基于ADS40的三維數(shù)據(jù)測量技術(shù)研究

王心蓓

摘 要：移動通信網(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)測量補充，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。本文探討基于ADS40數(shù)字航攝技術(shù)，快速獲取移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化計算所需三維地理信息數(shù)據(jù)的技術(shù)方法和流程。

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

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1 引言

隨著移動通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展， 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大， 運營企業(yè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部門采用先進的技術(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，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的科學規(guī)劃、優(yōu)化和合理設(shè)計。精確的地形高度、地面用途種類等對移動通信電波傳播有影響的三維地理信息是進行覆蓋預(yù)測、干擾分析以及頻率規(guī)劃計算必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

移動通信網(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)測量補充，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量工作，成果已廣泛應(yīng)用于城市管理的各個領(lǐng)域，如何有效二次應(yīng)用航空攝影測量成果，快速獲取范圍廣、現(xiàn)勢性強、精度高的三維地理信息數(shù)據(jù)，解決大中城市移動通信領(lǐng)域?qū)θS地理信息的需要，是一個具有現(xiàn)實意義的課題。

本文基于項目實踐，探討基于ADS40數(shù)字航空攝影測量，生產(chǎn)或修測基礎(chǔ)測繪數(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。

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

無線信號的傳播對地理環(huán)境有著極強的依賴性，各種網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化軟件在進行計算時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)，是移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化時考慮的補充要素，由數(shù)字線劃地形圖（DLG）直接提取。

圖1 技術(shù)流程總圖

3 ADS40數(shù)字航攝技術(shù)

ADS40數(shù)字航攝技術(shù)是當今較為先進的攝影測量技術(shù)。ADS40是一種能夠同時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探測元件，鏡頭采用中心垂直投影設(shè)計，焦平面的3個全色波段陣列構(gòu)成了對地面的前視、下視和后視成像，所有目標在3個全色掃描條帶分別記錄，能直接生成3個立體像對；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的多光譜信息。ADS40航空攝影時，傳感器采用推掃式成像原理，7個通道同時對地面連續(xù)采樣，同時獲取地面目標的全色影像和多光譜影像，經(jīng)過航測內(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）。

4移動通信應(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級立體影像數(shù)據(jù)，生產(chǎn)或修測特定的基礎(chǔ)測繪產(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。

4.1 生產(chǎn)或修測數(shù)值高程模型（DEM）

首先建立與航攝影像相同坐標系統(tǒng)的5米格網(wǎng)的離散點ASC文件，再把ASC文件導(dǎo)入到Leica Photogrammetry Suite 9.1軟件，在立體環(huán)境下對各個離散點的高度進行測制（如圖2）。把測制完成的具有真實高程值的離散點轉(zhuǎn)換到移動通信應(yīng)用的WGS84坐標系統(tǒng)，存儲為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米格網(wǎng)，平面精度0.4米、平地高程精度0.4米、山地高程精度0.55米，滿足移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化計算的精度要求。

4.2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)換到移動通信應(yīng)用的WGS84坐標系統(tǒng)，存儲為DGN格式，精度達到1：2000地形圖的標準，即平面精度0.2米，滿足移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化計算的精度要求。

4.3 測量房屋面高度

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)境下測量每個房屋面的屋頂高程與地基高程，計算其差值作為對應(yīng)房屋面的高度，記錄為帶標注的點數(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）表達了城市三維空間形態(tài)（如圖4）。

圖2 Leica Photogrammetry Suite 9.1立體環(huán)境 圖3 立體環(huán)境下線劃地形圖的繪制或更新

圖4 城市三維空間形態(tài)

4.4提取移動通信應(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），準確定義了城市的地物地貌的實際分布，保證了計算的準確性和確定性。下一步則需要針對具體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化軟件的要求進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坐標系統(tǒng)下，把計算網(wǎng)格與DLG、DEM、BDM疊合。

（2） 地物類型（地面用途類型）編碼：通過程序計算，網(wǎng)格點是否落在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^程序計算，判斷編碼記錄是否為建筑編碼，非建筑編碼則查出對應(yīng)點的DEM高程值作記錄；是建筑編碼，則查出對應(yīng)點的DEM和BDM，記錄該點的DEM高程與建筑高度之和。

5總結(jié)

隨著移動通信網(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量工作的實際，提出的基于ADS40數(shù)字航攝技術(shù)獲取移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化計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)在項目實施中得到有效的檢驗，對同類項目的實施有著良好的借鑒作用。相信隨著移動通信業(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

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