数字测绘生产作业流程.docx

1、数字测绘生产作业流程数字测绘生产作业流程1概述。12航摄设计与航摄资料验收 。13项目技术设计。44数字影像获取。.。115控制测量。.。126外业调绘与补测。147空中三角测量。.。168模型定向。.。189生成核线影像。.。1810影像匹配及匹配结果的编辑。1911DEM提取与拼接。1912自动生成等高线。2113正射影像生成与镶嵌。2114全要素地物采集。2215图形编辑。2416城市建模与三维景观。2617GIS建库。2718质量控制与验收。2919提交成果。29一 概述本篇共分19个章节，涉及航飞设计，工程项目技术设计，外业控制测量和调绘，解析空中三角测量，地物采集（DLG数字线划图

2、测绘），数字地形模型（DEM）生成和拼接，数字正射影像（DOM）纠正及镶嵌，数字地形图编辑，城市建模和三维景观，GIS建库，以及质量控制等数字测绘工程的全过程。二 航摄设计与航摄资料验收1. 摄比例尺的选择摄影比例尺的选择，应顾及航高和焦距，三者是相互关联的。这主要取决于用户对航测成果的精度要求，同时还应考虑安全航高及地形条件。平面精度与摄影比例尺有关，而高程精度与航高有关。当摄影比例尺为定值时，则航高与航摄仪焦距成正比，即采用较短的焦距，摄影的航高应随之成比例地降低，反之亦然。航摄比例尺一般按成图比例尺确定。国标航空摄影规范对各种比例尺地形图的摄影比例尺有相应的规定范围（参见下表）。成 图

3、比 例 尺航 摄 比 例 尺1：5001：2000 - 1：30001：10001：4000 - 1：60001：20001：8000 - 1：120001：50001：15000 - 1：200001：100001：25000 - 1：35000根据经验，航测成图一般为放大成图，放大倍率通常为4-6倍，这样即可保证成图精度，又可把测绘工作量减少到最小。例如，城市1：500大比例尺地形图，摄影比例尺通常采用1：2500 - 1：3000。对于大比例尺测图，如果摄影比例尺已经确定，例如1：3000，则可根据安全航高的限制选择适宜的焦距，焦距越短成图的高程精度越高；但是同时必须照顾到减少阴影和摄影

4、死角，焦距偏短则会加大阴影。一般在153mm,210mm和305mm三种焦距之间选择，在满足安全航高的前提下，可选择较短的焦距。2. 航摄仪的选择 常规航摄仪目前，国内航摄仪主要有两大类：瑞士徕卡公司生产的RC10，RC20，RC30系列和德国蔡司公司生产的RMK，LMK系列航空摄影机。前者框标位于承片框的四角位置，而后者位于四边的中心位置。这两种航空摄影机的像幅均是23cm23cm 。它们都具有较高的分解力和较小的畸变差。但国内尚有一些老式的18cm18cm航摄仪仍在使用之中，由于像片覆盖面积小，加上镜头分解力低、畸变差大，将会大大影响航测生产效率和质量，应尽量避免使用。航摄仪焦距，对于23

5、cm23cm像幅一般有如下几种选择：305mm（常角）,210mm（中角）,152mm（宽角）,87.5mm(特宽角)。航摄仪必须定期进行检定，通常每隔12年检定一次。航摄仪检定表通常包括如下数据：检定焦距：精度 0.01mm;框标坐标（x,y）或框标距（L）：精度 0.01mm;主点坐标（x0,y0）：精度 0.01mm;镜头径向畸变差：精度 0.003mm; 机载GPS航摄系统机载GPS航摄系统，是由航摄仪、机载GPS天线、GPS信号接收机（机载一台，地面一个或多个基准站）及相应连接部件组成。利用GPS载波相位测量差分定位技术，通过测后数据处理获取航摄仪暴光瞬间摄影中心的三维坐标和方位元素

6、，参与GPS辅助空中三角测量的联合平差，可实现少控制点或无控制点空中三角测量。新型的RC系列及LMK系列航摄仪，都是机载GPS航摄系统。国内常规的航摄仪，很多已改造成机载GPS航摄系统。3. 航摄设计航摄设计也称航带设计。在航空摄影之前，首先应选择确定像幅、航高和摄影比例尺，然后在较小比例尺地形图上进行航摄设计。航摄设计用图习惯上有如下约定：a. 航摄比例尺大于或等于1：4000时，一般采用1：10000比例尺地形图。b. 航摄比例尺小于1：4000时，一般采用1：50000比例尺地形图。航摄范围内航摄分区一般应与成图图廓线相一致。航线飞行方向一般为东西向，少数情况下根据地形走向亦可为南北向。

7、根据专业测绘的特定要求（如沿铁路、公路线路），航线飞行方向可以为任意方向。为了保证规定的航摄重叠度和不出现摄影漏洞，航摄平均高度需根据摄区地形高差计算求得。航摄季节和航摄时间的确定，应考虑如下因素：a. 选择本摄区最有利的天气条件，尽量减少地表植被和其他覆盖物（如积雪、洪水等）对摄影和测图的不利影响；b. 航摄时间的选择，既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影；一般摄影时间应限制在正午前后的一段时间内；4. 航摄资料验收航空摄影完成后，应对测区的航空像片，主要是航摄底片进行检查验收。检查飞行质量和摄影质量是否符合规范规定的要求。检查项目一般包括如下内容： 对飞行质量的要求：a. 立体像对

8、的航向重叠度：60% - 65%，个别最大不得大于75%，个别最小不得小于53%；b. 相邻航线的旁向重叠度：30% - 35%，最小不得小于13%；c. 像片倾斜角：一般不大于2，个别最大不大于4；d. 航偏角：一般不大于6，最大不大于15；e. 航线弯曲度：不得大于3%；f. 航高差：相邻像片航高差不得大于20m，同一航线内航高差不得大于30m;g. 航摄漏洞：检查全测区是否完全被立体像对所覆盖；h. 航摄比例尺：检查航摄比例尺是否符合合同规定； 对摄影质量的要求：a.清晰度、反差：影像应清晰，层次丰富，反差适中，色调柔和，可辨认细小地物；b.框标影像：框标影像必须清晰、齐全；c.软片压平

9、：压平精度检查应小于0.02mm;d.底片缺陷：检查底片上是否有云、云影、划痕、静电斑痕、折伤、脱胶等； 其他资料：a.航摄仪内方位元素鉴定表b.摄区像片索引图c.机载GPS观测数据及预处理结果分析表三 项目技术设计航测数字化测绘项目，一般都是精度要求高、工期紧迫、测绘内容复杂的综合性测绘工程。在测绘项目启动之前，项目承担方（乙方）应由有经验的技术人员负责起草测绘工程项目的技术设计书，经技术总负责人（一般是总工程师）审查签字，加盖单位公章，然后提交甲方进行审核批准。经甲方项目负责人签字并加盖单位公章后，则该项目技术设计书方可正式生效，在测绘工程中作为指导生产的技术依据。项目技术设计书，一般由如

10、下部分组成：1。任务概述简要描述此项测绘任务的重要性以及在地区经济建设和城市规划等方面的作用。同时明确该项测绘工程的测绘范围、工作量、完成时间，以及航测内业测绘、外业控制测量和调绘等项任务的承担单位。2. 测区概况测区概况通常应包括如下几个方面的内容：a.测区的自然景色以及独特著称的人文景观；b.测区技术经济特色及发展前景；c.测区的地理位置，如测区位于东经118 35 30 120 18 15 ，北纬28 46 30 30 28 35 。d.城市建筑密集程度；e.交通及水系发达情况；f.测区地貌及植被情况，包括地势起伏情况，所属地形类别（平地、丘陵地、山地及高山地等），最低、平均及最高海拔高

11、程，植被覆盖及密集程度等。3. 航摄资料情况航摄资料情况通常应包括如下几个方面的内容：a.航空摄影工作的承担单位及完成日期；b. 航摄飞机类型；c. 航空摄影机型号：如RMK-A或RC30；d. 航摄仪焦距：如152.375mm;e. 飞行方式：如常规航迹线为东西方向；f. 摄影比例尺；g. 像幅：如23cmX23cm；h. 航摄底片类型：黑白，彩红外，真彩色等；i. 航摄资料验收情况：包括航向、旁向重叠是否符合规范要求，有否航摄漏洞，像片倾斜角及旋偏角是否超限，航摄补飞情况，影像反差及投影差（高层建筑物）是否适中等。5. 作业技术依据作业技术依据，是指此测绘项目生产作业过程中，所依据的相应比

12、例尺地形图国家标准，行业标准，以及地方标准。同时也包括批准后的本项目技术设计书。国家标准，通常包括相宜比例尺的航空摄影测量外业规范，航空摄影测量内业规范，地形图图式。行业标准，是指相关行业制定的标准，如适于城市测量的城市测量规范。地方标准，则是指地方省市指定的测绘标准，如上海市的上海市城市测量规范。6. 已有资料情况已有资料通常是指测区已有的基础控制资料和已测绘的地形图资料。基础控制资料是测区布设像控点的基础；而已有的地形图资料，可以作为本测绘工程的参考，应加以充分利用。一般在编写项目技术设计书之前，需到测区进行现场踏勘，即在搜集当地已有资料基础上，实地对既有的三角点、水准点等进行踏勘。由于地

13、层沉降以及人为破坏，一些基础控制点往往不能使用，有时需要作基础控制补充测量。7. 软、硬件设备配置软、硬件设备配置，是指用于完成本测绘项目的主要硬件平台、相关设备以及相应软件系统。软件系统一般应包括：空中三角测量软件，数据采集软件，图形数据编辑软件，图象处理软件，城市建模可视化软件，地理信息系统软件，数据库建库软件等。8. 成图规格及精度指标成图规格及精度指标还可细分成如下几项内容： 数学基础：投影方式：国内通常采用高斯-克吕格带（或带）投影;平面坐标系统：例如采用1954年北京坐标系或地方独立坐标系，通常写明测区中央子午线xxxxx;高程系统：一般采用1985国家高程基准，也有采用1956黄

14、海高程系或独立高程系统； 基本等高距：等高距根据测区地形类别和用图需要确定。 高程注记点：注记密度：例如图上每平方分米（10cm10cm）6 10个点；实测方法：如外业水准测量方法； 产品规格地形图分幅：50cm50cm（正方形）或40cm50cm（矩形）；图幅编号：采用国家标准或当地习惯作法；图廓整饰：按国标图式或地方习惯作法；成图比例尺：根据合同由甲方确定；产品基本内容：如DOM、DEM、DLG；产品介质：磁介质（光盘）或聚脂薄膜线划图等； 数据格式栅格数据：正射影像通常采用TIFF格式；矢量数据：如E00，DXF，DWG，TEXT格式。DEM数据：如DXF，TEXT格式； 成图精度成图精

15、度是指地形图的各项精度指标，通常应对如下精度指标做出明确规定：平面位置中误差：a. 内业加密点对最近野外控制点的点位中误差（图上），按有关规范确定不同地形类别（平地、丘陵地，山地、高山地）的中误差限差；b.地物点对最近野外控制点的点位中误差（图上），按有关规范确定不同地形类别（平地、丘陵地，山地、高山地）的中误差限差；c.影像图地形元素的平面位置对最近野外控制点的点位中误差（图上），按有关规范确定不同地形类别（平地、丘陵地，山地、高山地）的中误差限差；高程中误差：a.内业加密点对最近野外控制点的高程中误差，按有关规范确定不同地形类别（平地，丘陵地，山地，高山地）的中误差限差；b.高程注记点对最

16、近野外控制点的高程中误差，按有关规范确定不同地形类别（平地，丘陵地，山地，高山地）的中误差限差；c.等高线插求点对最近野外控制点的高程中误差，按有关规范确定不同地形类别（平地，丘陵地，山地，高山地）的中误差限差；格网对最近野外控制点的高程中误差，按有关规范确定不同地形类别（平地，丘陵地，山地，高山地）的中误差限差；困难地区的精度要求：困难地区（如阴影、摄影死角、森林、隐蔽等困难地区）的平面和高程中误差限差，可按一般规定放宽1/2。最大误差的规定：中误差的两倍值为最大误差。9. 生产流程及工序技术指标项目技术设计书一般应包括整个生产作业的流程图和各生产工序的技术精度指标。下图是数字测绘生产流程的

17、一个示例。 各工序技术精度指标下面以某测绘工程为例，将相关工序的主要技术精度指标列出仅供参考。a. 航片扫描：扫描分辨率：25m；扫描质量要求：扫描影象反差适中，色调饱满，框标清晰。b. 空三加密空三构网方法：利用VirtuoZoNT构建空中三角网；区域平差方法：采用世界著名的PAT-B光束法软件进行区域网平差；内定向限差：小于8m；相对定向点残余上下视差：小于8m；加密成果精度要求：（平面指图上） 项目 限差 类 别 加密点 中误差 定向点 残差 多余控制点 不符值 公共点 较差限差 平 面( mm )高 程(m) 平面 ( mm )高 程(m) 平面 ( mm ) 高 程(m) 平面 (

18、mm )高 程(m) 平 地、 丘 陵 山 地 说 明 加密点中误差的 倍 加密点中误差的 倍 加密点中误差的 2倍说明：对于隐蔽地区，上表中的限差可放宽1/2。c. DEM生成及拼接DEM格网间距：2.5m（地面）；DEM格网点对于最近野外控制点的高程中误差：平地为0.4m，丘陵地为0.5m，山地为0.7m。DEM接边精度：为格网点中误差的2倍。数据格式：DEM数据文件以图幅为单位存储，文件为文本格式。d. 正射影像纠正及镶嵌文件格式：Tiff格式（非压缩），数据文件以图幅为单位储存；输出分辨率：数字正射影象图的输出分辨率为300DPI；匹配窗口：为11*1115*15象素；接边限差：一般不

19、大于图上1.0mm ，最大不大于图上1.5mm；接边方式：相邻像对间、相邻图幅间DOM应进行接边，接边的DOM影象应清晰，接边影象不允许出现明显的模糊、重影及明显的拼接痕迹。色调要求：DOM影象应清晰，纹理信息丰富，片与片之间尽量保持色调均匀，反差适中，图面上视觉效果良好。E. DLG数据采集定向方法：绝对定向以加密成果导入，原则上不做修改。图幅矢量数据接边精度要求： 项目地形一般限差最大限差平 面 1.0m 1.25m高 程 平地 丘陵 山地 平地 丘陵 山地 0.70m 1.0m 1.50m 1.0m 1.50m 2.0m 数字测绘生产流程: 10. 作业技术方案作业技术方案应包括各主要生

20、产流程的作业原则、技术方案、实测方法等。下面列出主要生产流程应包括的工序，每个工序的作业技术方案这里就不一一列举。 像片控制测量 外业调绘 空中三角测量 空间基础数据采集 DEM生成及接边 正射影像纠正及镶嵌 城市建模及三维景观10. 质量控制质量控制是保证数字测绘产品质量的不可缺少的重要环节。质量控制要有一系列的保证措施，而且要自始至终贯彻在数字测绘生产流程的各个工序和每一个环节。每个从事测绘生产的单位，都必须建立完善的质量管理体系。已经通过ISO9000国际标准化质量管理体系认证的单位，必须严格按ISO9000质量管理体系控制文件执行。质量控制的关键环节包括：a. 质量记录：每个生产流程的

21、每个作业环节，都必须填写和保留全套完整的质量记录文件。这是ISO9000国际标准化质量管理体系的核心所在。b. 各工序质量检查：每个生产流程的每个作业环节，都必须建立严格的专职质量检查制度，而且要由作业员、检查员、技术负责人签字。c. 成果检查验收：各项测绘成果，实行按生产过程逐级检查验收制度，下工序要检查反馈上工序的质量问题，如发现质量不合格产品，需按规定程序进行处理。最终产品的检查验收，应执行测绘产品标准CH1002-95测绘产品验收规定和CH1003-95测绘产品评定标准。11。成果提交1) 提交成果资料内容a.控制像片b.像控点成果c.内业加密成果d.数字矢量地形图（DLG）e.数字地

22、面模型（DEM）f.数字正射影像图（DOM）2) 成果数据格式a.矢量数据（DLG）：如DXF格式或E00格式等；b.栅格数据（DOM）：如Tiff格式；c.地形数据（DEM）：如TEXT文本格式；3) 成果提交介质数字测绘成果提交的介质，通常都采用磁介质，如光盘或硬磁盘。根据用户需求，也可以提供聚脂薄膜线划地形图，彩色正射影像图等。4) 其他文件资料a. 项目技术设计书；b. 产品质量检查验收报告；c. 项目技术总结。四 数字影像获取数字影象数字影象是数字摄影测量的基础原始数据。数字影象是以象元（象素pixel）为单位，以灰度值表示的灰度矩阵。也就是说，在扫描过程中将光学影象抽象为像元的点阵

23、，每个像元范围（一个微小的区域）取灰度的平均值作为灰度值。2. 数字影象获取 数字影象可直接从装在飞行器上的传感器产生,记录在磁介质上; 也可以利用影象数字化器对摄取的光学影象扫描来获取,即把原来模拟方式的信息转换成数字形式的信息.通常的航空像片,均须利用高精度的专用扫描仪将其（航摄底片）数字化.这种扫描仪一般是由CCD(电偶合器件)阵列传感器组成,分为线阵列和面阵列两种排列方式.目前,用于数字摄影测量的高精度扫描仪,主要有如下几种:a. Leica-Helava公司的DSW 300扫描仪b. Zess-Intergraph公司的PhotoScan扫描仪c. Vexcel 4000及Ultra

24、scan 5000扫描仪3. 影像数据量数字影象的每一个数据代表了被摄物体上一个点的灰度或辐射强度,此点称为像元素、或像素、或像元.像素的灰度值常以8位二进制数表示,即一个字节(byte).像素的间隔即采样间隔,由影象的分辨率确定.当采样间隔为0.025mm(25)时,一张23cm 23 cm的影象的数据量约为80MB (兆)字节.而一张彩色影像的数据量，为黑白影像的3倍，约240MB字节。4影像的分辨率用于数字摄影测量测绘生产的影像扫描分辨率，通常采用25，完全可以满足4D产品的精度要求。对于一些特定要求的项目，诸如高精度的空中三角测量，可采用更高的影像分辨率，如15。如果原始影像为彩色影像

25、，为了减少数据量，提高生产效率，而又不降低数字测绘产品的精度，可以将原始影像转换成黑白影像，除了正射影像采用彩色影像外，其余生产过程（DLG，DEM等）均可采用黑白影像。 五 控制测量1基本概念控制测量，这里主要是指像片控制测量。根据测区提供的基础控制资料，即高等级的国家三角点和水准点，布设和实测像片控制点，作为内业空中三角测量的起算数据。对于测区基础控制资料不足的情况，则在进行像片控制测量之前，应先作补充基础控制测量，其成果视情况可纳入基础控制网；或者根据测区的实际情况，专门针对本测绘项目的像片控制测量，布设相应的高等级控制网。例如，合理的布设四等GPS点以及4等水准，作为象片控制测量的基础

26、控制。作为基础控制测量的4等水准路线，应起闭于国家等级水准点。2. 控制点布设方案 控制点布设依据控制点布设方案的确定，主要取决于甲方对高程精度的要求指标，尤其是1：500，1：1000大比例尺城市建筑区的高程精度指标。而平面控制点按区域空中三角测量方法布设，一般可满足精度要求。例如，对于成图比例尺为1：500，1：1000的城市建筑区和基本等高距为0.5m的平地，城市测量规范规定：高程注记点的高程中误差不得大于 0.15m。这种情况只能采用高程全野外布点方案，而不能采用内业加密高程控制点方法。 控制点布设方案区域网像控点的布设，规范对区域内的航线数、平高控制点间基线数、高程控制点间基线数，均

27、作了明确规定。下面将控制点布设原则归纳如下：平面控制点：一般布设在所测区域的四角及周边，布设原则为区域密周边布点；高程控制点：根据精度要求按基线数敷设高程导线；不规则区域布点：一般在凸出处布平高点，凹进处布高程点，当凹角点与凸角点之间距离超过两条基线时，在凹角处也应布设平高点。下图为控制点布设的样例： + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 其中： - 代表平高控制点； - 代表高程控制点

28、；+ - 表示像片摄影中心。 地面标志布设对于高精度的测绘项目,在航空摄影前应在计划的平面控制点位置布设特定形状的地面标志，然后进行平面高程联测.3. 像控点联测 平面控制测量1）选刺点a. 野外像控点应选在影像清晰的明显地物点上，像控点距离像片上各类标志应大于1mm，距离像片边缘不得小于1cm；b. 像控点应选在旁向重叠的中线附近，离开方位线的距离大于3cm；c. 刺孔直径不得大于0.1mm，并要刺透，不允许有双孔；d. 像控点刺点应有第二人检查，并要在控制像片的反面绘制点位略图及相应的说明。e. 所选点还应满足GPS测量的要求，以便于GPS接收机进行工作。2）实测方法：现在使用GPS（全球定位系统）进行平面控制测量比较广泛，也可采用三角测量或导线测量方法。GPS双频接收机标称精度为5mm+2ppm; GPS单频接收机标称精度为