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摘要:笔者基于多年从事航空摄影测量的空间数据生产经验,研究了相关生产流程及其中所涉及的关键技术,对空间数据产品的模式和基本特征进行了阐述,进而给出了基于航测的空间数据生产流程,最后重点探讨了流程中所涉及的关键技术,希望对从事相关工作的同行有实际的参考价值和借鉴意义。
关键词: 航空摄影测量数据; 生产流程;技术
Abstract: the author based on many years engaged in air photography measurement space data production experience, studies the production process and its related involved in key technology, the spatial data model and basic characteristics of the products were introduced, and then the electricity is given based on the spatial data production processes, and finally discusses the process involved in key technologies, with the hope of engaging in relevant work colleagues to have practical reference value and significance.
Keywords: aerial photography measurement data; Production process; technology
中图分类号：F204 文献标识码：A文章编号：
一、 产品
1、基本产品
根据目前基础地理空间数据生产技术发展和用户的需要,基础地理空间数据产品主要包括以下四种基本模式:数字线划图、数字正射影像图、数字栅格地图、数字高程模型。这些产品可根据需要以数字和模拟二种形式提供。根据用户的需要可形成复合产品,如数字线划图与数字正射影像图叠加可形成数字影像地形图。(1)数字线划图；(2)数字正射影像图；(3)数字高程模型；(4)数字栅格地图。
2、复合产品
(1) 数字影像地形图。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字线划图而产生的复合数字地图产品。
（2）数字影像地面模型。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字高程模型数据而产生的复合数字模型产品。
(3)数字影像专题图。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的专题矢量数据而产生的复合数字地图产品。
二、特征
1、数据格式基础地理空间数据的数据格式主要分为矢量和栅格二种,数字线划图为矢量数据集,每一地理要素分别采用点、线、面描述其几何特征,并赋予属性,同时按要素分类：分为若干数据层,提供地理信息系统做空间检索、空间分析使用。数字正射影像图、数字高程模型和数字栅格地图为栅格数据集,数据结构就是像元阵列,每个像元由行列号确定它的位置,且具有表達实体属性的类型或值的编码。矢量数据能全面地描述地表目标,可随机的进行数据选取和显示,与其它信息叠加,可进行空间分析、决策。具有严密的数据结构,数据量小,可完整地描述数据的拓扑关系,便于深层次分析,输出质量好,数据精度高,但其数据结构复杂、技术要求高。栅格数据具有数据结构简单,空间数据的叠加简便,易于进行空间分析,相对来说图形数据量大,数据和信息量受像元大小的限制。
2、基本内容
考虑到基础地理空间数据采集时间和产品的提供周期,基础地理矢量数据可分为三个层次:第一层次分为核心地形要素；第二层次为在核心地形要素的基础上,根据各地不同的需要,选取更多的其它要素(可选要素)；第三层次为全部地形图要素(全要素)。矢量数据的基本内容:大地控制测量数据(包括平面控制点、高程控制点、天文点、重力点)、水系及附属设施、建筑物及附属设施、交通运输与管线设施、境界、地表覆盖、地貌。栅格数据:DEM格网数据,格网间距5米或12.5米；DOM影像数据,地面分辨率为1米；DRG图形数据,分辨率不低于250dpi。文本数据:地名数据,含地名位置、类型、行政区划、经济信息等；元数据,说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息,是数据自身的描述信息。
三、数据生产流程及关键技术
1、资料准备
航摄资料如航摄底片、控制点资料、相关的地形图、航摄机鉴定表、航摄验收报告等应收集齐全；对影像质量、飞行质量和控制点质量应进行分析,检查航摄仪参数是否完整等。
2、影像扫描
根据航摄底片的具体情况,设置与调整扫描参数,使反差适中、色调饱满、框标清晰,灰度直方图基本呈正态分布,扫描范围应在保证影像完整(包括框标影像)的前提下尽可能地小,以减少数据量。影像扫描分辨率根据下面公式确定:影像扫描分辨率R=地面分辨率/航摄比例尺分母。
3、图像匹配
摄影测量中双像(立体像对)的量测是提取物体三维信息的基础。数字摄影测量中用影像的自动匹配代替传统的人工观测来确定同名像点。影像的匹配按其利用图像信息的不同可划分为两类，一类是直接基于图像灰度信息的匹配定位方法，另一类是基于图像特征信息的匹配定位方法。
（1）基于影像灰度信息的匹配定位方法。以左、右像片对应影像的目标区和搜索区中的像点灰度作为影像匹配的基础，利用某种相关度量，来判定左右影像的相应像点是否匹配。影像匹配可以用二维窗口，也可用一维窗口的像点灰度参与计算。
（2）基于影像特征信息的匹配定位方法。在影像中利用特征边缘提取技术提取出反映图像中目标特性的符号或基元，然后确定两幅图像之中或图像与模型之中的符号的对应关系。特征的提取技术包括点特征提取、线特征提取和区域分割。基于特征的影像匹配有较高的可靠性，但匹配的精度低于基于灰度的最小二乘影像匹配算法。
航测影像中地面景物的情况比较复杂，不能使用单一的匹配定位方法，可以结合两种方法共同完成匹配。对于边界明显的地物可先采用基于特征的影像进行粗匹配，然后采用基于灰度的最小二乘影像匹配获得像点最终位置。对于灰度变化不剧烈的区域，则直接使用基于灰度信息匹配的方法。对于中心投影水平影像的灰度信息匹配，水平影像以飞行方向为 X 坐标时，纵坐标上没有上下视差，可选择采用一维窗口进行相关计算，这样可以提高匹配速度。
4、定向建模
自动搜寻框标点,放大切准框标点进行内定向,对定向可由计算机自动完成,人机交互完成绝对定向如不符合要求,需重新定向,直至符合限差要求。检查定向精度,需满足要求,完成定向后需检查坐标残差。
5、数据采集
(1) 作业员在作业过程把握好质量是测绘产品质量控制的关键, 因此要求作业人员发扬“真实、准确、细致、及时”的业务作风,严格执行规范、图式以及有关技术规定,视地图质量为自己的生命。《航空摄影测量成果成图检查验收规定》所制定的中队、队、大队三级验收管理制度要求各级检查验收人员做好作业前的计划,检查各种仪器设备规格、精度和资料的可靠程度,加强作业过程的全面跟踪检查。各级检查中发现的问题作业员应及时修改,成果经检查人员复查正确后方可交上级验收。
（2）立测判读采集,需严格切准目标点,要求按中心点、中心线采集的要素,其位置必须准确,点状要素准确采集其定位点,线状要素上点的密度以几何形状不失真为原则,密度应随着曲率的增大而增加。每个像对的数据必须接边,自动生成的匹配点、等视差曲线或大格网点、内插的小格网点均需漫游检查,保证其准确性,为提高DEM精度,需人工加测地形特征点、线和水域等边界线。
(3)采集的数据应分层,进行图形和属性编辑,矢量数据线条要光滑,关系合理,拓扑关系正确,属性项、属性值正确；利用DEM数据,采用微分纠正法对影像重采样获得DOM数据。
6、元数据制作
可由相应的专业软件进行计算输入各属性项中,无法自动输入的内容由人工输入。
参考文献
[1] 黄达藩.汕头市区大比例尺航测成图工程的组织实施与质量管理[J].城市勘测,2000(1):40～ 42.
[2] 杨光.基于CORS平台的三维坐标在线转换系统[J].测绘通报,2008(11).
[3] 杨永平,兰孝奇,石杏喜.架空送电线路测量作业方法及其注意事项[J].科技资讯,2008(3).
[4] 陈尊充,陈炳桐.关于大比例尺航测成图的体会[J].城市勘测,2002（ 3）：25～2 7 , 3 0 .
关键词: 航空摄影测量数据; 生产流程;技术
Abstract: the author based on many years engaged in air photography measurement space data production experience, studies the production process and its related involved in key technology, the spatial data model and basic characteristics of the products were introduced, and then the electricity is given based on the spatial data production processes, and finally discusses the process involved in key technologies, with the hope of engaging in relevant work colleagues to have practical reference value and significance.
Keywords: aerial photography measurement data; Production process; technology
中图分类号：F204 文献标识码：A文章编号：
一、 产品
1、基本产品
根据目前基础地理空间数据生产技术发展和用户的需要,基础地理空间数据产品主要包括以下四种基本模式:数字线划图、数字正射影像图、数字栅格地图、数字高程模型。这些产品可根据需要以数字和模拟二种形式提供。根据用户的需要可形成复合产品,如数字线划图与数字正射影像图叠加可形成数字影像地形图。(1)数字线划图；(2)数字正射影像图；(3)数字高程模型；(4)数字栅格地图。
2、复合产品
(1) 数字影像地形图。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字线划图而产生的复合数字地图产品。
（2）数字影像地面模型。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字高程模型数据而产生的复合数字模型产品。
(3)数字影像专题图。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的专题矢量数据而产生的复合数字地图产品。
二、特征
1、数据格式基础地理空间数据的数据格式主要分为矢量和栅格二种,数字线划图为矢量数据集,每一地理要素分别采用点、线、面描述其几何特征,并赋予属性,同时按要素分类：分为若干数据层,提供地理信息系统做空间检索、空间分析使用。数字正射影像图、数字高程模型和数字栅格地图为栅格数据集,数据结构就是像元阵列,每个像元由行列号确定它的位置,且具有表達实体属性的类型或值的编码。矢量数据能全面地描述地表目标,可随机的进行数据选取和显示,与其它信息叠加,可进行空间分析、决策。具有严密的数据结构,数据量小,可完整地描述数据的拓扑关系,便于深层次分析,输出质量好,数据精度高,但其数据结构复杂、技术要求高。栅格数据具有数据结构简单,空间数据的叠加简便,易于进行空间分析,相对来说图形数据量大,数据和信息量受像元大小的限制。
2、基本内容
考虑到基础地理空间数据采集时间和产品的提供周期,基础地理矢量数据可分为三个层次:第一层次分为核心地形要素；第二层次为在核心地形要素的基础上,根据各地不同的需要,选取更多的其它要素(可选要素)；第三层次为全部地形图要素(全要素)。矢量数据的基本内容:大地控制测量数据(包括平面控制点、高程控制点、天文点、重力点)、水系及附属设施、建筑物及附属设施、交通运输与管线设施、境界、地表覆盖、地貌。栅格数据:DEM格网数据,格网间距5米或12.5米；DOM影像数据,地面分辨率为1米；DRG图形数据,分辨率不低于250dpi。文本数据:地名数据,含地名位置、类型、行政区划、经济信息等；元数据,说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息,是数据自身的描述信息。
三、数据生产流程及关键技术
1、资料准备
航摄资料如航摄底片、控制点资料、相关的地形图、航摄机鉴定表、航摄验收报告等应收集齐全；对影像质量、飞行质量和控制点质量应进行分析,检查航摄仪参数是否完整等。
2、影像扫描
根据航摄底片的具体情况,设置与调整扫描参数,使反差适中、色调饱满、框标清晰,灰度直方图基本呈正态分布,扫描范围应在保证影像完整(包括框标影像)的前提下尽可能地小,以减少数据量。影像扫描分辨率根据下面公式确定:影像扫描分辨率R=地面分辨率/航摄比例尺分母。
3、图像匹配
摄影测量中双像(立体像对)的量测是提取物体三维信息的基础。数字摄影测量中用影像的自动匹配代替传统的人工观测来确定同名像点。影像的匹配按其利用图像信息的不同可划分为两类，一类是直接基于图像灰度信息的匹配定位方法，另一类是基于图像特征信息的匹配定位方法。
（1）基于影像灰度信息的匹配定位方法。以左、右像片对应影像的目标区和搜索区中的像点灰度作为影像匹配的基础，利用某种相关度量，来判定左右影像的相应像点是否匹配。影像匹配可以用二维窗口，也可用一维窗口的像点灰度参与计算。
（2）基于影像特征信息的匹配定位方法。在影像中利用特征边缘提取技术提取出反映图像中目标特性的符号或基元，然后确定两幅图像之中或图像与模型之中的符号的对应关系。特征的提取技术包括点特征提取、线特征提取和区域分割。基于特征的影像匹配有较高的可靠性，但匹配的精度低于基于灰度的最小二乘影像匹配算法。
航测影像中地面景物的情况比较复杂，不能使用单一的匹配定位方法，可以结合两种方法共同完成匹配。对于边界明显的地物可先采用基于特征的影像进行粗匹配，然后采用基于灰度的最小二乘影像匹配获得像点最终位置。对于灰度变化不剧烈的区域，则直接使用基于灰度信息匹配的方法。对于中心投影水平影像的灰度信息匹配，水平影像以飞行方向为 X 坐标时，纵坐标上没有上下视差，可选择采用一维窗口进行相关计算，这样可以提高匹配速度。
4、定向建模
自动搜寻框标点,放大切准框标点进行内定向,对定向可由计算机自动完成,人机交互完成绝对定向如不符合要求,需重新定向,直至符合限差要求。检查定向精度,需满足要求,完成定向后需检查坐标残差。
5、数据采集
(1) 作业员在作业过程把握好质量是测绘产品质量控制的关键, 因此要求作业人员发扬“真实、准确、细致、及时”的业务作风,严格执行规范、图式以及有关技术规定,视地图质量为自己的生命。《航空摄影测量成果成图检查验收规定》所制定的中队、队、大队三级验收管理制度要求各级检查验收人员做好作业前的计划,检查各种仪器设备规格、精度和资料的可靠程度,加强作业过程的全面跟踪检查。各级检查中发现的问题作业员应及时修改,成果经检查人员复查正确后方可交上级验收。
（2）立测判读采集,需严格切准目标点,要求按中心点、中心线采集的要素,其位置必须准确,点状要素准确采集其定位点,线状要素上点的密度以几何形状不失真为原则,密度应随着曲率的增大而增加。每个像对的数据必须接边,自动生成的匹配点、等视差曲线或大格网点、内插的小格网点均需漫游检查,保证其准确性,为提高DEM精度,需人工加测地形特征点、线和水域等边界线。
(3)采集的数据应分层,进行图形和属性编辑,矢量数据线条要光滑,关系合理,拓扑关系正确,属性项、属性值正确；利用DEM数据,采用微分纠正法对影像重采样获得DOM数据。
6、元数据制作
可由相应的专业软件进行计算输入各属性项中,无法自动输入的内容由人工输入。
参考文献
[1] 黄达藩.汕头市区大比例尺航测成图工程的组织实施与质量管理[J].城市勘测,2000(1):40～ 42.
[2] 杨光.基于CORS平台的三维坐标在线转换系统[J].测绘通报,2008(11).
[3] 杨永平,兰孝奇,石杏喜.架空送电线路测量作业方法及其注意事项[J].科技资讯,2008(3).
[4] 陈尊充,陈炳桐.关于大比例尺航测成图的体会[J].城市勘测,2002（ 3）：25～2 7 , 3 0 .