基于自由网平差的一体化DLG生产试验

2015-03-28张海霞陈向阳赵文普

测绘工程 2015年1期

张海霞，陈向阳，赵文普

（1．国家测绘地理信息局第二地形测量队，陕西西安710054；2．陕西测绘地理信息局，陕西西安710054）

DLG是“4D”产品中不可缺少的一部分，在基础测绘生产应用中发挥着重要作用。JX4全数字摄影测量系统也以其半自动化、实用性强、人机交互功能好的优点［1－2］长期用于生产高精度、高密度数字线划图（DLG）产品。但由于传统DLG作业的两种模式“先外后内”和“先内后外”，“外”包括像控测量、全野外调绘；“内”包括空三加密、内业立体测图、内业编辑成图入库等［3－5］工序划分很细，上下工序间存在时间浪费，无疑降低了生产效率。针对这种情况，作者尝试在暂无野外控制点可以使用的情况下，基于高分辨率卫星立体条带影像，采用自由网平差一体化法进行DLG生产研究，以期找到一种较优DLG生产方法，提高作业效率，从而缩短成图周期。

1 研究基础

以“西部测图工程”中“三江源测区”为研究区，在该区选取1幅1∶5万标准分幅图（I46E003012）作为试验对象进行研究。研究区域资料如下：

1）影像资料。覆盖全区域的13个SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS条带立体影像数据，作为区域网平差定向及制作DLG的主要数据源。

2）外业控制成果资料。覆盖全区域的GPSRTK［6］实测像控点及精度检测点325个，点位精度满足野外控制测量精度规定。其中全野外实测的像控点及评价区域网平差精度的检测点294个，用于全区域Spot－5 HRS立体条带的区域网平差；区域网平差精度检测点用于检测SPOT－5 HRS立体条带区域网平差精度，针对研究图幅布设的成图精度检测点31个，用于检测最终产品DLG的精度。

3）外业调绘资料。覆盖试验图幅I46E003012的外业调绘资料，于2006年10月采用全野外全要素调绘，调回片采用红、棕、绿、蓝、黑五色清绘，用于DLG生产的依据。

2 基于自由网平差的一体化DLG生产

2．1 基本原理及技术流程

基于自由网平差一体化DLG生产的基本原理是在外业开展地形图调绘、野外像控点施测的同时，利用自由网无约束条件平差定向成果建立自由立体模型，在自由立体模型上进行除等高线、高程点外其他地物地貌要素的内判立体采集。在外业完成野外像控点施测获得成果后，将野外像控点判刺在自由网立体条带影像上，进行约束条件区域网平差定向。之后进行自由矢量数据的转换及相关数据的编辑与修补工作，生成DLG。技术流程如图1所示。

图1 自由网平差定向一体化DLG生产技术流程

2．2 自由网平差定向

在Pixel Grid软件中，利用SPOT－5 10 m×5 m分辨率HRS立体条带影像及相关技术参数，在全区域立体条带影像上选取一定数量的模型连接点组成自由网，进行自由网无约束条件平差定向，使网内平差符合精度要求。

2．3 自由模型立体采集

在Pixel Grid软件中基于自由网平差定向成果构建自由立体模型，并进行除等高线、高程点以外的水系、道路、地貌、植被等要素的采集。

2．4 区域网平差定向

采用Pixel Grid软件中的区域网平差定向软件进行区域网平差定向。

图6、图7为端横梁锚固块最大、最小主应力云图，从图中可以看出，锚固区横梁与底板交界处、人洞边缘应力集中明显，最大主应力为拉应力，最大值达到13.2 MPa；锚垫板下方区域直接承受锚具压力，这一区域最小主应力均为压应力，最大值为30.1 MPa。

2．4．1 数据准备

1）试验图幅I46E003012位于立体条带168627101／168633101上，为加固区域网的稳定性，提高平差定向的精度，考虑测区内11个立体条带影像数据全部参与区域网平差定向。

2）根据卫星影像的成像机理和卫星影像的星历参数和姿态角数据资料，计算RFM模型参数。

3）对影像进行格式转换，进行自适应增强以提高影像的亮度和对比度。

2．4．2 区域网平差定向

1）航带设计：测区内共布设5条航带。

2）量测控制点、检查点和模型连接点：在SPOT5 HRS（10 m×5 m）立体条带影像上进行精确量测。共量测39个控制点，110个检查点，2个模型连接点。

经区域网平差定向后，定向成果如表1所示。

表1 区域网平差定向成果统计 m

2．5 自由矢量数据转换和要素修补

基于区域网平差定向成果，在进行相对定向后生成的近似核线影像上自动匹配生成等高线。在相关软件中，将自由立体模型采集的矢量数据通过自由网平差定向与区域网平差定向之间的模型转换参数重新定向后，叠加区域网平差定向后的立体模型，参照调绘片进行矢量修补测和等高线、高程点的采集与编辑。

2．6 编辑生成DLG

在Geo way 3．5中，以设计方案接收转换和修补后的矢量数据，参照调绘片，按设计要求分别对各层要素进行图形编辑、拓扑构建和属性赋值，然后将数据导出为ArcInf o的E00格式；在ArcInf o中，按设计中矢量数据的分层、属性项名称及定义、属性表定义及内容等要求进行图层、属性编辑和检查，拓扑构建和拓扑关系检查，将数据转换并存储为mdb格式，以便于DLG数据入库［7］。

3 传统DLG生产对比试验

本对比试验采用如下方法完成：在Pixel Grid软件中，以SPOT5 HRS立体条带影像为基础，利用外业采集的控制点进行区域网平差定向（见2．4区域网平差定向），并在全数字摄影测量系统中导入区域网平差定向成果，对像对进行相对定向后生成近似核线影像，参照调绘片采集地貌要素和地物要素；经Geo Way3．5软件进行矢量编辑并赋属性，得到DLG。

4 研究成果对比

4．1 DLG精度对比

4．1．1 精度要求

图上地物点对最近野外控制点的平面位置中误差不大于表2规定；高程注记点和等高线对最近野外控制点的高程中误差不大于表3规定。

表3 高程注记点、等高线对最近野外控制点高程中误差精度要求 m

4．1．2 加密检测点

由于外业实测I46E003012的31个图幅检测点全部都未布设在DLG地物点上，无法对DLG进行平面精度的检测，所以在 SPOT－5 HRS（10 m×5 m）立体全色影像上针对I46E003012图幅加密了38个内业检测点。检测点分平高检测点和高程检测点两种，以“P”开头命名的平高检测点20个，用于检测DLG平面精度与高程精度；以“G”开头命名的高程检测点18个，用于检测DLG高程精度。点位分布如图2所示。