最新各種比例尺地形圖規範?摘要：随着高分辨率衛星影像的不斷投入使用,基于高分辨率衛星立體像對的地形圖測制更新周期越來越短、效率越來越高,本文分析了目前市場上中小比例尺地形圖數字化測圖三種方法的優缺點,并對衛星影像數據選取、外業控制測量與調繪、内業衛星影像處理和立體數據采集等衛片立體測圖基本流程進行了詳細闡述,最後,基于遙感影像尺度效應、地形圖成圖比例尺、研究區域和地物特征适宜空間分辨率、影像質量等情況,對提高中小比例尺地形圖衛片測圖的精度提出了指導性建議，下面我們就來聊聊關于最新各種比例尺地形圖規範?接下來我們就一起去了解一下吧!

最新各種比例尺地形圖規範

摘要：随着高分辨率衛星影像的不斷投入使用,基于高分辨率衛星立體像對的地形圖測制更新周期越來越短、效率越來越高,本文分析了目前市場上中小比例尺地形圖數字化測圖三種方法的優缺點,并對衛星影像數據選取、外業控制測量與調繪、内業衛星影像處理和立體數據采集等衛片立體測圖基本流程進行了詳細闡述,最後,基于遙感影像尺度效應、地形圖成圖比例尺、研究區域和地物特征适宜空間分辨率、影像質量等情況,對提高中小比例尺地形圖衛片測圖的精度提出了指導性建議。

關鍵詞： 中小比例尺地形圖 數字化測圖 測繪學 立體像對 高分辨率

地形圖數字化測圖是一種依據統一規範,将采集到的各種有關的地物及地貌信息傳輸至計算機端,等比例縮小,獲得具有地表居民地、道路、水系、土質、植被、境界等基本地理要素及表示地面起伏的等高線的普通電子地圖的方法。随着2m、1m、0.5m甚至0.3m高分辨率衛星影像的相繼誕生,航天遙感技術給地理信息的發展帶來了一場嶄新的技術革命,它所具有的數據易獲取、成本低、效率高、生産周期短、實效實用性強等鮮明特點彌補了航空攝影技術的嚴重不足,給基礎地理信息的快速提取帶來了新的契機,基于遙感技術的地形圖數字化測圖方法已在各行各業得到了較為廣泛的應用。本文首先闡述了目前市場上中小比例尺地形圖測圖現狀,然後對基于高分辨率立體衛片測繪中小比例尺地形圖的基本流程進行了詳細介紹,最後結合實際經驗對提高中小比例尺地形圖衛片測圖精度提出指導性的建議。

1、中小比例尺地形圖測圖現狀

目前測繪行業常用的中小比例尺地形圖數字化測圖方法主要有野外實地測量、航空攝影測量和衛片立體測量。

1.1基于野外實地測量的數字化測圖方法

現階段野外實地測量數字化測圖方法主要将動态測量技術和全站儀聯合以實現地形圖測圖。RTK與全站儀聯合測圖方法将RTK載波相位差分技術所具有的操作簡便、無誤差積累、作業自動化和集成化程度高等優勢同全站儀所具有的不受衛星狀況、外界環境和周圍地物高度的限制以及精度高和穩定性好等優勢進行互補,進行聯合數據化采集以達到提高工作效率、節省人力物力和減少誤差提高精度等目的。

圖1RTK與全站儀聯合測圖方法

野外實地測量數字化測圖過程主要包含兩個階段:外業數據采集和内業數據處理(見圖1)。外業階段主要包含測量前期準備工作和外業施測,經前期控制點選取、靜态數據采集、參數解算及校檢、碎步點采集、圖根測量等工作完成外業數據采集過程;内業階段主要是通過RTK和全站儀與計算機的通訊,通過基線解算,将野外實地測量數據和測圖軟件數據格式統一,導入到CASS軟件裡繪制成圖,獲得具有一定比例尺的地形圖。RTK和全站儀聯合測量具有操作簡便,靈活方便的優點,但也存在一定的不足,如,RTK易受外界環境幹擾,往往因複雜的地形或建築物遮擋而引起鎖定衛星數過少、GPS接收信号微弱、多路徑效應等因素造成精度下降[1],而全站儀測量時則要求控制點之間能夠通視,并且測距受限制,需要頻繁遷站等原因導緻作業效率低下等。

1.2基于航空攝影測量數字化測圖方法

航空攝影測量是利用搭載在航空飛行器上的航攝儀對地面連續多角度拍攝的相片,結合地面像控點和調繪資料,基于傾斜模型進行攝影測量以繪制基礎地形圖的科學技術。随着無人機遙感技術的快速發展,以無人機為載體的航空攝影測量成本逐漸降低,推動了航空攝影測量更好地為工程服務。

無人機航空攝影測量系統主要包含信息采集系統和信息處理系統(見圖2)。信息采集系統分為無人機遙感平台、地面控制系統和飛行控制系統;信息處理系統包括圖像處理系統、空中三角測量系統和數字立體測圖系統。較之于野外實地測量方法,無人機航空攝影測量可很大程度減少外業工作量,提高作業效率,降低勞動強度,減少生産成本[2],同時能夠減少天氣狀況對外業工作的影響。此外,采用無人機航攝還能制作三維傾斜模型和正射影像,提供更為直觀的基礎輔助資料。然而,在實際的數字化測圖應用過程中也有一些不可避免缺點,比如無人機專業設備昂貴、需要航攝空域申請審批、林區無法拍攝到地面和電線杆路燈不易定位等問題。

圖2無人機航空攝影測量系統組成

1.3基于高分辨率衛星立體像對的數字化測圖方法

衛星立體像對指的是傳感器在同一時間對同一地區在不同角度拍攝的一對遙感影像(見圖3),一般有前後視或三線陣兩種,像對的重疊度至少為60%左右。基于衛星立體像對的數字化測圖是指利用研究區衛星立體像對建立平面、高程測量控制網,通過外業控制測量對衛星影像上無法判讀的地物、地名等進行實地調繪,最終獲得基礎地形圖的科學技術。高分辨率衛星的相繼發射為基礎地形圖測圖提供了新的數據保障,相對野外實地測量及航空攝影測量方法,衛星立體遙感影像具有獲取周期短、影像覆蓋範圍廣、可實現全天候數據獲取等優勢[3]。同時由于高分辨率的衛星系統穩定性強,具有高精度的星曆和姿态參數,其地面控制點數量較少的情況下仍可獲得較高的定位精度,并且高分辨率衛星遙感不受測區面積限制,也無需過多考慮當地的天氣、地形等情況,能極大地減少工作量,提高工作效率,縮短測圖周期,因而基于高分辨率衛星立體像對的數字化測圖方法在當前的基于高分辨率衛星立體像對的數字化測圖中應用較為廣泛。

圖3衛星立體像對成像示意圖

表1中小比例尺地形圖數字化測圖方法比較

2、中小比例尺衛片測圖方法

圖4基于高分辨率衛星立體像對的中小比例尺測圖工藝流程圖

基于高分辨率衛星遙感立體影像,應用數字攝影測量系統進行中小比例尺衛星立體測圖過程主要分為以下步驟:研究區衛星影像的選取;外業像控點測量及像片調繪;衛星影像處理及立體數據采集;成果整理和分析等。基于高分辨率衛星立體像對的中小比例尺地形圖測圖工藝流程如圖4所示。

2.1測區内立體像對選取

在基于高分辨率衛星立體像對的數字化測圖中,選擇适宜的立體像對數據對于不同比例尺地形圖的繪制至關重要。影響數字化測圖比例尺的因素包括立體影像的基高比、空間分辨率和影像上地物的辨别能力等[4]。由于高分辨率遙感影像的基高比越來越接近航空影像的水平,而且影像分辨率可決定地面物體辨别能力的大小,所以影像空間分辨率成為影響成圖比例尺的主要因素。根據影像空間分辨率不小于制圖比例尺的原則,可以得到如下關系式:

M=R/ε(1)

其中,M為制圖比例尺分母;R為影像空間分辨率;ε為人眼的分辨率,通常人眼分辨率極限為0.1mm。因此,在前人研究的基礎上[5],我們将ε取值為0.1mm進行讨論,得出成圖比例尺與遙感影像分辨率的關系如表2所示。

表2成圖比例尺與遙感影像分辨率的關系(ε=0.1mm)

2.2衛星影像外業控制測量及調繪

外業控制測量主要包括像控點的布設;像控點精确坐标測量;像片調繪等[6]。其中,像控點布設及測量方案為:

像控點盡量分布在各個影像的四角附近,各個影像的像控點不少于4點,為了保證像控點判别的正确性,每個像控點均采用雙點方案。

像控點盡量分布在影像重疊區域中線附近,并要充分考慮衛星影像的時相差異。

采用雙頻GPS接收機靜态測量觀測模式,精确計算像控點的XYZ坐标,像控點的三維坐标中誤差均應滿足規範要求。

像片調繪重點主要有居民地名稱、房屋層次屬性、道路屬性、河流湖泊屬性、電力線、通訊線和植被類型等信息。

2.3衛星影像處理及立體數據采集

衛星影像處理及立體數據采集包括相對定向(核線重采樣)、絕對定向、DEM的生成、矢量數據的采集和外業調繪資料的展繪等,空中三角測量一般采用inpho、VirtuoZo等軟件進行處理,矢量數據采集需要使用基于腳盤、手輪、立體眼鏡、3D輸入盒、立體顯示器和攝影測量工作站等立體測圖系統。首先分别對測區内立體像對的左右影像進行數據預處理,經大氣校正、幾何校正、空間配準等操作,将左影像和右影像統一在相同的投影及坐标系下,并盡可能的消除圖像獲取過程中産生的變形、扭曲、模糊和噪音的糾正。

立體像對的相對定向主要是結合影像的RPC校正文件,依據核線原理對立體像對沿核線方向進行重采樣生産核線影像,影像的信息量和屬性保持不變,但要求出模型在地面坐标系中的絕對位置,還需要将其坐标轉化為地面參考坐标,其中需要使用外業測量的像控點坐标,該過程就是絕對定向。基于高分辨率衛星立體像對模型和控制點數據,一方面獲得表示地面特征空間分布的情況的數字地面模型;另一方面通過立體測圖系統進行矢量數據采集。利用檢查點成果對采集的矢量數據做精度評價,若結果不符合生産的精度要求則重新進行矢量數據采集,直至符合精度要求為至。DTM是要素的平面坐标(x,y)和其他屬性的數據集合,将高程z作為此屬性,生成數字高程模型。

2.4成果整理和分析

結合外業調繪資料,對采集的矢量數據進行編輯整飾,生成數字線劃圖(DigitalLineGraphic,DLG)。DLG是以點、線、面形式或地圖特定圖形符号形式,表達地形要素的空間矢量數據集,圖形的輸出格式為矢量,任意縮放均不變形。最終,利用生成的DEM及DLG,按照标準的制圖規範生産矢量地形圖。

3、提高精度若幹建議

基于高分辨率衛星立體像對的數字化測圖方法具有結果準确,操作靈活方便,工作效率高,測制周期短等優勢,與傳統的測圖方法相比,省時省力成本低,已成為當前的中小比例尺地形圖數字化測圖的主流趨勢。現結合實際項目生産經驗提出以下幾點建議,以期對中小比例尺地形圖衛片測圖精度提高有所幫助:

3.1提高空三精度

立體模型的好壞主要取決于空三加密的精度,因此在平差運算時要最大限度的減少差值,而不能僅僅滿足于符合限差要求;此外,控制點在布設時也應合理的安排在測區範圍内,并要确保點位精度。

3.2提高立體采集精度

矢量數據采集時,點狀地物要盡量在正射視角中采集其根部,依比例尺的線狀地物采集地物的範圍線,不依比例尺的線狀地物要盡量采集地物的中心線[7],采集房屋面時應盡量沿着外牆繪制邊線。

3.3最大限度控制人為因素

基于高分辨率衛星立體像對的數字化測圖需要人機交互來完成,因此作業人員的業務能力和經驗是至關重要的。為确保測圖質量,需要對作業人員進行軟件操作和理論知識培訓交流,以可能地減少人為因素對成果質量的影響。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!