基于MapMatrix的数字线划地图制作

周陈耀

（厦门市集美区测绘地理信息中心 福建厦门361022）

1 引言

随着人类社会的进步及其经济的发展，信息化时代中数字城市概念的提出，对基础地理信息资源的采集作出更严格的标准。为加快进行数字城市地理空间框架的建设，必须完善其标准体系，以现有基础地理信息数据为基础，通过更新或生产，整合有关专业部门的信息数据，构建基本的空间数据基础，才能够真正快速实现数字城市[1]。数字摄影测量可精确、可靠对地物进行采集，绘制成各种不同比例尺线划图[2]。传统测绘方式需要耗费大量的人力物力、低效率、低产出，已不能够适应现代社会的飞速发展与需求。只有加快基础地理数据的更新和生产，并严格控制好数据产品的质量，才能满足各项工程建设和城市规划对基础测绘产品的需求[3]。本文介绍基于MapMatrix制作数字线划地图的过程，并且与传统外业测绘方式对比分析。应用结果能够为测量工作者提供应用借鉴。

2 MapMatrix软件介绍

MapMatrix是能够对框幅式成像（UCD、UCX、UCXP、DMC 等）、 星载 推 扫 式 成 像（ALOS、P5、SPOT1/2/3/4/5、IKONOS、QuickBIRD 等）、机载三线阵影像（ADS40/80、3DAS1等）等多源空间信息综合处理的新型数字摄影测量平台。将一系列能够进行基础数据处理的软件进行了集合，成为一个数据加工处理生产的整体。并且利用多种管理器的相互统一，将数据的采集、编辑、处理、入库、维护、共享等功能集于一体。主要应用于4D数据生产、灾害评估、应急测绘、林业、水利、国防。MapMatrix在一个项目中能够全自动内定向、全自动相对定向、全自动匹配生成DEM、支持实时核线采编、多种比例尺的DLG采集、DOM制作、DEM制作等。软件功能较为强大[4]。

3 基于MapMatrix的数字线划地图制作

数字划线图先利用采集到的影像、相对应的像控点文件和相机文件在MapMatrix中进行空中三角测量、自动相对定向得到空三加密结果，再利用空三加密的结果进行立体像对的创建。最后创建DLG文件，再使用MapMatrix的Feature One模块进行最后的测图采集[5]。其流程图如图1所示。

图1 数字划线图采集流程图

3.1 立体像对模型的构建

3.1.1 数据准备

（1）影像的采集

使用eBee RTK固定翼无人机对厦门理工学院进行航拍采集影像。使用无人机采集影像首先需要使用飞控软件进行航拍范围的确定及飞行航线的规划，野外数据采集的工作是实地勘测和无人机飞行。

（2）相机文件的制作

相机文件的获取可使用野外采集的相机相关数据进行制作，也可使用其他相关的软件进行获取，例如PhotoScan。本次相机文件的制作使用PhotoScan软件的相机检校模块进行自动生成相机文件，生成相机文件的前提条件是有相近三个航带中15张画面清晰、纹理多样的图像，还需要将其文件内容格式进行转化[6]。

（3）像控点文件的制作

像控点文件是数字摄影测量处理中极关键的一部分，其制作的质量直接影响后期内业影像处理的精确性、效率及质量。图2是厦门理工学院航拍时选取的一个像控点，由于航摄标志尺寸要求是地面分辨率的5-10倍。因此，本次选取的9个航摄标志都是道路斑马线或标识线。通过全站仪连接基准站进行实时坐标转化测得像控点。图3是外业测得的控制点和MapMatrix可识别的像控点文件格式，将其进行转化得到像控点文件。

图2 航摄标志

图3 外业控制点和MapMatrix可识别的像控点文件格式

3.1.2 立体像对模型的建立及自动相对定向

单张影像不能够确定三维空间坐标，而双像解析摄影测量却可以通过解算空间三维坐标，利用数学方法来建立立体像对，从而获得地面点的空间坐标。立体像对的相对定向即根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相似的立体模型。同时相对定向是基于左右两张影像的，可以确定左右两张影像的位置关系、消除上下视差。

3.2 数字线划地图采集

在MapMatrix中进行DLG文件的创建，则可以数字化进入Feature One模块进行测图采集。如果使用Feature One模块直接导入DLG文件需要另外添加与之相关的工程文件。接着载入相应立体模型，在3D立体视野中进行矢量信息的提取及地物的编辑。内业定位，外业定性是DLG采集的重要原则之一。当项目范围较大需要多人合作测图则可以进行测图范围的分幅，分配工作区域，在结束DLG采集时使用人工或自动接边使图幅完整。地物采集的次序是由地物的主次关系、采集速度、方便程度、美观程度、不易丢漏等多因素决定的，不同的人也会有不同的采集顺序[7]。表1列举的采集顺序较为普遍：

表1 地物采集顺序表

本文以下主要以水系、居民地及设施、交通、电力设施、植被与土质等地物影像图的解译标志进行分类。

（1）水系。水系主要绘制的有池塘、沟渠、桥和涵洞等。对于池塘如果水位线离岸边远，则用无坎池塘画水压线，否则用有坎池塘绘制；当遇到不明类别的桥时用人行桥表示，如果桥宽小于1mm需要使用不依比例图示表示。对于依比例与半依比例涵洞的区分标准即是否宽度大于或小于1mm。如图4所示，为无坎池塘与有坎池塘的图示应用。

图4 无坎和有坎池塘解译标志

（2）居民地及设施。居民地及设施的采集以由高到低，由主到次，低的房屋要捕捉到高的房屋上面为原则。如在建筑中房屋需要做"建"标记。1：500比例尺图中大于0.6米的围墙使用依比例图示。图5为房屋的搭接与围墙的图示应用。

图5 房屋的搭接和围墙解译标志

（3）交通。交通主要包括：铁路、等级公路、高速公路、国道、省道、县道、乡道、小路等。铁路在1：500、1：1000比例尺图中使用依比例采集铁轨宽度，而在1：2000比例尺图中则用不依比例。其中唯一需要使用四条线采集的路是等级公路，需要采集路肩和车道线。对于高速公路则只需要采集其白色边线即可。图6为高速公路图示应用。

图6 高速公路解译标志

（4）电力设施。电力设施是数字线划图采集中最容易丢漏的一部分，只要看见电力设施就将其采集是防止丢漏的可行办法之一。电杆、电线架需要采集其底部。同理电塔也需要依比例采集实际底部，不依比例时则点击底部指明电线的方向即可。

（5）植被与土质。植被与土质包含有稻田、旱地、菜地、园地、森林、竹林、草地等。田埂、田坎与地类界等是使用的较为频繁的。对于田埂，图上宽度大于1mm以上使用双线表示，两个田块高差小于半个等高距就是田埂，大于半个等高距是田坎。图7为1：1000、1：2000比例尺图的田块分割。

图7 1：1000比例田和1：2000比例田块分割解译标志

（6）地貌。斜坡在坡度小于70度，坡面在图上的水平投影小于2mm时，斜坡需要采集坡脚线，形成封闭的面。坡脚线可以是坡脚的地物，没有地物的使用地类界封闭。如图8所示。而陡坎在坡度大于70度，坡面在图上的水平投影小于0.5mm时，画上棱线，坎齿朝下。

如图8单线斜解译标志

3.3 数字线划图的质量特性及检查

数字线划图的质量特征主要是指对成果的可靠性以及精度的描述。数字线划图将地形图进行了数字化，其制作方法以及用途是与传统的纸质地形图有所区别的，主要是应用于GIS的构建，也同时说明了其质量特性及其检查是有所不同的。不仅对其位置精度、要素完整性及其正确性要做检查，同时对其数据属性精度、数据分层、要素代码等项目也要进行检查[8，9]。

（1）位置精度。位置精度主要是对其平面精度及其高程精度进行检查，通常是可以在立体模型中进行人机交互的方法得到差值，从而得出误差值来做比较。检查点的多少以图形的复杂程度以及地图比例尺等决定的，每一幅线划图一般选取20-50个检查点。并且在进行检测的过程中，应将点均匀的放置在地形图上，并选择较易识别的地物。

（2）属性精度。属性的精度是描述空间实体的属性值及其与真值相吻合的程度值，通常用文字、符号、注记等表示。比如地形图中建筑物的结构、层数、各要素的编码、层、线型等。

（3）逻辑一致性。逻辑的一致性是表示线划图上的各要素的表达与现实世界的吻合性。线划图中各要素是否符合逻辑规则，比如图形的拓扑关系及其与现实世界的吻合度是否正确。

（4）要素完整性及正确性。要素的完整性及其正确性是指对地物是否有遗漏，地物要素特征表示是否准确进行检测，数字线划图的制作会出现一定丢漏以及数据格式转换的产品容易产生要素表达不正确。

（5）图面整饰。图面整饰是指整个图面的视觉效果。主要检查各要素的关系是否合理，有无重叠、挤压，注记内容、字体的正确性和位置的合理性，有无压盖现象，线条是否光滑、连续，图廓整饰是否符合规定等。

3.4 MapMatrix数字线划地图采集成果展示

通过外业的影像与相关数据采集、内业MapMatrix空三处理、立体像对模型建立、以及Feature One模块的地物采集，生成如图9所示的1：2000比例尺全要素数字线划地图成果图。

图9 1：2000比例尺图数字线划图成果图

4 结论

本文研究使用无人机航拍获取高分辨率影像，利用MapMatrix软件进行空三处理、立体像对模型建立及在Feature One模块的全要素采集。与传统的测量模式相比较，此方式大大减少工作人员在野外采集时间，同时也弥补了传统模式容易出错与丢漏的缺点。但在隧道、高层建筑、大片水域等地方容易出现GPS信号被遮挡或者多路径效应的位置，传统测量方式也有其优势。随着智慧城市与智慧地球的提出，未来的测量方式必将朝着更智能、更便捷、更有效率、更人性化的方向发展。