韓岳芳,曾超華,劉陽,趙前鑫
(浙江省測繪科學技術研究院,浙江 杭州 310000)
目前,基礎測繪快速更新地貌修測方法主要有以下幾種方式:一是基于JX4平臺立體修測地貌的方法[1],該方法主要是利用影像數(shù)據(jù)、外業(yè)像控布點、數(shù)字空三加密,再建立體模型,利用立體模型對地貌變化部分人工立體采集修測[2];二是基于航天遠景平臺立體修測地貌的方法,該方法與基于JX4平臺對地貌立體修測的方法相似,但航天遠景平臺相對靈活;三是基于地理信息數(shù)據(jù)圖庫更新生產(chǎn)平臺(GeoStereoA)立體修測地貌的方法,該平臺是在ArcGIS平臺上二次開發(fā)的一個模塊,利用影像數(shù)據(jù)、外業(yè)像控布點、數(shù)字空三加密,再建立體模型對地貌變化部分人工立體采集修測[3,4],該方法可在基礎測繪快速更新數(shù)據(jù)庫上直接進行人工立體采集修測,是最常用的一種修測方法。
傳統(tǒng)的立體修測地貌的方法,雖然能滿足生產(chǎn)要求,但對于基礎測繪快速更新數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)量上進行修測[5],存在緩沖慢、立體模型切換慢、存在經(jīng)常死機情況,效率不高,勞動強度大等缺點。
浙江省1∶10 000基礎測繪快速更新項目,從傳統(tǒng)的更新推進到聯(lián)動更新[6],根據(jù)收集的資料情況,更新內(nèi)容和要求有所區(qū)別。當搜集到某一專項地理信息要素資料時,只對該專項要素進行更新;當收集到現(xiàn)勢性強,滿足更新要求的航攝影像、衛(wèi)星影像資料時,可采用航空、航天攝影測量法;當?shù)孛沧兓糠衷趦蓚€等高距內(nèi)需在DLG編輯時參考立體進行修正,對變化大于兩個等高距需在立體模型中進行修測。
基于此,為提高效率,滿足更多應用需求,保障基礎測繪快速更新時效性。本文探討一種基于PhotoMap平臺上的立體地貌修測方法,總結(jié)出一套高效率、低勞動強度的生產(chǎn)方案。
PhotoMap軟件是一款針對高分辨率航空航天影像[7],在空中三角測量和DSM匹配完成后,使用攝影測量方法編輯生產(chǎn)DSM和DEM、制作DOM產(chǎn)品的半自動化生產(chǎn)軟件。具備DEM按鑲嵌線鑲嵌功能,鑲嵌線附近DEM做過渡處理,利用這一特性,自動匹配出DEM,人工整理修測后,可得到高精度DEM,輸出矢量數(shù)據(jù),即可完成地形圖地貌修測。
基于PhotoMap平臺下立體修測地貌,利用空中三角測量后的光學影像和自動匹配獲得的數(shù)字高程模型,導入空中三角測量成果構建立體模型,以加密區(qū)為單位建立立體模型,再根據(jù)自動匹配獲得DEM成果,在PhotoMap下進行立體檢核,輸出所需要的矢量數(shù)據(jù)。該方法區(qū)別于傳統(tǒng)的以航線為單位的生產(chǎn)模式,大大提高建立體模型的效率,縮短生產(chǎn)時間,減少人工立體修測工作量。其具體生產(chǎn)流程如圖1所示:
圖1 基于PhotoMap平臺下基礎測繪快速更新地貌修測的流程圖
本文選取浙江省某市4種地形類別的地貌修測區(qū)域開展試驗,試驗數(shù)據(jù)有居民地區(qū)塊、開墾平整的土地區(qū)塊、采掘場區(qū)塊、路及附屬設施區(qū)塊。數(shù)據(jù)情況如表1所示。
表1 試驗數(shù)據(jù)情況
(1)試驗結(jié)果
本文基于PhotoMap平臺的基礎測繪快速更新地貌。實驗修測區(qū)域分4個區(qū)塊:如圖2居民地區(qū)塊、圖3開墾平整土地區(qū)塊、圖4采掘場區(qū)塊和圖5路及附屬設施區(qū)塊。
圖2 居民地等高線修測對比情況
圖3 開墾平整土地等高線修測對比情況
圖4 采掘場等高線修測對比情況
圖5 路及附屬設施等高線修測對比情況
居民地區(qū)域:圖2(a)圖部分原始等高線和影像套合發(fā)現(xiàn),此區(qū)域小山頭已經(jīng)沒有,新建了很多居民地,因此需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法:本論文方法和傳統(tǒng)方法。圖2(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數(shù)據(jù)。圖2(c)棕色線為傳統(tǒng)方法修測后的曲線,與黑色曲線對比發(fā)現(xiàn),略有偏差。但本論文方法輸出的等高線是基于高精度DEM,比傳統(tǒng)方法精度要高,實際作業(yè)時本論文方法比傳統(tǒng)方法進行區(qū)域逐區(qū)塊修測效率明顯要高。
開墾平整土地區(qū)域:圖3(a)圖部分原始等高線和影像套合發(fā)現(xiàn),此區(qū)域小山頭已經(jīng)沒有,大面積被開墾,因此需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法:本論文方法和傳統(tǒng)方法。圖3(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數(shù)據(jù)。圖3(c)棕色線為傳統(tǒng)方法修測后的曲線,與黑色曲線對比發(fā)現(xiàn),近乎一致,后期檢核量少,實際作業(yè)時不用像傳統(tǒng)方法進行逐條曲線采集,而是批量生成,效率更高。
采掘場區(qū)域:圖4(a)圖部分原始等高線和影像套合發(fā)現(xiàn),此區(qū)域局部被挖掘需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法:本論文方法和傳統(tǒng)方法。圖4(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數(shù)據(jù)。圖4(c)棕色線為傳統(tǒng)方法修測后的曲線,與黑色曲線對比發(fā)現(xiàn),略有差異,需要后期人工少量檢核。實際作業(yè)時此類型區(qū)域傳統(tǒng)方法比較費時,在大面積作業(yè)時,采用本論文方法時前期效率高后期檢核快,整體上效率更高。
路及附屬設施等區(qū)域:圖5(a)圖部分原始等高線和影像套合發(fā)現(xiàn),此區(qū)域因道路等設施的基建,需要修測此部分的等高線。此時我們采用兩種方法:本論文方法和傳統(tǒng)方法。圖5(b)黑色曲線為基于PhotoMap平臺自動匹配獲得DEM成果后輸出等高線矢量數(shù)據(jù)。圖5(c)棕色線為傳統(tǒng)方法修測后的曲線,與黑色曲線對比發(fā)現(xiàn),近乎一致。實際作業(yè)時面對復雜的路網(wǎng)或者空間交匯的路網(wǎng),或者山地高山地路網(wǎng)等設施時,傳統(tǒng)方法顧及因素多,修測效率慢。
綜上所述,基于PhotoMap平臺的自動匹配獲得DEM成果后輸出的等高線矢量數(shù)據(jù),非常接近傳統(tǒng)立體修測的矢量數(shù)據(jù),稍加人工立體檢核即可輸出矢量數(shù)據(jù),效率高、用時少。
(2)修測效率對比
本文選取浙江省某市50 km2、100 km2、150 km2的變化區(qū)域進行地貌修測,分別采用傳統(tǒng)方法與本文方法進行生產(chǎn)試驗,試驗結(jié)果如圖6所示:
結(jié)果表明基于PhotoMap平臺下,各區(qū)塊地貌等高線修測效率明顯比傳統(tǒng)方法要高。從不同類別的區(qū)塊來看,采掘場和開墾平整土地區(qū)塊,在效率上能提高3~4倍,居民地、道路及附屬設施區(qū)塊能提高2倍左右。從作業(yè)區(qū)域面積來看,隨著作業(yè)面積增加,效率提高越明顯。
(3)等高線精度分析
等高線精度就是數(shù)字高程模型(DEM)內(nèi)插高程點的精度。結(jié)果表明,基于本文方法內(nèi)插高程點的插求精度優(yōu)于傳統(tǒng)方法,試驗結(jié)果如表2所示。
表2 檢測點精度情況
結(jié)果表明基于PhotoMap平臺下,各種地形類別的等高線中誤差均滿足規(guī)范要求。同時,試驗結(jié)果與傳統(tǒng)地貌修測方法進行精度比較,結(jié)果表明,基于PhotoMap修測等高線精度優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
地貌修測是基礎測繪更新生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),生產(chǎn)煩瑣耗時。本文基于實際生產(chǎn)工作,介紹一種基于PhotoMap平臺的基礎測繪快速更新地貌修測方法。結(jié)果表明,基于PhotoMap平臺基礎測繪快速更新地貌修測有以下優(yōu)點:建立體模型用時少;計算機不會出現(xiàn)報錯、死機、卡機等故障;部分精度更高;利用自動匹配獲得DEM成果后輸出的矢量數(shù)據(jù),減少人工修測工作量;大面積作業(yè)時本方法更優(yōu)。