摘 要: 在利用 VirtuoZo 全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)立體測圖采集 1 ∶10 000 高程點(diǎn)時(shí)，常常受到植被覆蓋的山地及高 山地等地形困擾，導(dǎo)致產(chǎn)生高程采集不準(zhǔn)、點(diǎn)線矛盾、高程點(diǎn)分布不均、采集工作量大等問題。為解決這一難題， 本文通過實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，利用 DEM 重構(gòu)的方法自動(dòng)獲取高程點(diǎn)，可完全達(dá)到預(yù)期效果，大大提高了生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞: VirtuoZo; 高程點(diǎn); DEM 重構(gòu); 三維矢量圖
0 引 言 目前，4D 產(chǎn)品被應(yīng)用于多種行業(yè)，其中 DLG 數(shù)據(jù)被 廣泛的應(yīng)用。1 ∶10 000 地形圖是基礎(chǔ)測繪的重要部分，它 為區(qū)域城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村等設(shè)計(jì)、地籍調(diào)查、專題數(shù)據(jù)庫的 開發(fā)提供了基礎(chǔ)地理信息，也可作為編制更小比例尺地 形圖或?qū)ｎ}地圖的基礎(chǔ)資料[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā) 展，各行各業(yè)對各種地圖的需求越來越大，各測繪生產(chǎn)單 位的生產(chǎn)任務(wù)也越來越多，用戶對項(xiàng)目工期的要求很緊， 各生產(chǎn)單位面臨產(chǎn)品質(zhì)量和作業(yè)工期的矛盾越來越突 出，如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，按時(shí)完成任務(wù)，是每 個(gè)測繪生產(chǎn)單位必須解決的現(xiàn)實(shí)問題[2]。
為了滿足需 求，測繪單位在作業(yè)過程中盡量減少不必要的工作程序， 開發(fā)一些小程序，創(chuàng)新一些作業(yè)方法，使得產(chǎn)品如期完成 而且質(zhì)量有所提高。1 ∶10 000 地形圖數(shù)據(jù)包括地物和地 貌兩大要素，要素采集在 VirtuoZo 全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)下 進(jìn)行，雖然高程點(diǎn)采集只是地貌數(shù)據(jù)采集的一部分，但有 時(shí)因人為因素或地形問題造成的點(diǎn)線矛盾、圖面高程點(diǎn) 分布不均等問題，使后續(xù)的工作增加時(shí)間。
地貌里高程 點(diǎn)和曲線數(shù)據(jù)采集的工作量大，技術(shù)含量低，因此在這一 工序上要盡量縮短工作時(shí)間，提高工作效率。技術(shù)創(chuàng)新 在生產(chǎn)作業(yè)中不可或缺，多種作業(yè)方法都是經(jīng)過多年及 多方面的經(jīng)驗(yàn)積累總結(jié)的結(jié)果。若有好的方法既能節(jié)省 內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間，還能為編圖工序節(jié)省時(shí)間，則對于 提高地形圖質(zhì)量等都有很大程度的幫助。在這里，我們 就 1 ∶10 000 地形圖數(shù)據(jù)在 VirtuoZo 全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng) 下快速生成高程點(diǎn)的方法及技術(shù)進(jìn)行簡要的論述，與大 家共同探討。
1 VirtuoZo 系統(tǒng)簡介
VirtuoZo 全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，是一個(gè)以世界領(lǐng)先的 影像匹配技術(shù)為核心，系統(tǒng)功能強(qiáng)大、先進(jìn)綜合的空間地 理數(shù)據(jù)通用生產(chǎn)平臺，可以提供從自動(dòng)空中三角測量到 測繪各種比例尺地形圖的全套整體作業(yè)流程解決方案。Virtuozo 以其全軟件化的設(shè)計(jì)、靈活的數(shù)據(jù)交換格式、友 好的用戶界面、穩(wěn)定快速的匹配算法、高度自動(dòng)化的測圖 方式和生動(dòng)的三維立體景觀顯示，被國際攝影測量界公 認(rèn)為數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者[3]。
2 高程點(diǎn)概述
高程是指某點(diǎn)沿著鉛垂線方向到絕對基面的距離， 等高線是地面上高程相同的相鄰各點(diǎn)所連接而成的閉合 曲線[4]。高程點(diǎn)就是以某點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)參照點(diǎn)，其他各點(diǎn)都 是以這個(gè)參照點(diǎn)為基準(zhǔn)的相對高度，準(zhǔn)確地說高程點(diǎn)是 指地形圖上標(biāo)注有高程數(shù)據(jù)的點(diǎn)。
以 1 ∶10 000 地形圖為 例，按設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，高程注記點(diǎn)在平地、丘陵地每平 方分米測注 10—15 個(gè)。在一些地勢較平坦的平原地區(qū)， 地物地貌要素少的圖幅中，幾乎就依靠高程點(diǎn)來反映地 形的變化，相反在山地高山地地形陡峭曲線密集的圖幅， 曲線就能反映地形變化，但是圖面表示要求一個(gè)方里格 網(wǎng)采集的高程點(diǎn)的個(gè)數(shù)也要滿足 6—10 個(gè)，且高程點(diǎn)要均 勻分布呈“品”字形排列，要優(yōu)先選取一、二類方位物，特 征點(diǎn)線及地形變換處測注。特征點(diǎn)線一般包括山頂、鞍 部、路交叉口、橋中心、干堤上下、鐵路、等級公路路面、山 脊、山谷等。
3 采集方法及要求
一般情況下，1 ∶ 10 000 地形圖要求每個(gè)方格網(wǎng)里有 ( 1 000×1 000) 10—15 個(gè)高程點(diǎn)，在作業(yè)中首先以相對為 界限采集本相對內(nèi)雙線路的路面高程，路面一般 100— 150 m 采集一個(gè)，然后采集山頂及鞍部閉合曲線的高程， 要呈“品”字形分布，且均勻地分布在方里格網(wǎng)內(nèi)。
作業(yè) 中要參考右側(cè)矢量圖確定高程點(diǎn)的分布，鼠標(biāo)在矢量圖 上合適的位置點(diǎn)一下，立體影像這側(cè)直接就跳到指定的 高度及位置，按實(shí)際采集即可。在采集的時(shí)候要顧及圖 內(nèi)的特殊地物，如干堤、溢洪道、橋等。采集的原則是先 采集特征點(diǎn)，其余的高程點(diǎn)按要求的個(gè)數(shù)均勻分配。所 有工序盡量采用軟件自動(dòng)生產(chǎn)或檢查。軟件自動(dòng)生產(chǎn)不 僅可以大大提高工作效率，還可以制訂統(tǒng)一檢查方案、統(tǒng) 一檢查內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)程式化，避免檢查結(jié)果受人為因素影 響，這是新檢驗(yàn)規(guī)范所倡導(dǎo)的檢查方式，也將是 DLG 成果 檢查發(fā)展的趨勢[5]。
4 快速獲取高程點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)
快速獲取高程點(diǎn)有三個(gè)方面的意義: 第一，減少在立 體影像上采集高程點(diǎn)的時(shí)間; 第二，自動(dòng)生成的高程點(diǎn)排 列非常美觀，呈“品”字形分列，減少了圖面修改高程點(diǎn)分 布不均的問題; 第三，自動(dòng)匹配生成的高程點(diǎn)大大減少了 點(diǎn)線矛盾問題。
4.1 適用條件 此種方法適用于測區(qū)是山地高山地、地形陡峭、曲線 較密集，或山體被大量植被覆蓋、高程點(diǎn)立體采集不到地 面等情況，圖面極易出現(xiàn)點(diǎn)線矛盾，使后續(xù)休整圖面環(huán)節(jié) 增加工作量 。
4.2 方 法
4.2.1 制作高程點(diǎn)的分布略圖 在測區(qū)內(nèi)把需要利用自動(dòng)匹配高程點(diǎn)的區(qū)域畫出一 個(gè)范圍，在 CASS 下制作高程點(diǎn)分布模板圖，每個(gè)方里格 網(wǎng)高程點(diǎn)的個(gè)數(shù)滿足要求，分布呈“品”字形排列，存儲為 DXF 形式數(shù)據(jù)，備用引入立體數(shù)據(jù)中。
4.2.2 數(shù)字高程模型 DEM 生成 在 VirtuoZo 下引入三維地形數(shù)據(jù)文件，要保證 DEM 數(shù)據(jù)范圍應(yīng)完全覆蓋作業(yè)區(qū)域，根據(jù)導(dǎo)出的三維數(shù)據(jù)生 成 DEM。在山地及高山地時(shí)常常采用等高線生成格網(wǎng) DEM，即把導(dǎo)出的曲線三維線生成 DEM 文件，此步驟需 要注意的是要正確輸入 DEM 的坐標(biāo)范圍，在 CAD 上準(zhǔn)確 地查到作業(yè)范圍的左下角及右上角坐標(biāo)。
4.2.3 TIN 制作與優(yōu)化 把 VirtuoZo 立體測圖數(shù)據(jù)導(dǎo)成三維數(shù)據(jù)，刪除對 DEM 有影響的數(shù)據(jù)，如房屋、橋梁，只留與地面貼合的數(shù) 據(jù)。利用三維數(shù)據(jù)創(chuàng)建 TIN 數(shù)據(jù)，將高程屬性作為 height _field 信息進(jìn)行 TIN 生成，生成的 TIN 是對研究區(qū)內(nèi)地形 起伏的大體反映。利用 TIN 編輯器調(diào)整局部地區(qū)三角網(wǎng)， 通過添加刪除 TIN 點(diǎn)、線，修改 TIN 數(shù)據(jù)，使生產(chǎn)的 TIN 數(shù) 據(jù)與真實(shí)地形匹配程度更高。
4.2.4 重構(gòu)三維矢量圖在 VirtuoZo 軟件全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)下新建 VZV 文 件，在立體里引入高程點(diǎn)分布模型 DXF 格式的文件，利用 工具里的重構(gòu)三維矢量圖，加載生成并整理好的 DEM 文 件，進(jìn)行重構(gòu)三維矢量圖，高程點(diǎn)的分布略圖中的點(diǎn)會根 據(jù) DEM 的高度重新匹配到正確的高度。
4.2.5 調(diào)整高程點(diǎn) 根據(jù) DEM 數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配生成的高程點(diǎn)，特殊點(diǎn)的高 程是識別不出來的，需要人為重新核實(shí)及適當(dāng)調(diào)整一下 特征點(diǎn)的位置，如山頂、鞍部，但這一工序是極其簡單的， 和采集大片山地高程點(diǎn)對比而言，采集工作量是非常小 的，由此大大地提高了工作效率。
4.3 優(yōu)缺點(diǎn)對比 這種根據(jù) DEM 重構(gòu)的方法獲取的高程點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)主要 體現(xiàn)在以下三個(gè)方面: 第一，減少在立體里采集高程點(diǎn)的 時(shí)間，減少了一部分勞動(dòng)力，提高了作業(yè)效率; 第二，高程 點(diǎn)的個(gè)數(shù)及分布呈“品”字形美觀排列，滿足圖面要求; 第 三，減少人為因素造成的點(diǎn)線矛盾問題。缺點(diǎn)是地形數(shù) 據(jù)中僅有的幾個(gè)特征位置的高程點(diǎn)如山頂、鞍部的高程 點(diǎn)需要逐一排查人工調(diào)整到正確位置。
5 結(jié)束語
以往采集山地高山地的高程點(diǎn)需要采集人員同時(shí)顧 及立體和矢量量測的成果，如立體采集的準(zhǔn)確性及矢量 邊高程點(diǎn)的分布情況，而自動(dòng)獲取高程點(diǎn)的方法極大地 提高了作業(yè)效率，縮短了作業(yè)周期，避免了圖面因?yàn)楦叱厅c(diǎn)分布不均而導(dǎo)致的問題，減少了反復(fù)進(jìn)出立體補(bǔ)測高 程點(diǎn)的麻煩，非常適合我省的基礎(chǔ)測繪項(xiàng)目，經(jīng)過實(shí)踐取 得了滿意的效果，滿足精度要求，可在類似的測繪項(xiàng)目中 應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
[1] 于立國，田紀(jì)飛.1 ∶10 000 比例尺數(shù)字測繪產(chǎn)品的質(zhì)量 檢驗(yàn)[J].山東國土資源，2007，23( 6-7) : 57-60.
[2] 徐德奎，曹宏文.淺談 1 ∶10 000 基礎(chǔ)測繪任務(wù)外業(yè)調(diào)繪 的質(zhì)量控制方法[J]. 測繪與空間地理信息，2014，37 ( 10) : 237-242.
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[4] 閆慶慶，吉建培，王曉迪，等.1 ∶10 000 DLG 數(shù)據(jù)質(zhì)量控 制探討[J].地理空間信息，2015，13( 2) : 162-174.
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作者：陶麗娟
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