天地图“公众版”底图数据更新应用研究

摘 要：天地图“公众版”中的底图数据更新工作一般采用航拍方式完成。然而，对于小规模的高清底图数据更新过程来说，航拍成本无疑是太高了。航拍飞行器恰恰能够满足底图数据更新工作小规模更新所要求的实时性天地图“公众版”底图数据更新需求，能够满足1：500高精度测绘的需求，能够满足城市测绘基础数据更新低成本和高可用性的需求。

关键词：无人遥感；底图数据更新工作；天地图；基础地理信息框架

天地图“公众版”作为国家地理公共服务平台，已经在全国30多个省、自治区和直辖市中的上百座城市相继建成。可以毫不夸张地讲，随着国家地区经济的快速发展，城市地形、地貌每天都在发生着变化，这就要求天地图“公众版”中的底图数据更新工作必须不断地保持定期数据更新。假如底图数据更新工作数据更新不及时机会导致系统的实用性大打折扣。

一、航拍飞行器在天地图系统中的应用

航拍飞行器作为高清测绘的一个新的技术手段已经被各国专家和工程技术人员所接受，并被广泛应用于测绘行业。在底图数据更新工作更新过程中，航拍飞行器以其成本低、气象条件要求少、实时性等特色占据了天地图“公众版”1：500高精度测绘数据更新技术手段的重要位置。航拍飞行器能够弥补传统地图测绘方法在小规模测绘过程中获得的数据清晰度不高、比例尺难以满足实际需求、低现势性等问题，能够很好地实现对于线性地理信息测绘对象的拍摄。该技术在工程应用中的优势包括：与航拍方式相比，无人驾驶航拍飞行器能够实现拍摄场地的灵活选取，能够在几乎任何场地实现升降操作，能够在空中悬停并智能化地从多个角度拍摄关注度较高的任意地上物。

二、航拍飞行器获取的更新数据的图像拼接

航拍飞行器获取的更新数据的图像拼接重点包括四个方面：首先，完成底图数据更新工作更新图像信息采集工作；其次，完成底图数据更新工作更新图像几何校正工作；再次，完成底图数据更新工作更新图像预处理工作；最后，完成底图数据更新工作更新图像融合工作。

（一）底图数据更新工作图像更新问题

航拍飞行器的弊端在于航拍过程所获得的图像信息都有一定的几何形变。这种几何形变产生的原因有很多，例如无线遥感拍摄过程中飞行高度误差、拍摄摄像头位置偏移、拍摄视角不一致、大气气流的影响等等。这些因素导致地理信息采集对象反映的数据与真实的形状和位置有一定的偏差。这就需要采用图像拼接的技术手段来弥补这部分的不足。

（二）底图数据更新工作几何校正问题

底图数据更新工作更新图像的几何校正的目的在于将采集到的产生几何形变的原始数据通过一定的转化方式，变为符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。这个过程可以简单地描述为：一是设计能够满足几何投影和坐标落图要求的数学模型；二是根据现有的相邻图幅信息（例如，相对坐标位置）建立新的模型参数；三是根据图像空间变换坐标大致确定图像所在区域，找到合适的图像变换函数和矫正函数；四是利用灰度插入值实现逐点逆变换。

（三）底图数据更新工作预处理问题

底图数据更新工作更新图像预处理的主要技术手段包括：灰度校正、图像平滑和图像锐化、噪声过滤等方式和方法。通过以上复杂的方法就是为了完成这个过程的核心步骤：图像匹配。利用相关算法实现相似图像之间的致点的选取。

底图数据更新工作更新图像预处理常采用的方法包括：相位相关法、基于边缘的匹配法和基于图像区域的匹配法。面对小规模的重合度较高的图像预处理采用相位相关法就比较实用。该方法采用的是改进的傅立叶变换算法，通过变换算法将图像置于相同的相对坐标系之下，并通过旋转矢量方式计算不同图幅之间的相对平移量。基于边缘匹配的方式一般适合于能够提取到边缘算法的图像。基于图像区域的匹配要求必须满足能够获取到区域面积、区域边缘、区域特征值等关键信息的待处理的图像。

（四）底图数据更新工作融合问题

底图数据更新工作更新图像融合不仅仅是要找出科学的图像缝合位置，而是要从改变图像信息入手，依据两图像本身的内容信息，经过图像融合的操作而产生新的图像内容。此图像内容将具有两相邻图像在过渡区重叠部分的图像特征，却能让两相邻图像看起来是自然地接合成一张拼接图像。所以图像混合的操作，要将相邻图像在缝合线附近提高图像转变的平滑程度，并且还要在过渡区中同时保留两张像在重叠部分的图像特征。

三、航拍飞行器在底图数据更新工作更新应用前景

使用航拍飞行器进行天地图“公众版”底图数据更新工作地图更新工作具有广阔的应用前景。虽然更新成果的原始数据是一组微小型无人驾驶航拍飞行器拍到的地面照片，且存在一定的几何畸变，然而相机镜头畸变几何模型和所拍摄照片对应的无人驾驶航拍飞行器姿态数据，可以通过建立畸变校正方程，对照片进行几何校正和处理。处理的结果完全可以满足对地面的小面积底图数据更新工作更新的应用和研究工作。

四、结语

天地图“公众版”作为数字城市平台建设的重要组成部分，能否完善底图数据更新工作的更新速度决定了基础地理信息框架对社会服务的质量的高低。

对于小规模的高清底图数据更新过程来说，航拍飞行器的优势在于：

一是满足了底图数据更新工作小规模更新所要求的实时性天地图“公众版”底图数据更新需求；

二是滿足了底图数据更新工作数据更新对于1：500高精度测绘的需求；

三是满足城市测绘基础数据更新低成本和高可用性的需求。

航拍飞行器获取的底图数据更新工作更新数据的核心工作在于图像拼接。拼接工作一般包括如下四部分内容：底图数据更新工作更新图像信息采集、底图数据更新工作更新图像几何校正、底图数据更新工作更新图像预处理以及底图数据更新工作更新图像融合。

参考文献：

[1] 郭娟.一体化测绘技术在城市基础地理信息数据更新中的应用[J].科技展望，2016，21：162.

[2] 刘湘媛，岳小松.地籍测绘成果在基础地理信息数据更新中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2015，02：194-195.

作者简介：

张明昭（1982-），男，满族，河北承德人，硕士，测绘工程师，研究方向测绘与地籍管理。