基于ADS40的三維數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)研究

楊宇青

摘 要：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化所需的三維地理信息數(shù)據(jù)一般從數(shù)字地形圖中提取，再以外業(yè)測(cè)量補(bǔ)充，周期長、效率低，只能滿足變化程度不大，且房屋稀少的區(qū)域，不適用于大中型城市。該文探討基于ADS40數(shù)字航攝技術(shù)，快速獲取移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化計(jì)算所需三維地理信息數(shù)據(jù)的技術(shù)方法和流程。該技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施中得到有效的檢驗(yàn)，對(duì)同類項(xiàng)目的實(shí)施有著良好的借鑒作用。相信隨著移動(dòng)通信業(yè)的發(fā)展以及ADS40數(shù)字航攝技術(shù)應(yīng)用的日漸成熟，這種技術(shù)將有更大的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：三維地理信息數(shù)據(jù) ADS40數(shù)字航攝技術(shù) 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化 研究

中圖分類號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0014-02

隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，運(yùn)營企業(yè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部門采用先進(jìn)的技術(shù)手段，合理確定各網(wǎng)元設(shè)備的容量比例，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)規(guī)劃、優(yōu)化和合理設(shè)計(jì)。精確的地形高度、地面用途種類等對(duì)移動(dòng)通信電波傳播有影響的三維地理信息是進(jìn)行覆蓋預(yù)測(cè)、干擾分析以及頻率規(guī)劃計(jì)算必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化所需的三維地理信息數(shù)據(jù)一般從數(shù)字地形圖中提取，再以外業(yè)測(cè)量補(bǔ)充，周期長、效率低，只能滿足變化程度不大，且房屋稀少的區(qū)域，不適用于大中型城市。而我國大中型城市近年來投入巨大的資源開展了航空攝影測(cè)量工作，成果已廣泛應(yīng)用于城市管理的各個(gè)領(lǐng)域，如何有效二次應(yīng)用航空攝影測(cè)量成果，快速獲取范圍廣、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、精度高的三維地理信息數(shù)據(jù)，解決大中城市移動(dòng)通信領(lǐng)域?qū)θS地理信息的需要，是一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。

該文基于項(xiàng)目實(shí)踐，探討基于ADS40數(shù)字航空攝影測(cè)量，生產(chǎn)或修測(cè)基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)并獲取建筑高度數(shù)據(jù)，按照精度規(guī)格（采樣間隔）提取移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化所需的三維地理信息的技術(shù)方法和流程。

1 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化所需的三維地理信息數(shù)據(jù)

無線信號(hào)的傳播對(duì)地理環(huán)境有著極強(qiáng)的依賴性，各種網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化軟件在進(jìn)行計(jì)算時(shí)所需的三維地理信息數(shù)據(jù)包括地形高度、地面用途類型、建筑群空間分布模型、線狀地物模型，以上數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)測(cè)繪4D產(chǎn)品（DEM，DLG，DOM，DRG）的關(guān)系如下。

（1）地形高度數(shù)據(jù)，由數(shù)字高程模型（DEM）直接提取。（2）地面用途類型數(shù)據(jù)，由數(shù)字線劃地形圖（DLG）中的地物類型面數(shù)據(jù)提取。（3）建筑群空間分布模型數(shù)據(jù)，是大中型城市網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化計(jì)算中非常重要的一種數(shù)據(jù)類型，是描述建筑物的平面位置和高度的數(shù)據(jù)，由數(shù)字線劃地形圖（DLG）中的建筑面數(shù)據(jù)以及建筑高度數(shù)據(jù)提取。（4）線狀地物模型數(shù)據(jù)，是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化時(shí)考慮的補(bǔ)充要素，由數(shù)字線劃地形圖（DLG）直接提取。

2 ADS40數(shù)字航攝技術(shù)

ADS40數(shù)字航攝技術(shù)是當(dāng)今較為先進(jìn)的攝影測(cè)量技術(shù)。ADS40是一種能夠同時(shí)獲得立體影像和彩色多光譜影像的多功能、多線陣的數(shù)字CCD推掃式航空遙感傳感器。ADS40采用高分辨率線陣列CCD探測(cè)元件，鏡頭采用中心垂直投影設(shè)計(jì)，焦平面的3個(gè)全色波段陣列構(gòu)成了對(duì)地面的前視、下視和后視成像，所有目標(biāo)在3個(gè)全色掃描條帶分別記錄，能直接生成3個(gè)立體像對(duì)；R、G、B和近紅外波段陣列安置在全色陣列之間，通過三色分色鏡記錄目標(biāo)的多光譜信息。ADS40航空攝影時(shí)，傳感器采用推掃式成像原理，7個(gè)通道同時(shí)對(duì)地面連續(xù)采樣，同時(shí)獲取地面目標(biāo)的全色影像和多光譜影像，經(jīng)過航測(cè)內(nèi)業(yè)處理，糾正影像扭曲快速得到大面積精度高的L1級(jí)立體影像數(shù)據(jù)?；谶@種精度高的立體影像數(shù)據(jù)，能快速地制作出4D產(chǎn)品（DEM，DLG，DOM，DRG）。

3 移動(dòng)通信應(yīng)用所需三維地理信息數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)流程

綜上分析，基于ADS40數(shù)字航空攝影快速獲取移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化所需的三維地理信息的技術(shù)流程是：以ADS40航空攝影得到高精度的L1級(jí)立體影像數(shù)據(jù)，生產(chǎn)或修測(cè)特定的基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品，具體是數(shù)字高程模型（DEM）、1∶2000數(shù)字線劃地形圖（DLG），并測(cè)量房屋面高度，通過程序按照精度規(guī)格（采樣間隔）讀取DEM和DLG數(shù)據(jù)，提取地面用途類型、線狀地物類型和地形、建筑的高度值。

3.1 生產(chǎn)或修測(cè)數(shù)值高程模型（DEM）

首先建立與航攝影像相同坐標(biāo)系統(tǒng)的5米格網(wǎng)的離散點(diǎn)ASC文件，再把ASC文件導(dǎo)入到Leica Photogrammetry Suite 9.1軟件，在立體環(huán)境下對(duì)各個(gè)離散點(diǎn)的高度進(jìn)行測(cè)制（如圖2）。把測(cè)制完成的具有真實(shí)高程值的離散點(diǎn)轉(zhuǎn)換到移動(dòng)通信應(yīng)用的WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，存儲(chǔ)為ASC、DEM、IMG等數(shù)字高程模型通用格式。數(shù)字高程模型（DEM）為5 m格網(wǎng)，平面精度0.4 m、平地高程精度0.4 m、山地高程精度0.55 m，滿足移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化計(jì)算的精度要求。

3.2 繪制或更新1：2000數(shù)字線劃地形圖（DLG）

ADS40數(shù)字航攝獲取的影像數(shù)據(jù)真實(shí)直觀的反映出各種地物影像，導(dǎo)入在Leica Photogrammetry Suite 9.1軟件PRO600模塊，在立體環(huán)境下全內(nèi)業(yè)完成的線劃地形圖的繪制或更新（如圖3）。把繪制完成的線劃地形圖轉(zhuǎn)換到移動(dòng)通信應(yīng)用的WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，存儲(chǔ)為DGN格式，精度達(dá)到1∶2000地形圖的標(biāo)準(zhǔn)，即平面精度0.2米，滿足移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化計(jì)算的精度要求。

3.3 測(cè)量房屋面高度

從1∶2000數(shù)字線劃地形圖中提取房屋面數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為與航攝影像相同坐標(biāo)系統(tǒng)的DGN數(shù)據(jù)，將房屋面DGN數(shù)據(jù)加載到Leica Photogrammetry Suite 9.1軟件下的PRO600模塊，在立體環(huán)境下測(cè)量每個(gè)房屋面的屋頂高程與地基高程，計(jì)算其差值作為對(duì)應(yīng)房屋面的高度，記錄為帶標(biāo)注的點(diǎn)數(shù)據(jù)，再賦予到房屋面數(shù)據(jù)的建筑物高度字段中。

具有實(shí)際高度信息的1∶2000數(shù)字線劃地形圖房屋面描述了建筑的平面和高度，形成建筑群空間分布模型（BDM），該模型疊合數(shù)字高程模型（DEM）表達(dá)了城市三維空間形態(tài)（如圖4）。

3.4 提取移動(dòng)通信應(yīng)用所需三維地理信息數(shù)據(jù)

高精度的數(shù)字高程模型（DEM）、1：2000數(shù)字線劃地形圖（DLG）、建筑群空間分布模型（BDM），準(zhǔn)確定義了城市的地物地貌的實(shí)際分布，保證了計(jì)算的準(zhǔn)確性和確定性。下一步則需要針對(duì)具體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化軟件的要求進(jìn)行三維空間信息的提取，以下為基本思路。

（1）數(shù)據(jù)疊合：WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下，把計(jì)算網(wǎng)格與DLG、DEM、BDM疊合。（2）地物類型（地面用途類型）編碼：通過程序計(jì)算，網(wǎng)格點(diǎn)是否落在DLG的用地類型面和線狀地物面上，應(yīng)用不同的用地類或地物類型給予不同的編碼記錄（例如：道路1、水系2、建筑3……）。（3）地形高度和建筑高度獲?。和ㄟ^程序計(jì)算，判斷編碼記錄是否為建筑編碼，非建筑編碼則查出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的DEM高程值作記錄；是建筑編碼，則查出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的DEM和BDM，記錄該點(diǎn)的DEM高程與建筑高度之和。

4 結(jié)語

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，三維地理信息數(shù)據(jù)在建立移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中具有不可替代的重要作用。本文結(jié)合我國大中型城市近年來大力開展的航空攝影測(cè)量工作的實(shí)際，提出的基于ADS40數(shù)字航攝技術(shù)獲取移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化計(jì)算使用三維地理信息數(shù)據(jù)的技術(shù)方法與流程，該技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施中得到有效的檢驗(yàn)，對(duì)同類項(xiàng)目的實(shí)施有著良好的借鑒作用。相信隨著移動(dòng)通信業(yè)的發(fā)展以及ADS40數(shù)字航攝技術(shù)應(yīng)用的日漸成熟，這種技術(shù)將有更大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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