据量影像的快速显示。

2．数据采集

使用已有的空三加密成果自动采集控制点的原始数码航摄影像(如图2所示)的X坐标、Y坐标、Z坐标、点号、空三加密区名称等信息，根据采集到的X、Y坐标值在DOM上自动采集数字正射影像小片及其金字塔影像(如图3所示)。根据纸质刺点片、坐标文件人工采集像控点的刺点位置描述、X坐标、Y坐标等信息，形成固定格式的文本文件，采集模块根据X、Y坐标值完成属性信息与影像数据的挂接。

图2 自动采集的原始数码航摄影像

图3 自动采集的正射影像

五、影像库的应用

基于已有像控成果，建成了山东省像控点影像库，建成后的影像库共包括约3万个像控点数据，约12万张原始数码航摄小片及3万张数字正射影像图小片，覆盖全省陆地范围15万km2。建成的像控点影像库已经应用于全省范围0．5 m及2．5 m分辨率卫星影像DOM数据的制作。影像库的使用减少了外业像控工作，节省了大量生产成本，有效提高了生产效率，同时实现了已有像控点成果的数字化，有效地提高了像控点的使用效率。图4为山东省像控点分布图。

图4 山东省像控点影像库

六、结束语

建设完成的像控点影像库具有以下特点:①使用空三成果自动采集数码航摄影像，定位点准确、规格统一、效率高;②采集多张原始数码航片影像，具备立体观测基础;③同时采集原始数码航摄影像及数字正射影像;④按经纬度坐标网格组织、管理像控点;⑤快速显示高分辨率海量影像底图;⑥支持自动采集及手动采集相结合;⑦提供多种数据检查方式。

像控点影像库的使用相对传统外业实地获取控制点坐标的方法，具有周期短、效率高的特点，可以为DOM制作提供地面控制点依据，在测绘应急保障服务等方面具有重要的作用和明显的优势。像控点影像库建设完成后，还应建立动态更新机制，将多级比例尺的像控成果纳入到影像库中，同时新开展的外业像控点测量项目，像控点位置应尽量选择不易变化的区域，以提高像控点成果的重复使用率。

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