陳 微 趙 晶 喻忠偉 趙 劍 吳紅玲

(北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司, 北京 100120)

0 引言

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)(MapMatrix)隸屬于武漢航天遠(yuǎn)景公司,該軟件能夠基于無(wú)人機(jī)、航空、衛(wèi)星遙感等數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)4D產(chǎn)品生產(chǎn)[1]。數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)[2]在輸電線(xiàn)路工程中進(jìn)行優(yōu)化選線(xiàn)時(shí),需要精準(zhǔn)的DEM數(shù)據(jù)以及調(diào)繪矢量成果,通過(guò)DEM數(shù)據(jù)能夠?qū)U塔及線(xiàn)路進(jìn)行模擬排位,通過(guò)疊加調(diào)繪矢量成果,能夠避開(kāi)一些障礙物以及敏感區(qū)域,MapMatrix中的DEMMatrix模塊能夠生成、編輯、拼接DEM,FeatureOne能夠進(jìn)行矢量采集、編輯、檢查、入庫(kù)。

國(guó)內(nèi)有很多人將MapMatrix應(yīng)用到不同領(lǐng)域,施衛(wèi)東基于MapMatrix進(jìn)行數(shù)字正射影像制作[3],對(duì)比說(shuō)明該軟件在同類(lèi)軟件中的優(yōu)勢(shì)。在內(nèi)業(yè)采集中,MapMatrix具有強(qiáng)大的矢量采集和編輯功能,能夠使立體采集作業(yè)變得更加方便和舒適[4-5]。張新雯利用MapMatrix對(duì)ADS80數(shù)據(jù)進(jìn)行DEM制作[6]。王英等人則對(duì)ADS100數(shù)據(jù)的處理進(jìn)行探討[7],總結(jié)DEM編輯方法,使其能夠提高精度和效率。利用MapMatrix進(jìn)行DEM制作的方法已經(jīng)日趨成熟[8-9]。

1 DEM編輯流程

1.1 獲取DEM的方法

獲取DEM的方式有很多種,其中包含:(1)直接通過(guò)野外測(cè)量獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù),比如利用傳統(tǒng)測(cè)繪儀器全站儀、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)等進(jìn)行測(cè)量,這種方式耗時(shí)耗力;(2)通過(guò)收集已有的矢量數(shù)字線(xiàn)劃地圖(Digital Line Graphic，DLG)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯,這種方式精度比較低,效率也不高;(3)利用航空攝影測(cè)量手段,通過(guò)全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行DEM的獲取,該方法又能細(xì)分為有DLG和無(wú)DLG成果兩種情況。本文針對(duì)輸電線(xiàn)路工程,通過(guò)航空攝影手段,利用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)DEM,生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)DLG成果輔助。

1.2 Inpho進(jìn)行空三加密

Inpho軟件全球聞名,該軟件在空三加密過(guò)程中自動(dòng)化程度非常高,DEM生產(chǎn)高效且精確。Inpho全自動(dòng)空三模塊(Match-AT)能夠支持多種數(shù)據(jù)源進(jìn)行空三加密,并且對(duì)測(cè)區(qū)的大小以及形狀沒(méi)有太大限制。在Inpho軟件中創(chuàng)建工程,新建相機(jī)文件,導(dǎo)入影像數(shù)據(jù)及POS數(shù)據(jù),導(dǎo)入控制點(diǎn)信息,根據(jù)POS數(shù)據(jù)自動(dòng)新建航條,保存工程后即可進(jìn)行相對(duì)定向及絕對(duì)定向工作。其中基于特征和最小二乘法的組合來(lái)進(jìn)行相對(duì)定向連接點(diǎn)的自動(dòng)匹配工作[10],可以通過(guò)軟件查看連接點(diǎn)的殘差以及誤差等統(tǒng)計(jì)信息,可進(jìn)入立體模式下觀(guān)看連接點(diǎn)匹配好壞,一般連接點(diǎn)的匹配好壞結(jié)果直接影響生產(chǎn)的DEM精度。絕對(duì)定向時(shí),在立體模式下以導(dǎo)入的控制點(diǎn)對(duì)照刺點(diǎn)片進(jìn)行刺點(diǎn),通過(guò)反復(fù)平差及調(diào)整,得到滿(mǎn)足規(guī)范要求的空三結(jié)果,并輸出DEM,具體技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線(xiàn)圖

1.3 Inpho成果導(dǎo)入MapMatrix

MapMatrix軟件系統(tǒng)兼容性比較好,可以導(dǎo)入來(lái)自其他多種系統(tǒng)的處理成果,系統(tǒng)支持來(lái)自MapMatrix、VirtuoZo、JX4 Project、Z/I Imaging、Leica Helava、PATB、Albany、Bingo、Dat/EM Summit、PhorexII、Inpho 和Database等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)成果。導(dǎo)入Inpho工程需要工程文件、相機(jī)參數(shù)以及影像數(shù)據(jù)等。

1.4 DEM編輯

輸電線(xiàn)路工程中,DEM的質(zhì)量好壞直接影響到后期施工精度及進(jìn)度,所以存在明顯錯(cuò)誤的DEM區(qū)塊必須進(jìn)行人工手動(dòng)修編,MapMatrix軟件的DEMMatrix成為獨(dú)立的應(yīng)用模塊,提供一站式界面,在平面和立體模式下對(duì)DEM進(jìn)行編輯,支持對(duì)DEM進(jìn)行拼接,可視化、裁切、格式轉(zhuǎn)換、精度檢查等操作,具體流程如下。

(1)將Inpho軟件生成的DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapMatrix所支持的NSDTF格式,轉(zhuǎn)換過(guò)程中可對(duì)輸入文件及輸出文件屬性進(jìn)行定義,包括數(shù)據(jù)格式、X方向間隔、Y方向間隔等;

(2)在導(dǎo)入的Inpho工程DEM節(jié)點(diǎn)上加載轉(zhuǎn)換后的DEM數(shù)據(jù),選擇需要加載編輯的DEM文件,并添加對(duì)應(yīng)的立體像對(duì);

(3)在平面編輯模式下進(jìn)行DEM裁邊,裁邊分為內(nèi)部裁邊和外部裁邊,首先利用外部裁邊框選需要保留的DEM,將其外側(cè)裁去,其次利用內(nèi)部裁邊對(duì)細(xì)節(jié)部分無(wú)用的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行框選并裁去;

(4)輸電線(xiàn)路工程范圍廣、地形復(fù)雜、高差大,此時(shí)利用Inpho生成的DEM數(shù)據(jù)往往邊緣會(huì)有缺失,利用DEMMatrix的DEM擴(kuò)展范圍功能即可解決DEM無(wú)效或DEM缺失問(wèn)題;

(5)在立體編輯模式下,利用添加/編輯特征點(diǎn)、特征線(xiàn)以及量測(cè)點(diǎn)內(nèi)插等進(jìn)行山地、地形起伏變化較大地區(qū)進(jìn)行修測(cè);對(duì)于居民地區(qū)域可利用房屋過(guò)濾功能進(jìn)行快速大面積修測(cè);對(duì)于平地、水域等地區(qū)可利用量測(cè)點(diǎn)內(nèi)插、匹配點(diǎn)內(nèi)插、局部平滑等工具進(jìn)行修測(cè);

(6)導(dǎo)入控制點(diǎn),利用控制點(diǎn)檢查工具進(jìn)行檢查分析,軟件將自動(dòng)計(jì)算控制點(diǎn)高程和數(shù)字高程模型之間的高程差,并導(dǎo)出報(bào)告;

(7)利用DEM轉(zhuǎn)換工具按需求進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并輸出。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

本文選取兩處典型區(qū)域進(jìn)行編輯,分別為青海地區(qū)和湖南地區(qū),兩地區(qū)地形、地貌條件如表1及圖2、圖3所示。

表1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

圖2 青海地區(qū)

圖3 湖南地區(qū)

2.2 實(shí)驗(yàn)分析

通過(guò)利用MapMatrix中的各種編輯工具對(duì)兩塊區(qū)域分別進(jìn)行編輯,定性分析編輯快慢及適用性。

通過(guò)表2可以看出應(yīng)用MapMatrix在輸電線(xiàn)路工程中進(jìn)行DEM編輯時(shí),對(duì)大面積山地植被覆蓋茂密區(qū)域以及溝壑縱橫地區(qū)適用性一般;比較適用于山地DEM出現(xiàn)少量錯(cuò)誤情況;對(duì)于平地及成片居民區(qū),適用性較強(qiáng)。

表2 定性分析MapMatrix在輸電線(xiàn)路工程中編輯DEM快慢及適用性

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)比平常作業(yè)模式,在植被覆蓋茂密區(qū)域及溝壑縱橫區(qū)域,利用影像生成DEM一般都會(huì)出現(xiàn)大量等高線(xiàn)漂浮于樹(shù)上以及未能貼合溝壑底部的情況,這種情況利用影像生成DEM+編輯DEM的模式本身就不太合適,比較適合利用激光進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取及DEM生成。綜合以上內(nèi)容,除個(gè)別特殊地形,在輸電線(xiàn)路工程中利用MapMatrix能夠較快、精確地完成DEM的編輯工作。