張海霞，陳向陽，趙文普

（1．國家測繪地理信息局第二地形測量隊(duì)，陜西 西安710054；2．陜西測繪地理信息局，陜西 西安710054）

DLG是“4D”產(chǎn)品中不可缺少的一部分，在基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。JX4全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)也以其半自動(dòng)化、實(shí)用性強(qiáng)、人機(jī)交互功能好的優(yōu)點(diǎn)［1－2］長期用于生產(chǎn)高精度、高密度數(shù)字線劃圖（DLG）產(chǎn)品。但由于傳統(tǒng)DLG作業(yè)的兩種模式“先外后內(nèi)”和“先內(nèi)后外”，“外”包括像控測量、全野外調(diào)繪；“內(nèi)”包括空三加密、內(nèi)業(yè)立體測圖、內(nèi)業(yè)編輯成圖入庫等［3－5］工序劃分很細(xì)，上下工序間存在時(shí)間浪費(fèi)，無疑降低了生產(chǎn)效率。針對這種情況，作者嘗試在暫無野外控制點(diǎn)可以使用的情況下，基于高分辨率衛(wèi)星立體條帶影像，采用自由網(wǎng)平差一體化法進(jìn)行DLG生產(chǎn)研究，以期找到一種較優(yōu)DLG生產(chǎn)方法，提高作業(yè)效率，從而縮短成圖周期。

1 研究基礎(chǔ)

以“西部測圖工程”中“三江源測區(qū)”為研究區(qū)，在該區(qū)選取1幅1∶5萬標(biāo)準(zhǔn)分幅圖（I46E003012）作為試驗(yàn)對象進(jìn)行研究。研究區(qū)域資料如下：

1）影像資料。覆蓋全區(qū)域的13個(gè)SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS條帶立體影像數(shù)據(jù)，作為區(qū)域網(wǎng)平差定向及制作DLG的主要數(shù)據(jù)源。

2）外業(yè)控制成果資料。覆蓋全區(qū)域的GPSRTK［6］實(shí)測像控點(diǎn)及精度檢測點(diǎn)325個(gè)，點(diǎn)位精度滿足野外控制測量精度規(guī)定。其中全野外實(shí)測的像控點(diǎn)及評價(jià)區(qū)域網(wǎng)平差精度的檢測點(diǎn)294個(gè)，用于全區(qū)域Spot－5 HRS立體條帶的區(qū)域網(wǎng)平差；區(qū)域網(wǎng)平差精度檢測點(diǎn)用于檢測SPOT－5 HRS立體條帶區(qū)域網(wǎng)平差精度，針對研究圖幅布設(shè)的成圖精度檢測點(diǎn)31個(gè)，用于檢測最終產(chǎn)品DLG的精度。

3）外業(yè)調(diào)繪資料。覆蓋試驗(yàn)圖幅I46E003012的外業(yè)調(diào)繪資料，于2006年10月采用全野外全要素調(diào)繪，調(diào)回片采用紅、棕、綠、藍(lán)、黑五色清繪，用于DLG生產(chǎn)的依據(jù)。

2 基于自由網(wǎng)平差的一體化DLG生產(chǎn)

2．1 基本原理及技術(shù)流程

基于自由網(wǎng)平差一體化DLG生產(chǎn)的基本原理是在外業(yè)開展地形圖調(diào)繪、野外像控點(diǎn)施測的同時(shí)，利用自由網(wǎng)無約束條件平差定向成果建立自由立體模型，在自由立體模型上進(jìn)行除等高線、高程點(diǎn)外其他地物地貌要素的內(nèi)判立體采集。在外業(yè)完成野外像控點(diǎn)施測獲得成果后，將野外像控點(diǎn)判刺在自由網(wǎng)立體條帶影像上，進(jìn)行約束條件區(qū)域網(wǎng)平差定向。之后進(jìn)行自由矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及相關(guān)數(shù)據(jù)的編輯與修補(bǔ)工作，生成DLG。技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 自由網(wǎng)平差定向一體化DLG生產(chǎn)技術(shù)流程

2．2 自由網(wǎng)平差定向

在Pixel Grid軟件中，利用SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS立體條帶影像及相關(guān)技術(shù)參數(shù)，在全區(qū)域立體條帶影像上選取一定數(shù)量的模型連接點(diǎn)組成自由網(wǎng)，進(jìn)行自由網(wǎng)無約束條件平差定向，使網(wǎng)內(nèi)平差符合精度要求。

2．3 自由模型立體采集

在Pixel Grid軟件中基于自由網(wǎng)平差定向成果構(gòu)建自由立體模型，并進(jìn)行除等高線、高程點(diǎn)以外的水系、道路、地貌、植被等要素的采集。

2．4 區(qū)域網(wǎng)平差定向

采用Pixel Grid軟件中的區(qū)域網(wǎng)平差定向軟件進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差定向。

圖6、圖7為端橫梁錨固塊最大、最小主應(yīng)力云圖，從圖中可以看出，錨固區(qū)橫梁與底板交界處、人洞邊緣應(yīng)力集中明顯，最大主應(yīng)力為拉應(yīng)力，最大值達(dá)到13.2 MPa；錨墊板下方區(qū)域直接承受錨具壓力，這一區(qū)域最小主應(yīng)力均為壓應(yīng)力，最大值為30.1 MPa。

2．4．1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

1）試驗(yàn)圖幅I46E003012位于立體條帶168627101／168633101上，為加固區(qū)域網(wǎng)的穩(wěn)定性，提高平差定向的精度，考慮測區(qū)內(nèi)11個(gè)立體條帶影像數(shù)據(jù)全部參與區(qū)域網(wǎng)平差定向。

2）根據(jù)衛(wèi)星影像的成像機(jī)理和衛(wèi)星影像的星歷參數(shù)和姿態(tài)角數(shù)據(jù)資料，計(jì)算RFM模型參數(shù)。

3）對影像進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)以提高影像的亮度和對比度。

2．4．2 區(qū)域網(wǎng)平差定向

1）航帶設(shè)計(jì)：測區(qū)內(nèi)共布設(shè)5條航帶。

2）量測控制點(diǎn)、檢查點(diǎn)和模型連接點(diǎn)：在SPOT5 HRS（10 m×5 m）立體條帶影像上進(jìn)行精確量測。共量測39個(gè)控制點(diǎn)，110個(gè)檢查點(diǎn)，2個(gè)模型連接點(diǎn)。

經(jīng)區(qū)域網(wǎng)平差定向后，定向成果如表1所示。

表1 區(qū)域網(wǎng)平差定向成果統(tǒng)計(jì) m

2．5 自由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和要素修補(bǔ)

基于區(qū)域網(wǎng)平差定向成果，在進(jìn)行相對定向后生成的近似核線影像上自動(dòng)匹配生成等高線。在相關(guān)軟件中，將自由立體模型采集的矢量數(shù)據(jù)通過自由網(wǎng)平差定向與區(qū)域網(wǎng)平差定向之間的模型轉(zhuǎn)換參數(shù)重新定向后，疊加區(qū)域網(wǎng)平差定向后的立體模型，參照調(diào)繪片進(jìn)行矢量修補(bǔ)測和等高線、高程點(diǎn)的采集與編輯。

2．6 編輯生成DLG

在Geo way 3．5中，以設(shè)計(jì)方案接收轉(zhuǎn)換和修補(bǔ)后的矢量數(shù)據(jù)，參照調(diào)繪片，按設(shè)計(jì)要求分別對各層要素進(jìn)行圖形編輯、拓?fù)錁?gòu)建和屬性賦值，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為ArcInf o的E00格式；在ArcInf o中，按設(shè)計(jì)中矢量數(shù)據(jù)的分層、屬性項(xiàng)名稱及定義、屬性表定義及內(nèi)容等要求進(jìn)行圖層、屬性編輯和檢查，拓?fù)錁?gòu)建和拓?fù)潢P(guān)系檢查，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并存儲為mdb格式，以便于DLG數(shù)據(jù)入庫［7］。

3 傳統(tǒng)DLG生產(chǎn)對比試驗(yàn)

本對比試驗(yàn)采用如下方法完成：在Pixel Grid軟件中，以SPOT5 HRS立體條帶影像為基礎(chǔ)，利用外業(yè)采集的控制點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差定向（見2．4區(qū)域網(wǎng)平差定向），并在全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng) 中導(dǎo)入?yún)^(qū)域網(wǎng)平差定向成果，對像對進(jìn)行相對定向后生成近似核線影像，參照調(diào)繪片采集地貌要素和地物要素；經(jīng)Geo Way3．5軟件進(jìn)行矢量編輯并賦屬性，得到DLG。

4 研究成果對比

4．1 DLG精度對比

4．1．1 精度要求

圖上地物點(diǎn)對最近野外控制點(diǎn)的平面位置中誤差不大于表2規(guī)定；高程注記點(diǎn)和等高線對最近野外控制點(diǎn)的高程中誤差不大于表3規(guī)定。

表3 高程注記點(diǎn)、等高線對最近野外控制點(diǎn)高程中誤差精度要求 m

4．1．2 加密檢測點(diǎn)

由于外業(yè)實(shí)測I46E003012的31個(gè)圖幅檢測點(diǎn)全部都未布設(shè)在DLG地物點(diǎn)上，無法對DLG進(jìn)行平面精度的檢測，所以在 SPOT－5 HRS（10 m×5 m）立體全色影像上針對I46E003012圖幅加密了38個(gè)內(nèi)業(yè)檢測點(diǎn)。檢測點(diǎn)分平高檢測點(diǎn)和高程檢測點(diǎn)兩種，以“P”開頭命名的平高檢測點(diǎn)20個(gè)，用于檢測DLG平面精度與高程精度；以“G”開頭命名的高程檢測點(diǎn)18個(gè)，用于檢測DLG高程精度。點(diǎn)位分布如圖2所示。

圖2 內(nèi)業(yè)加密檢測點(diǎn)分布圖（左：遙感影像；右：DLG）

4．1．3 自由網(wǎng)平差一體化DLG產(chǎn)品精度檢測

在Geo Way 3．5軟件中，采用平面誤差直接量取、高程誤差直接讀取、無法直接讀取的通過等高線內(nèi)插得到的檢測方法，分別用外業(yè)檢測點(diǎn)和內(nèi)業(yè)加密檢測點(diǎn)對在Pixel Grid軟件中自動(dòng)匹配生成的等高線進(jìn)行精度檢測。檢測結(jié)果如表4所示，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，其精度符合誤差要求。

表4 自由網(wǎng)平差一體化法與傳統(tǒng)法精度統(tǒng)計(jì)對比

4．1．4 傳統(tǒng)法生產(chǎn)DLG產(chǎn)品精度檢測

分別以外業(yè)實(shí)測圖幅檢測點(diǎn)和內(nèi)業(yè)加密檢測點(diǎn)對DLG精度進(jìn)行檢測，由于檢測點(diǎn)量測過程中發(fā)現(xiàn)有5個(gè)點(diǎn)錯(cuò)誤，所以用外業(yè)檢測點(diǎn)檢測時(shí)有26個(gè)外業(yè)實(shí)測檢測點(diǎn)參加檢測；內(nèi)業(yè)加密檢測點(diǎn)有3個(gè)在DLG范圍外，故有35個(gè)內(nèi)業(yè)點(diǎn)參加檢測，檢測結(jié)果如表4所示，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，其精度符合誤差要求。

4．2 生產(chǎn)工效對比

基于自由網(wǎng)平差的一體化DLG生產(chǎn)工效統(tǒng)計(jì)和傳統(tǒng)法DLG生產(chǎn)工效統(tǒng)計(jì)如表5所示。

表5 傳統(tǒng)法與基于自由網(wǎng)平差的一體化法制作DLG工效統(tǒng)計(jì)對比

4．3 優(yōu)缺點(diǎn)對比

傳統(tǒng)測圖生產(chǎn)工藝生產(chǎn)路線成熟，符合現(xiàn)階段生產(chǎn)單位生產(chǎn)習(xí)慣。但由于工序劃分很細(xì)，上下工序之間生產(chǎn)時(shí)間存在浪費(fèi)，延長了整個(gè)項(xiàng)目的生產(chǎn)時(shí)間。

基于自由網(wǎng)平差的一體化DLG生產(chǎn)方法，改變了傳統(tǒng)DLG生產(chǎn)中各生產(chǎn)工序受外業(yè)控制點(diǎn)制約、且工序間嚴(yán)格區(qū)分內(nèi)外業(yè)的作業(yè)模式，技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，工序劃分簡明，沒有上下工序的時(shí)間間隔，縮短了整個(gè)項(xiàng)目生產(chǎn)的時(shí)間，但存在現(xiàn)階段各生產(chǎn)單位的適應(yīng)和熟悉過程。

5 結(jié)束語

基于自由網(wǎng)平差的一體化DLG生產(chǎn)方法相比傳統(tǒng)方法，技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，工序劃分簡明，工期較短?？紤]到提高DLG生產(chǎn)作業(yè)效率，及其在實(shí)際生產(chǎn)中的可行性，基于自由網(wǎng)平差的一體化DLG生產(chǎn)方法值得在測繪生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

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