基于航测的石家庄1:2000地形数据生产及入库研究
2012-06-26 11:26:49   来源:   评论:0 点击:

本文以石家庄1:2000数字化地形图成图及数据入库项目为背景,分析了全数字化航空摄影测量一体化成图方法及数据入库的流程,全文是笔者项目实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
1 技术设计方案
  ADS40相机采用CCD线阵推扫方式,同时获取前视、下视、后视三个视角的图像,由这些图像构成立体模型。此外,ADS40系统集成了GPS/IMU设备,构成了可在航摄的同时记录了外方位元素的POS单元,数据处理较为复杂。利用ADS40数码航摄资料,进行航测测图作业,与传统的框幅式航摄有着不尽相同的作业方法,作业流程如图。
  2空中三角测量及立体模型建立
  2.1空中三角测量
  原始影像引入工程后得到的影像为L0级影像,利用Gpro软件,在其上做自动点匹配(APM),获得像片连接点。然后用ORIMA软件,利用航摄时的GPS定位数据(GPS定位测量利用石家庄市连续运行卫星定位系统(CORS),定位精度较高)、IMU数据以及像片连接点,进行光束法区域网平差CAP-A。以残差、中误差、标准偏差、误差椭圆、可靠性等指标,剔除含粗差的点及参数调整,再重复进行光束法区域网平差CAP-A,以达到精度要求,获取精确的外方位元素。
  
  2.2L1级影像纠正及立体模型建立
  将空三平差所获得的精确外方位元素,重新引入到GPro中,对L0级影像进行纠正,重新获取L1级影像。此时的L1级影像是进行立体观测和目标定位的基础。一般我们只选择前、下、后视3个全色波段的L1级影像来构成立体模型。
  3 坐标系统及转换
   ADS40航拍数据所获得的数据及L1级影像是基于WGS84坐标系统的,而现有的地形图及修测后的地形图成果是石家庄市平面、高程坐标系,因此需要进行坐标系统的转换。
  徕卡为了保证其软件开放性,可以允许用户在一个ASC码文件spheroid.tab中添加自己的转换七参数和水准面精化成果bin文件。其中,bin文件是一个开放格式的二进制文件,内有每个格网点的高程改正值,非常容易解析。而我们知道,现在这些参数和数据都是严格保密的,为了保证数据安全,我们不得不探索另外一种工作流程。
  现在采用的作业流程如下,通过编制自主研发的ADS40数字摄影测量数据自动化处理系统,实现对4D产品在UTM84、WGS84、石家庄市坐标系之间任意转换,我们称之为后处理方法,而对应的软件称之为ADS40数字摄影测量数据自动化处理系统,其过程如图所示。UTM84与WGS84椭球参数相同,而坐标单位为米,与WGS84坐标系相比,更有利于测图中的一些数据操作,并且是目前商业软件都能支持的坐标系。
  4 航内修测作业方法及步骤
  航内空间数据采集及成图由莱卡的LPS数字摄影测量软件平台和PRO600数字测量模块完成。PRO600数字测量模块的成图环境为MicroStation V8,提供dgn格式的图形文件。PRO600软件提供了增加点、线符号代码功能,可以将我们的符号库的符号增加进去,从而获得与现有地形图一致的图形文件。
  1)由于PRO600测图环境为3D,而现有地形图为2D,需要将现有地形图的所有点、线、面数据赋予高程值,将其输出为3D图形文件形式。通过Microstation VBA编程取出地形图的每个点位的平面坐标,然后找到此地形图对应图幅号的DEM数据,在这个DEM上插值得到这个点位的高程,重新赋予高程值,最后输出三维DGN格式。这部分功能在ADS40数据后处理软件中实现。2)将图形文件从石家庄市平面、高程坐标系转换为UTM84坐标系。对于一般的点、线、面,除了平面坐标的转换,在高程转换时,需要进行正常高到大地高的高程逆改正。3)打开LPS软件,首次作业需建立工程文件*.blk,主要是建立参考坐标系统、传感器模型、工作单位等一些参数。并调入相应航线的L1级影像。4)在LPS环境下打开PRO600,同样首次作业需建立工程文件*.prj,主要是选择种子文件、点符号库、线性库、成图比例尺等一些参数。5)打开经转换坐标后的图形文件,通过立体模型与地形图对照,对发生变化的地物、地貌,选择相应的代码,便可进行航内修测作业。6)将修测后的UTM84坐标系下的地形图,转换为石家庄市坐标系,同时进行大地高到正常高的高程改正,供后续作业用。与第2步相同,同样要对高程注记进行处理。这部分功能在ADS40数据后处理软件中实现。 7)图根导线布设方式可以采用GZCORS RTK测量控制点再引测图根导线方式,也可以查找周边旧有控制点引测导线的方式。图根导线边长大于900米的需要布设三级GZCORS RTK控制点,需要满足《GZCORS-RTK城市测量技术规程》要求,允许埋设大钢钉,不作点之记。8)RTK点作为起算时,允许引测4 Km长的图根导线,导线精度满足表1。
  5 数字化叠加成图
  在AnhuiScan 2.0中打开航内修测的图形文件,在航内修测图形的基础上,以外业调绘图形为基本资料,按照《石家庄市城市勘测信息系统技术规程》的技术要求进行数字化。数字化内容包括对图形的补测、修测、加注记以及地物属性的录入。数字化完成后,形成1:2000地形图入库数据;通过符号配置和图形整饰,形成标准的1:2000地形图成图数据。
  6数据入库流程及方法研究
  6.1 作业方案
  航内空间数据采集采用基于MicroStation V8平台的PRO600数字测量模块完成,采集的数据已按照《石家庄市城市勘测信息系统技术规程》中数据入库的要求进行代码、分层、颜色等的分类。数据入库过程是将Pro600中的代码属性转换为MGE代码,并在MGE环境中采集录入道路、水系、房屋、地名、山名等属性点信息并存储在后台数据库中。
  本测区仍按照之前的1:2000航测数据入库方式进行操作。待2009年完成石家庄市城市勘测信息系统EPS软件平台升级后,可将本次作业的MGE数据通过航测与EPS接口软件读入EPS软件中,并通过EPS软件平台转换为MDB格式,并最终导入规划局统一办公平台的ArcGIS数据库。
  6.2入库作业流程及方法
  (1)石家庄市城市勘测信息系统以Intergraph/ Geovec软件为基础,数据文件格式包括*.DGN、*.ATT、*.PTR、*.PAR和*.XYZ等5种类型。其中DGN文件为石家庄市城市勘测信息系统的图形平台MicroStation的文件格式,主要保存图形要素内容;Ptr、Att文件则主要保存图形元素的编码和属性内容;Par文件保存图幅设置信息;XYZ文件保存图幅坐标范围信息;(2)对提交的航测数字化入库数据进行检查,确保每一入库的图幅其5个格式的文件齐全,以保证入库过程的顺利进行;(3)将航测数字化数据录入临时数据库中,以确保待入库数据的代码、属性信息与图形元素一致;(4)根据待入库数据的图幅范围,确定并连接相应的MGE工程;(5)通过航测数字化软件入库模块,进行图形、属性内容的正式入库;(6)检查入库后的数据,确保所有图形要素正确入库;(7)通过MGE的MGNUC模块,检查入库数据的代码和属性内容是否已正确入库;
  通过MGE的BASEMAPPER模块,将入库数据的文件名(图幅号)在工程数据库中注册;并检查维护属性记录在数据库中的一致性、完整性。
  
  参考文献
  [1] 刘莉. 浅谈航测数字化成图的图像处理[J]. 科技资讯, 2008, (29) .
  [2] 盛庆伟. 浅析利用航测技术测制地形图的若干问题[J]. 科技创新导报, 2010,(06) .

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