邵紅霞，劉華嬌，厲芳婷

（1.湖北省航測遙感院，武漢 湖北 430074）

二次定向在航測內(nèi)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

邵紅霞1，劉華嬌1，厲芳婷1

（1.湖北省航測遙感院，武漢 湖北 430074）

在信息化測繪生產(chǎn)中，提高生產(chǎn)效率、縮短更新周期已成為急需解決的問題。航測內(nèi)業(yè)進(jìn)行立體測圖生產(chǎn)時，需要空三加密成果用于立體測圖等后續(xù)工作。但由于項(xiàng)目時間緊迫，外業(yè)像控測量需要一定的時間。介紹Mapmarix軟件的二次定向功能，提供了一種沒有外業(yè)控制點(diǎn)或基于粗略的空三成果先進(jìn)行立體測圖，待獲取正確的空三成果再對矢量文件進(jìn)行糾正的方法，并在實(shí)際生產(chǎn)中證實(shí)該方法的可行性。

信息化測繪；立體測圖；二次定向；航測內(nèi)業(yè)

地形圖作為國家測繪的最基本圖件，是開展國土資源調(diào)查和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等的重要依據(jù)。一幅地形圖的獲得通常需要通過航空攝影、外業(yè)控制、空三加密、立體測圖、4D產(chǎn)品生產(chǎn)等過程。一個測區(qū)開始作業(yè)時，外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)和成果的取得往往是一個測區(qū)地圖數(shù)據(jù)精度的保證[1]，但外業(yè)像控目前是自動化程度較低的工序，每個控制點(diǎn)的測量需要外業(yè)人員到達(dá)實(shí)地，需要一定的時間周期。

為了提高生產(chǎn)效率，利用二次定向方法，可以使航測內(nèi)外業(yè)同時進(jìn)行。內(nèi)業(yè)人員在沒有像控成果的條件下，直接利用影像資料、相機(jī)文件，先進(jìn)行空三軟件的自由網(wǎng)空三，完成內(nèi)定向、相對定向，再進(jìn)入全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)完成模型核線采集，然后基于模型坐標(biāo)進(jìn)行立體測圖，得到矢量文件[2]（*.gdb，*.fdb）；或者相對定向后利用已有的控制數(shù)據(jù)，得到一個粗略的空三結(jié)果（不考慮精度問題），然后進(jìn)行立體測圖。待外業(yè)像控完成以后，對原空三成果進(jìn)行正確的絕對定向，獲得滿足精度要求的測圖工程，然后對舊工程中所測的矢量文件進(jìn)行二次定向，獲得正確坐標(biāo)的矢量文件。

1 二次定向的工作原理及使用流程

二次定向是基于像坐標(biāo)不變的前提，對第一次定向創(chuàng)建的工程中所生成的立體模型測得的矢量，經(jīng)過二次定向賦予正確的地理信息，將像平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)。二次定向用第一次定向所創(chuàng)建的工程（舊工程）計算出矢量數(shù)據(jù)每個節(jié)點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)，利用滿足精度要求的正確成果（新工程）生成工程的絕對定向參數(shù)，將像點(diǎn)坐標(biāo)換算到正確的大地坐標(biāo)系，然后對錯誤或粗略的定向成果（矢量），重新定向恢復(fù)到新的定向成果對應(yīng)的物方坐標(biāo)系中，使得矢量數(shù)據(jù)成為可以被利用的滿足精度要求的成果[3]。具體生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 二次定向方法流程圖

二次定向方法的主要工作流程包括：

1）首先對空三加密分區(qū)進(jìn)行內(nèi)定向和相對定向；

2）利用歷史資料或者少量控制點(diǎn)對相對定向成果進(jìn)行第一次絕對定向；

3）絕對定向后的空三加密分區(qū)進(jìn)行立體測圖的矢量數(shù)據(jù)采集；

4）利用外業(yè)像控測量成果對原空三加密分區(qū)進(jìn)行絕對定向；

5）新舊兩個空三加密成果進(jìn)行二次定向，并將立體測圖的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行二次定向；

6）最終獲得要求的坐標(biāo)系統(tǒng)下的矢量數(shù)據(jù)。

2 二次定向在生產(chǎn)中若干問題的探討

1）保持原相對定向結(jié)果的完整性。舊測圖工程（需要二次定向的工程）產(chǎn)生后，無論測圖是否完成，首先對舊工程文件備份。在相對定向的基礎(chǔ)上測圖，依賴于相對定向的結(jié)果及核線影像，所以在相對定向基礎(chǔ)上測圖時應(yīng)注意在測圖過程中或測圖完成后不能破壞原來相對定向的結(jié)果，保持其完整性。其中可能破壞相對定向結(jié)果的操作主要有：工程中存在連續(xù)的幾張影像時，處理完其中一個像對后，對于相鄰另外一個像對，由于共用一張影像可能會破壞上一模型的相對定向結(jié)果；或者在本模型中加入了控制點(diǎn)或像點(diǎn)后也可能會對相對定向結(jié)果產(chǎn)生影響。

2）不能重新定義核線范圍并采集核線。第一次定向完成（可能是相對定向或錯誤的絕對定向），經(jīng)過定義核線范圍和采集模型核線，然后進(jìn)行測圖。在二次定向前不能重新定義核線范圍并重采核線，不能加入或刪除任何一個同名點(diǎn)，也不能更改原相對定向中同名點(diǎn)點(diǎn)位。像平面坐標(biāo)是二次定向時的坐標(biāo)對照依據(jù)，目的是為了保證采集矢量時的核線影像與二次定向時的核線影像一致，即要保證核線影像的像平面坐標(biāo)一致（像素坐標(biāo)一致）。像平面坐標(biāo)是二次定向時的坐標(biāo)對照依據(jù)。

3）采集矢量數(shù)據(jù)時，于二次定向完成后進(jìn)行等高線的采集。二次定向的原理是將物方坐標(biāo)的矢量經(jīng)過伸縮、平移和旋轉(zhuǎn)，套合到正確的物方坐標(biāo)系中，會引起矢量數(shù)據(jù)平面（X，Y）和高程Z值發(fā)生變化。對于等高線之外的其他要素的采集沒有任何影響，但等高線是等值線，每條等高線上各點(diǎn)的Z值都相等，二次定向會使已經(jīng)采集的等高線在新的工程中失去其原有的意義。

3 二次定向方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

二次定向方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛，具體應(yīng)用以安陸測區(qū)為例。該測區(qū)位于安陸城區(qū)，測區(qū)地形以平地和丘陵為主，要求成圖比例尺1∶1 000。分析整個測區(qū)，居民地類、水系、道路等要素占整個圖幅負(fù)載的70%以上，項(xiàng)目生產(chǎn)周期要求較短。本測區(qū)先利用已有歷史資料選取幾個控制點(diǎn)，進(jìn)行粗略空三。由于大地核線比模型核線立體視覺效果明顯，所以實(shí)際操作中額外采用一次絕對定向，賦予工程一個無需精度的大地坐標(biāo)的方法，進(jìn)入立體測圖，內(nèi)業(yè)人員可以先對居民地等非地貌類型地物進(jìn)行采集。同時，外業(yè)測量像控點(diǎn)同步進(jìn)行。在立體測圖地物部分即將完成的同時，外業(yè)像控完成。然后利用新的滿足規(guī)范要求精度的空三成果提供以下工序，此時可進(jìn)行二次定向操作。操作步驟如下：

1）將二次定向前采集的矢量123．gdb和工程文件anlu1000．xml拷貝出來作為舊工程。

2）利用空三加密提供的滿足設(shè)計精度要求的空三成果對原始工程進(jìn)行絕對定向，生成新的工程文件anlu1000m．xml。

3）依照舊工程中矢量文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在新工程中同樣添加之前采集的矢量文件123．gdb及其所用相關(guān)像對（如圖2所示）。從圖中可以看出，二次定向的新舊工程結(jié)構(gòu)完全一樣。

4）啟動Feature One，點(diǎn)擊“工具”菜單下的“二次定向”，彈出二次定向功能界面。

在舊工程欄中選定舊的工程文件anlu1000．xml，在新工程欄中指定新的工程文件anlu1000m．xml，然后矢量文件欄會自動顯示出新舊2工程下需要作二次定向的矢量文件，轉(zhuǎn)換方式選用默認(rèn)的“基于像坐標(biāo)不變”（如圖3所示），點(diǎn)擊確定，軟件將自動進(jìn)行二次定向。

圖2 新舊工程目錄結(jié)構(gòu)對比圖

圖3 二次定向界面

5）二次定向完成后，采用新工程anlu1000m．xml在Feature One中采集大地核線，觀察矢量文件是否正常，與新工程的立體是否套合，是否存在變形（查看時請更新矢量邊界范圍）。如果不存在變形，則說明二次定向成功。

6）如果矢量沒有采集完成，則在新工程下繼續(xù)采集矢量數(shù)據(jù)，此時可以根據(jù)實(shí)際需要改變相對定向和加減矢量文件下加載的立體像對。

本次安陸測區(qū)中，舊工程anlu1000．xml下采集的矢量文件123．gdb，在新工程anlu1000m．xml下打開，套合基本完整，對照《GB/T 23236-2009數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范》[4]檢查，內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)和地物點(diǎn)對附近野外控制點(diǎn)的平面中誤差為0．2，內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)、高程注記點(diǎn)和等高線對附近野外控制點(diǎn)的高程中誤差為0．26，滿足《GB T 7930-2008地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》[5]要求,二次定向成功。

4 結(jié) 語

提高工作效率，縮短更新周期成為信息化測繪的基本要求。實(shí)際工作中，常常會出現(xiàn)更新速度跟不上變化的情況。經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)，采用二次定向方法可以將野外像控的時間完全利用起來，提前進(jìn)入立體測圖階段，特別適用于等高線較少的平地和丘陵及城區(qū)等地形地貌的立體測圖工作。通過生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，這一方法在生產(chǎn)中能夠較好地解決相關(guān)問題，不僅在生產(chǎn)周期上得到滿足，也可能控制空三加密和立體測圖精度，可以在測繪生產(chǎn)中推廣和借鑒。

[1] 楊德麟．大比例尺數(shù)字測圖的原理方法與應(yīng)用[M]．北京:清華大學(xué)出版社,1998

[2] 張祖勛,張劍清．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量學(xué)[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社,1997

[3] 金為銑,楊先宏,邵鴻潮,等．?dāng)z影測量學(xué)[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社,1996

[4] GB/T 23236-2009 數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范[S]．[5] GB/T 7930-2008；1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范[S]．

[6] 于秀竹．航空攝影測量數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)流程研究[N]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2011-13-25(13)

[7] 楊航,余洋,張鑫淼．DLG數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率提升與質(zhì)量控制[J]．地理空間信息,2015(6):100-101

P231.5

B

1672-4623（2016）06-0086-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.028

邵紅霞，工程師，主要從事航測內(nèi)業(yè)生產(chǎn)工作。

2016-02-02。