利用1：1万地形图进行修测生产4D产品作业方法探讨

郑利勤
（广西航空遥感测绘院）

　　目前，广西测绘局的l：1万地形图更新已由模拟生产逐步转向数字高程模型DEN、数字正射影像图DOM、数字核心要素线划图DLG和数字栅格地图DRG生产。在计划更新的图幅中，不少是七八十年代航测内业利用精密立体测图仪测制的，加密也多是利用区域网平差法完成，成图手段和精度满足现行规范的要求。充分利用这些已有的资料来进行地形图更新，可以弥补现有全数字摄影测量系统设备之不足，和避免造成数字化生产滞后的问题。
　　利用1：1万地形图生产DEM，已在建立我国七大江河流域1：1万数字高程模型DEM中得以应用。地面上的地物、地貌无时不在发生变化，尤其是改革开放以来变化更大。如何将地貌的变化反映到已有的1：1万地形图上，生成数字高程模型DEM、数字正射影像图DOM，并结合地物的更新修测生成数字线划图DLG、数字栅格地图DRG，是航测内业数字化生产需要解决的问题。
　　1 技术方案选择
　　利用1：l万地形图对地貌进行局部修测生产4D产品，主要有两种方法。
　　1.1 方法一
　　做法是：在用解析测图仪或机助测图仪进行地物修测或重测的同时，对局部变化的地貌进行修测，并将其输出DXF格式矢量文件；在用矢量化文件Geoscan对己有地形图地貌版矢量化时，将DXF格式矢量软件导入并接边，利用后续软件生成DEM、DOM、DLG、DRG。
　　直接在仪器上获取局部修测地貌的矢量，这种方法较简单，但要求作业员有丰富的经验，要能准确地判读出地貌变化并采集下来。另外，新老地貌在矢量化时接边，没有立体模型可参考，有一定困难，有时会产生错误，如果地貌修测的范围较大，甚至会造成图面曲线紊乱出错，故本法还不大成熟，还有待完善。
　　1.2 方法二
　　做法是：将1：1万地形图地貌版翻晒二底图并进行展点，在利用常规精密立体测图仪对变化地貌进行修测的同时接边，对修测的局部地貌进行清绘，用Geoscan软件进行矢量化采集，生成DEM、DOM；利用解析测图仪、机助测图仪进行地物修测或重测，或在Autocad软件下以正射影像图为底图进行地物修测，也可以在一些矢量化软件下，如Geoscan，以正射影像图为底图进行地物修测，编辑生成DLG、DRG。
　　这种作业方法工序虽多，但由于是以二底图为底图进行变化地貌修测，直观且不易错漏；新老地貌接边也是在仪器上的立体模型内完成，确保了接边的准确性。本法还发挥了一些已被淘汰的精侧仪的作用，利用软件进行地物要索采集，在全数字摄影测量系统设备和解析测图仪不足的情况下，不失为一种较为实用的作业方案。
　　2 作业方法与技术关键
　　2.1 局部查化地貌的修测
　　作业顺序大致如下。
　　（1）利用新航片与地形图对照，判断并在图上标明大面积地貌变化处，例如新建高速公路、铁路及周边。
　　（2）翻晒二底图时，对较大面积的地貌变化进行遮挡，使其在翻晒出的二底图上成为空白，以便进行修测。
　　（3）加密成果应归化到与原1：1万地形图相同的坐标、高程系之中。
　　（4）量测二底图图边长，在确认其精度符合要求后再展绘控制点、加密点。
　　（5）在精密立体测图仪上进行局部变化地貌的修测。
　　内定向、相对定向和绝对定向按《1：5000、1：10000航测内业规范》执行。
　　作业时，不仅要对地貌变化面积较大的二底图空白处进行修测，也应对小面积的地貌变化进行修测；在仪器内按立体模型进行新老地貌接边，读取高程点，接边限差按规范执行；要对图幅内的所有水系进行重测，并读取封闭水涯线高程。其中，关键是新老地貌的接边必须在仪器上立体模型内处理好，同时还应注意水涯线与等高线的套合。
　　2.2 矢且化采集
　　（1）预处理内容包括：对二底图修测部份的等高线、高程点及所有水涯线进行清绘；对图上所有问题和不连续等高线进行技术处理，同时注意与邻幅的接边；对1954年北京坐标系的图幅进行抄边。
　　（2）对经预处理后的二底图地貌版及原图地物版进行扫描。
　　（3）定向与几何校正：利用平移到1980西安坐标系的原图图廓点，对原图地物版及二底图地貌进行定向，定向误差应不大于1m。对图廓尺寸超限的图幅，利用Geoimage软件进行逐格网精纠正。
　　（4）矢量数据的采集与高程赋值
　　矢量数据采集时，各类要素的分类代码按《1：5000、1：10000、1：25000、1：50000、1：100000地形图要素分类与代码》执行。要将原图地物版上采集的高程点套叠到修测后的地貌版二底图上；封闭水域按仪器测出的水涯线高程赋值；高程为1956年黄海高程系的图幅，等高线、高程点的高程按原图赋值。
　　矢量化采集的关键是把地物版上的高程点的套叠到地貌版上。采集时须先采集地物版上的高程点，然后删去定向后地貌版空的矢量文件，将已采集了高程点的地物版矢量文件改成与被删去的地貌版矢量文件同名，高程点就套叠到地貌版上，再按规定的图层和代码对地貌版进行矢量化采集。其时一定要设置合适的参数。
　　2.3 DEM的编辑与生产
　　利用GeoTin软件进行DEM的编辑与生成通过加改正数，使生成的DEM高程归划为1985国家高程基准，同时每幅图都导入加密的28个检测点，客观地检测和评价DEM的精度。
　　生成DEM的关键是1956年黄海高程系转1985国家高程基准加改正数的时机，应在原矢量生成DEM，然后内插等高线再与原矢量套叠检查，确认无误后再加改正数。
　　2.4 利用单片微分纠正软件Photomap生成数字正射影像图DOM
　　（1）对航摄负片进行扫描。考虑到扫描后的像片还要用来进行电算加密（自动空三）或其他用途，扫描分辨率定为25μm。
　　（2）按规定格式建立相机参数和控制点坐标文件。
　　（3）导人图幅的DEM。
　　（4）进行内定向和空间后方交会，建立像片控制点与地面控制点坐标间关系，利用DEM进行内插计算，生成单片正射影像图。
　　（5）单片正射影像拼接，裁切生成图幅数字正射影像。 单片微分纠正生成正射影像的关键是空间后方交会的计算精度，它直接影响到正射影像图以及片与片间的接边质量，若其超限，就会出现线状地物错位超限，接边处影像模糊等现象。
　　控制点空间后方交会限差按下表，就能达到成图要求。

　　若片与片接边处仍有小范围影像模糊，可利用生成的单片正射影像，在Photoshop软件内进行正射影像修补。
　　2.5 修测图幅地物要素的采集
　　目前1：l万地形图更新地物都是全部重采集，常规的方法是在解析测图仪或机助测图仪上进行，在Microstation平台上，根据图式规范要求和地图要素分类代码建立相应的符号库和线型库，编辑获取数字线划图DLG。现在有许多软件都能以正射影像图为底图进行地物要素采集。
　　（1）利用Autocad软件进行地物要素采集
　　Autocad软件具有强大的矢量编辑功能，对Autocad软件进行二次开发，根据图式规范要求建立相应的符号库和线型库，以正射影像图为底图，按不同的图层对地物要素进行采集，编辑生成DLG。
　　用Autocad软件采集地物要索的关键是插入正射影像图时，如何确定正射影像图的起点坐标和比例因子。我们知道，1：1万地形图是按梯形分幅，而栅格图像只能按矩形显示，尽管正射影像是按内廓线裁切，得到的图像仍是矩形，而这个矩形为内图廓线的最大外切矩形，只不过内图廓线以外填充为白色。因而，我们可以定义正射影像的起点坐标为图幅图廓点最小东坐标和最小北坐标，比例因子为最大东坐标与最小东坐标之差。接下来，就可以正射影像为底图，按大地坐标分层采集地物。
　　（2）利用矢量化软件Geoscan进行地物要素采集
　　Geoscan是一种专门的矢量化软件，以往我们都是以地形图为底图进行矢量化采集，其实，只要将正射影像图转换为TIFF格式或BMP格式，就可以正射影像图为底图进行地物要素的采集。矢量以DXF格式输出，在Autocad软件上编辑获取DLG。Geoscan软件也有影像的放大倍数固定，不能对影像进行任意放大的局限性。
　　2.6 数字线划图DLG的编辑与生成
　　在Autocad软件下将图幅的地物要素与地貌要素进行叠置，按现行图式规范要求以及数字化地形图分层代码对各类地形要素进行编辑，获取数字线划图DLG。
　　2.7 复合影像地图的制作
　　所谓复合影像地图就是数字正射影像图上叠置必要的地形图要素。可以将数字正射影像图导人Gorel DRAw软件，然后从DLG内将必要的地物、地貌要素导人Gorel DRAw，再进行适当的编辑，就获得了所需的复合影像地图。
　　2.8 数字栅格地图DRG的生成
　　（1）用绘图仪回放数字线划图DLG，对数字线划图DLG进行扫描，获取数字栅格地图DRG。
　　（2）将数字线划图DLG以DXF格式输出，再导人Gorel DRAw软件，以卫Tiff或BMP格式导出，就可获得数字栅格地图DRG。
　　至此，我们已经完成了利用l：1万地形图修测生产4D产品的整个作业过程、过程中使用的软件较多，不同的软件对数据格式的要求不同，值得注意的是，如果数据格式不符合要求，就会造成软件无法使用。
　　3 结束语
　　利用1：1万地形图进行局部修测生产4D产品，使用的软件较多，但这些软件都为中文版本，只要技术人员作适当的二次开发，生产人员还是比较容易掌握的。这些软件价格适中，这对于绝大多数作业人员年龄老化、知识老化，生产经费不足的生产单位，是其实现航测生产由常规手段向数字化生产转轨的途径。笔者认为，全数字摄影测量系统是基础测绘1：1万更新的一条腿，利用L1万地形图进行局部修侧生产4D产品是另一条腿，有了这两条腿，在基础测绘1：1万更新的道路上，我们将能走得更稳，更快。