鄧?yán)^偉

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，300251)

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基于TerraSolid的調(diào)繪片快速制作新方法

鄧?yán)^偉

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，300251)

在對(duì)比常規(guī)機(jī)載激光雷達(dá)航飛項(xiàng)目調(diào)繪片制作方法的基礎(chǔ)上，介紹一種基于TerraSolid的調(diào)繪片快速制作新方法，該方法通過(guò)點(diǎn)云和影像的半自動(dòng)化處理，結(jié)合調(diào)繪輔助資料，快速制作出調(diào)繪片以提供外業(yè)調(diào)繪使用，可大幅提高作業(yè)效率。

TerraSolid地形圖調(diào)繪片方法

像片調(diào)繪是航空攝影測(cè)量地形圖成圖工作的一部分，外業(yè)人員通過(guò)判圖、調(diào)查、繪注等工作為航測(cè)內(nèi)業(yè)提供調(diào)繪內(nèi)容。判讀是根據(jù)調(diào)繪片上的影像特征識(shí)別目標(biāo)，其主要內(nèi)容是地物，包括居民地、道路、水系和植被以及不能用等高線表示的地貌和土質(zhì)等[1，3]。外業(yè)人員判讀時(shí)主要根據(jù)測(cè)圖比例尺和測(cè)區(qū)特點(diǎn)對(duì)調(diào)繪內(nèi)容進(jìn)行綜合取舍，從而滿足地形圖成圖的需要。調(diào)查是實(shí)地搜集調(diào)繪片影像上無(wú)法顯示的制圖要素，主要包括各類地理名稱、必要的比高、部分說(shuō)明注記以及補(bǔ)測(cè)航攝后的新增地物等。繪注是根據(jù)判讀和調(diào)查確定的地物、地貌及注記，用規(guī)定的符號(hào)和顏色描繪在像片上。調(diào)繪片之間尤其要注意接邊，使得調(diào)繪的內(nèi)容滿足制圖的要求[4]。

簡(jiǎn)言之，地形圖的像片調(diào)繪工作是航空攝影測(cè)量地形圖成圖項(xiàng)目不可缺少的一個(gè)生產(chǎn)工序，大量的地形圖圖面信息要通過(guò)外業(yè)調(diào)繪的方式記載在調(diào)繪資料中，提供給航測(cè)內(nèi)業(yè)使用。

航測(cè)法地形圖調(diào)繪片的制作，經(jīng)歷了傳統(tǒng)的利用航空像片放大沖洗后進(jìn)行調(diào)繪的方式，向數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)調(diào)繪一體化方向不斷進(jìn)步的過(guò)程。介紹一種基于TerraSolid的地形圖調(diào)繪片快速制作新方法。該方法制作工序簡(jiǎn)單，周期短，大幅提高了作業(yè)效率，減少了調(diào)繪片的冗余。

TerraSolid系列軟件是一套商業(yè)化的Lidar數(shù)據(jù)處理軟件，由芬蘭TerraSolid公司基于Microstation系統(tǒng)之上開(kāi)發(fā)并推出。Terrasolid主要包括TerraScan、TerraMatch、TerraModel及TerraPhoto等模塊，其主要功能包含激光點(diǎn)云預(yù)處理、濾波、分類、DEM制作及影像的糾正和鑲嵌等[12]。

1　Lidar航飛項(xiàng)目常規(guī)調(diào)繪片制作方法

Lidar獲取的數(shù)據(jù)主要分為L(zhǎng)idar點(diǎn)云和數(shù)碼影像兩部分，常規(guī)的調(diào)繪片制作流程分為如下幾個(gè)步驟：

(1)對(duì)Lidar點(diǎn)云進(jìn)行濾波和分類處理，提取并編輯生成DEM。

(2)對(duì)影像和POS數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)處理，使用LPS、Inpho等航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，結(jié)合POS數(shù)據(jù)和影像進(jìn)行空三加密。在POS精度足夠高的情況下，也可以直接使用POS進(jìn)行立體定向。

(3)利用影像的外方位元素及Lidar點(diǎn)云制作的DEM進(jìn)行原始影像正射(后稱DOM)糾正，并且進(jìn)行DOM的拼接鑲嵌等后處理工作。

(4)根據(jù)地形圖成圖線位或成圖范圍制作調(diào)繪拼接線，根據(jù)該拼接線利用Erdas、ArcGis或者GlobalMapper等地理信息數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行裁切。

(5)對(duì)調(diào)繪片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和整飾工作。

基于Lidar航飛數(shù)據(jù)的地形圖成圖項(xiàng)目常規(guī)調(diào)繪片制作流程如圖1所示。

圖1　Lidar航飛項(xiàng)目常規(guī)調(diào)繪片制作流程

相對(duì)于模擬和解析攝影測(cè)量時(shí)代的紙質(zhì)調(diào)繪片制作方法，該方法的的制作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，流程也很清晰，但隨著航飛項(xiàng)目獲取的數(shù)據(jù)量日益增大以及對(duì)生產(chǎn)周期的要求，其作業(yè)效率仍不能滿足地形圖生產(chǎn)的要求。

根據(jù)數(shù)個(gè)Lidar航攝項(xiàng)目的數(shù)據(jù)處理生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)TerraSolid的深入研究，提出一種基于TerraSolid的調(diào)繪片制作新方法，旨在更進(jìn)一步提高作業(yè)效率。

2　基于TerraSolid的調(diào)繪片快速制作流程

以鐵路帶狀地形圖的調(diào)繪片制作為例，對(duì)基于TerraSolid的調(diào)繪片快速制作流程進(jìn)行介紹。

長(zhǎng)期以來(lái)，鐵路行業(yè)的特殊性決定了其航空攝影航帶設(shè)計(jì)不可能像其他行業(yè)一樣成面狀規(guī)則設(shè)計(jì)；另外，由于作業(yè)周期的原因，在行業(yè)中基本沒(méi)有像測(cè)繪系統(tǒng)那樣采用全野外調(diào)繪方式。為了提高工作效率，只能沿線位兩側(cè)進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪。因此，如何將調(diào)繪范圍線繪制在調(diào)繪片上，方法至關(guān)重要。如果采用傳統(tǒng)的作業(yè)方式，首先要在鐵路線位經(jīng)過(guò)的海量影像數(shù)據(jù)中選出有用的像片，然后再將幾百甚至上千公里的鐵路線位和調(diào)繪范圍線描繪在像片上，以現(xiàn)在的工期要求及人力資源能力，難度極大。

基于TerraSolid的調(diào)繪片快速制作流程如圖2所示。

2.1調(diào)繪拼接線制作

航帶設(shè)計(jì)時(shí)，線路專業(yè)已經(jīng)確定了鐵路勘測(cè)工程初測(cè)階段的線位，根據(jù)線位的走向、成圖范圍以及成圖比例尺等技術(shù)要求，可以事先確定好調(diào)繪片的尺寸，并在CAD中制作好鐵路工程全線的調(diào)繪拼接示意圖(如圖3)。

圖2　基于TerraSolid的調(diào)繪片快速制作流程

圖3　調(diào)繪拼接

2.2Lidar點(diǎn)云粗分類及影像糾正

Lidar點(diǎn)云粗分類根據(jù)地形范圍創(chuàng)建工作區(qū)(block)，以工作區(qū)為單位進(jìn)行；利用macro(宏)命令對(duì)多個(gè)block進(jìn)行激光點(diǎn)云自動(dòng)分類。通過(guò)批處理，可以將激光點(diǎn)云分離出多次回波的首次回波和中間回波點(diǎn)、低點(diǎn)、空中點(diǎn)、地面點(diǎn)及地面下的點(diǎn)等。在Tphoto中導(dǎo)入影像和影像對(duì)應(yīng)的POS數(shù)據(jù)，利用Lidar點(diǎn)云粗分類后得到的地面點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正，如圖4所示。

圖4　點(diǎn)云粗分類及影像糾正

2.3調(diào)繪片批量裁切輸出

在Tphoto中參照調(diào)繪拼接線，選中需要制作調(diào)繪片的范圍框，設(shè)置好影像輸出的相關(guān)參數(shù)，按每張調(diào)繪片的范圍批量輸出調(diào)繪片影像，如圖5所示。

圖5　調(diào)繪片批量裁切

2.4調(diào)繪片旋轉(zhuǎn)及整飾

調(diào)繪片影像輸出后，為方便外業(yè)人員打印及繪制調(diào)繪內(nèi)容，可以使用photoshop或其他圖像處理工具，對(duì)調(diào)繪片影像和調(diào)繪輔助要素進(jìn)行疊加、旋轉(zhuǎn)、尺寸修改及片號(hào)標(biāo)注等整飾工作。制作的調(diào)繪片成果如圖6所示。

圖6　調(diào)繪片旋轉(zhuǎn)及整飾

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷進(jìn)步及測(cè)繪產(chǎn)品的多樣化，測(cè)繪行業(yè)的勘測(cè)手段也需要借助科技的進(jìn)步不斷豐富和更新。提出基于Terrasolid的調(diào)繪片快速制作方法就是從這樣的角度出發(fā)，利用新技術(shù)為外業(yè)調(diào)繪工作提供支持，制作調(diào)繪片的效率可提高50%以上。

[1]張祖勛.數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與計(jì)算機(jī)視覺(jué)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2004，29(12)：1035-1039

[2]張劍清，潘勵(lì)，王樹(shù)根.攝影測(cè)量學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2003

[3]吳彥格.航測(cè)外業(yè)調(diào)繪數(shù)字化研究[J].鐵道勘察，2008，34(2):37-39

[4]張偉，白嘩.航空攝影測(cè)量外業(yè)調(diào)繪的工作實(shí)踐體會(huì)[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2011(6):463-464

[5]王紅蓮.航測(cè)外業(yè)調(diào)繪方法應(yīng)用思路研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(30):106

[6]李芹.像片外業(yè)調(diào)繪生產(chǎn)工藝流程的改進(jìn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2008，31(3):62-64

[7]張洪喜.幾種航程外業(yè)調(diào)繪方法的比較[J].城市建設(shè)理論研究，2013(11)

[8]張大春，王國(guó)民.正射影像圖技術(shù)在鐵路勘測(cè)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2007(1)

[9]楊少文.IMU/GPS輔助航空攝影新技術(shù)在鐵路勘測(cè)中的應(yīng)用[J].鐵道勘察，2011，37(5):25-39

[10]滕剛，路瑩新，孟婷.基于VirtuzoZo的航測(cè)內(nèi)業(yè)DOM生成技術(shù)研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2012，35(5):196-197

A New Methodabout Rapid Production of the Annotated Photograph Based on TerraSolid

DENG Jiwei

2016-05-24

鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司基金支撐項(xiàng)目(7215104)。

鄧?yán)^偉(1986—)，男，2010年畢業(yè)于武漢大學(xué)攝影測(cè)量與遙感專業(yè)，工程師。

1672-7479(2016)04-0015-02

P231.1；P225.2

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