数字龙江地理空间框架建设1:10000地形图测绘与更新研究

文／刘剑锋 黑龙江省地质测绘地理信息院 黑龙江哈尔滨 150030

1、地形图测绘与更新工作基本情况

测区位于东经130°18'45"-132°00'00"、北纬44°4 5'00"-46°00'00"之间。共覆盖1:50000地形图36幅，1:10000地形图范围总计502幅，总面积约11084 km。

本项目利用航摄影像作为基础影像进行像片控制测量和像片调绘，在航摄影像未提供时，可利用高分遥感影像制作调绘底图影像；使用调绘底图影像及收集到的各种专业资料，按设计规定的要素类进行室内预判和属性标注，再进行外业核查、补测，形成调绘成果，并应充分利用多光谱影像数据辅助判绘植被等地形要素。以基础控制点普查成果为基础数据源，通过数据整理，生产SHP格式的控制点点位矢量数据并建立MDB格式的控制点属性库，并通过唯一标识码将控制点点位矢量数据与控制点属性库相关联，从而实现控制点信息的查询与管理。

2、像片控制测量

2.1 高级地形控制测量

（1）平面控制测量：高级地形控制点采用GPS测量。测区呈丁字形布设3个GPS静态网；

（2）高程控制测量：高级地形控制点的高程可视需要情况采用四等水准或等外水准获得；

（3）高级地形控制点可不埋石，但应选择比较稳定、坚固、易保存、易扩展和联测的地方埋设（或刻画）标志，标注编号。高级地形控制点从GD001开始排编号；四等水准点从IVD001开始排编号；等外水准点从VD001开始排编号。与高级地形控制点重合时采用高级地形控制点的编号，不再另行编号。

2.2 像片控制测量

2.2.1 像片控制点布设

测区内467幅为更新区，35幅为DIM区。

（1）布点方案

像片平高控制按周边8点法区域网布点，相邻平面点间跨度为平地、丘陵地航向不超过9条基线，旁向不超过3条航线；原则上山地航向不超过10条基线，旁向不超过4条航线。根据交通可到达情况，在区域网内部（尽量在中间）加布高程点。

（2）特殊情况布点

根据航摄像片的具体情况，参照设计中特殊情况布点方案布设。

（3）像片控制点编号

平高点从PDMD001开始排编号；高程点从GDM D001开始排编号，控制片制作和像片控制点的点之记制作执行设计标准。

2.2.2 像片控制点的选刺与整饰

（1）平面控制点应选在明显地物的拐角上、道路交叉处等；

（2）高程控制点应选在高程变化不大的地方，以线状地物的交点和平顶头为宜。峡沟、尖山、斜坡、田埂上、土堤顶均不宜选做刺点目标；

（3）平高控制点刺点目标，应同时满足平面、高程控制点要求；

（4）平面控制点、平高控制点、高程点的刺点误差不得大于像片上0.1mm。

2.2.3 像片控制点的精度要求

平高点、平面点对于附近国家等级三角点及高级地形控制点的点位中误差不超过±1m。平高点、高程点对于附近野外控制点的高程中误差不超过1/10基本等高距。

2.2.4 像片控制点的施测方法

像片控制点测量原则上采用GPS静态定位组网观测方法施测，困难地区可采用GPS双基准站静态定位方法施测，像控点的高程应有GPS平差拟合方式获取。当现有高程起算点不足，无法进行高程拟合时，应采用等外及以上水准联测获取起算点高程进行拟合。

3、调绘

3.1 调绘底图室内预处理

3.1.1 数字影像区技术路线和工艺流程

针对测区具体状况，利用原始全色卫星遥感影像和航摄影像、1:50000 DEM，应用轨道参数和利用航摄相机参数及上一代图采集的控制点进行粗纠正，生成粗纠正的全色DOM数据；利用收集到的各种专业资料、粗纠正的全色DOM数据（参照彩色影像）经室内判读、采集、整合各种专业资料，生成调绘底图。生产工艺流程如图1所示。

图1 调绘底图生产工艺流程图

3.1.2 更新区技术路线和工艺流程

利用上一代1:10000地形图获取等高线、高程点，再把等高线、高程点转换至2000国家大地坐标系和1985国家高程基准，构TIN内插制作DEM数据；利用DEM数据、原始全色卫星影像和航摄影像、加载轨道参数和利用航摄相机参数及上一代地形图采集的控制点区域网进行平差后进行影像粗纠正，生成粗纠正的全色DOM;根据粗纠正全色DOM（参照彩色影像）和上一代未变化地形图数据要素为基础数据源，辅以收集到的各种专业资料为参考，对变化地物进行综合更新，制作调绘底图。更新数据预处理流程如图2所示。

图2 更新数据调绘底图生产工艺流程图

3.2 室内判绘与调绘底图制作

3.2.1 卫星影像作业方法

（1）卫星影像定向

全色影像采用无控单片区域网的方式进行定向（测区内所有影像均需加入到区域网中）。

多光谱影像利用区域网平差定向后的全色影像进行基于单景影像的配准纠正。

（2）卫星影像纠正

利用DEM数据对定向后的全色、多光谱影像进行纠正。

（3）套合检查

将纠正后的影像与上一代地形图进行套合检查，套合误差一般不大于7.5m。

（4）卫星影像融合

对纠正后的全色、多光谱影像进行融合。要求融合影像色彩自然，层次丰富，反差适中。

（5）影像镶嵌、裁切

影像镶嵌时优先使用分辨率高、时相新的影像（云影遮盖区等特殊情况除外），镶嵌完成后按照1:10000分幅进行影像裁切，生成全色、彩色影像（多光谱、融合后正射影像。多光谱和融合后影像作为室内判读的参考影像使用）。

3.2.2 航空影像作业方法

（1）航摄影像预处理

利用相机参数、POS数据对航摄影像进行匀光、金字塔处理、航带自动划分，并对航带间影像对应关系进行调整。

（2）空三加密和联合平差

使用软件的自动解算功能，进行像点匹配、相对定向、绝对定向和联合平差。在空三编辑状态下，进行人工添加像点、删除误差大的像点（粗差点）、微调像点，让平差结果满足精度要求，连接点不足时需要进行二次加密。

（3）DEM制作

进行DSM匹配、DEM采样，DEM编辑，形成覆盖工作区的DEM数据。

（4）DOM纠正

利用已完成的DEM进行单幅DOM纠正。

（5）DOM镶嵌、裁切

把单幅纠正后的DOM按镶嵌线进行裁剪拼接成全局影像，此过程要注意调整镶嵌线位置。最后按用图需要进行分幅裁切。

3.2.3 室内判绘的具体要求

（1）水系判读位置准确、主次分明、互通关系正确。水系名称、水库库容量参照1:50000 核心地形要素数据采集；更新区对上一代1:10000 地形图上有水系名称而1:50000 核心地形要素数据没有的应依据上一代1:10000地形图进行补充；

（2）更新区依据粗纠正的影像叠加已有1:10000 DLG数据，参照彩色影像、各类专业资料综合预判；对未变化的要素保留；对变化及新增的要素进行采集；对消失的要素进行删除。要素位置变化大于图上0.5mm时，应依影像更新。更新地物要素，应协调好更新要素与未更新要素的关系，线状地物在限差之内应顺势连接。未更新的要素代码可保留原代码。变化、新增的要素代码，要用规范中正确的代码后增加一位“X”；

（3）室内数据生产过程中依据黑龙江地域特点，规范中未包含的重要地物类型，需增加分类代码及相应符号；

（4）接边原则。原则上本图幅负责西、北图廓边的接边工作，若相邻的东、南图幅数据为已成图时，室内采集、数据编辑阶段应分别与已成图接边。测区北部与三江平原测区接边，为了保证区域网间的像片控制点有良好的结合，布设高级控制点或联测像片控制点时，至少公用一个已知点。

3.3 外业调绘

3.3.1 外业调绘的具体要求

（1）调绘应判读准确，描绘清楚，图示符号运用恰当，综合取舍合理，各种注记准确无误，图面清晰易读；

（2）道路要按通达性构成道路网。水系互通关系要正确，流向注记齐全；

（3）表示内容一般以影像获取的时间为准。影像获取后的新增重要地物应进行补测、补调。对影像获取后消失的地物应在原影像上用红色绘“×”，被云、云影、阴影等遮盖的不能准确判绘的地物，由外业补测；

（4）居民区内，普通房屋的综合取舍由内业完成，其它要素由外业调注；

（5）大面积的单一植被可用汉字简称注记表示或在图廓外说明注记。多种植被混合时，其主要的用注记表示，次要的则按实地分布配绘相应符号；

（6）调绘接边原则：a与已成图由本期负责接边；b同期作业的接边，接西、北图边，查东、南接边。

3.3.2 新增地形要素的补测

地形要素调绘以航片获取时间为准，航片影像获取后新增地物不再进行补测。但航片影像无法识别的地形要素应实地补测。以卫片为调绘底图时，新增地物在航片影像可清晰判读的，外业只补调属性，位置依航片采集。

（1）补测的内容

摄影时被雪、云、云影遮盖，不能准确判绘的地物，外业须补测、补调。

（2）补测方法和要求

平面补测可利用RTK、亚米级手持GPS，以及全站仪采用极坐标法或已知地物定向方法补测地物，经整理提供给内业。高程可利用RTK、全站仪等进行补测。

①利用亚米级手持GPS补测地物时，手持GPS的定位精度不应小于2m，并在作业前利用已知点进行精度检测。补测应在接收5颗以上信号稳定的有效卫星状态下作业，在补测的本幅图范围内均匀采集不少于3点的明显地物点作为位置精度校核及坐标系统改正之用。

②利用单参考站RTK等测量方式进行补测时，必须保证转换参数的准确性，RTK测量定位结果必须采用固定解，可用像控点作为补测起算点。补测点的精度按碎部点的精度施测。

（3）补测数据编辑整理

①利用AutoCAD、CASS等软件，采用符号加注记的方式，编辑补测数据。补测内容按1:10000图幅单独存放，加内图廓线、图号、测量员、检查员、补测时间等内容。补测数据保存成DXF格式，文件名按1:10000图号加“补测数据”命名，如L53G024003补测数据。补测的数据必须在1:10000图廓内，出图廓的必须按图廓线裁切；

②补测数据中的线型、颜色、符号应与电子调绘数据一致；且不应存在其它无用信息。

4、控制点建库

4.1 控制点建库整体思路

以基础控制点普查成果为基础数据源，通过数据整理、控制点影像块采集，生产SHP格式的控制点点位矢量数据并建立MDB格式的控制点属性库，并通过唯一标识码将控制点点位矢量数据与控制点属性库相关联，从而实现控制点信息的查询与管理。

4.2 主要技术要求

（1）控制点点位矢量数据

对基础控制点根据点位坐标文件其转换为矢量数据格式，添加点号、点名、坐标等基本属性信息。

（2）控制点属性库

控制点属性库为关系型数据库，控制点属性库内容包括图形信息和属性信息。属性数据主要包括点位描述信息、描述控制点影像的辅助信息，包括传感器类型、分辨率、像控点点之记等。

①控制点图像块采集

采集控制点图像块。控制点图像块从DOM上采集，以控制点点位为中心采集一定像素大小的图像块。控制点图像块需在正射影像制作完成后进行采集，控制点图像块命名与控制点点号相同。控制点图像块包括两部分，即点位概图和详图。

②控制点库建立

对控制点属性信息和图形信息进行整理，建立控制点库。

5、研究结果及经验总结

通过开展数字龙江1:10000地形图测绘与更新项目，在工作中总结了一些实践经验和实施办法，经研究分析总结如下：

（1）应详尽了解测区的气候、地质、交通等情况，以便制定切实可行的生产计划。应重点分析资料的来源、生产日期及其使用价值，充分利用所提供的资料；

（2）根据已有资料详细分析测区整体情况，初步制定符合测区实际情况、切实可行的工作计划；

（3）加强技术管理人员和质量检查人员生产过程指导和检查，可以减少出现问题和问题隐患的发生，为测图成果质量的提高奠定基础；

（4）高精度手持GPS的使用优化了外业调绘补测地物的方法；

（5）加大对测区相关测绘资料的收集力度，尽量多收集相关资料，能大大节省外业调绘的工作量，确保调绘成果的准确性；

（6）通过技术会、质量会、安全会、交流会等不同形式会议，进行阶段性总结，统一生产人员对有关技术标准的正确认识和理解；

（7）有的房屋在航摄后在原址附近重建，作业中没有及时发现，结果造成返工。所以，在以后工作中，一定要注意了解刺点房屋的变化情况，避免刺错点造成不必要的损失。