|
2011年08月31日 03:30
我国1：5万地形图原来存在的空白区。
卫星影像
航空光学影像
数字高程模型 新闻背景 日前，国家测绘地理信息局宣布，我国西部1：5万地形图空白区测图工程通过竣工验收。 1：5万地形图是我国的国家基本比例尺地形图。长期以来，由于受自然环境、装备条件、技术水平等方面的限制，我国西部青藏高原、塔里木盆地和横断山脉等地区约200万平方公里的地方，一直存在着约占陆地国土面积20%的1：5万地形图空白区。 1：5万地形图到底是什么？中国测绘科学研究院科技处处长燕琴研究员告诉记者，其实用大白话理解最核心的东西，你可以把它看成是1：5万的沙盘模型。 我们当然不一定把全国1：5万地形图，都在桌子上摆出沙盘来。但是按照这个图测出的数据，你要是想摆，沙盘是随时可以摆出的。 也就是说，这个图的核心内容是要在地图上表示出地面上每个点的平面位置和高程。要用立体坐标表示的话，就是测出地面上每个点的X、Y、Z坐标值。而1：5万比例尺的意义就是说，1公里长的一条实际道路，在图上有2厘米的长度；100米长的一所房子，在图上只有2毫米长。因此，中国所有的道路、河流，甚至稍微大一点的独立房子，在地形图上都会有表现。 在城市和乡村，我们有时会看见测绘人员用三脚架上的光学仪器测量着什么。那么，在茫茫沙漠和皑皑雪山上，地形图又是怎样测出的呢？ 航空航天遥感影像数据获取，有点像拍3D电影 燕琴说，完全由测量人员在地面上测量来获取数据，我们叫做全野外测量方式，目前一般在绘制像1：500以上大比例尺的城市地形图时才采用。而像1：5万比例尺的地形图绘制，现在主要靠航天航空摄影测量的方式来获取数据。 航空摄影拍下来的只是平面的影像，只能获得某个地点平面位置的数据，它的海拔高程的数据又怎样获得呢？ 这个原理有点像拍3D电影。我们知道，人看物体之所以能获得立体影像，是因为人的两个眼睛视角不同，获得的影像迭加起来就产生了立体的效果。3D电影的拍摄就是利用两个摄影机在不同的角度拍摄获取影像数据，再经过某种技术处理，使得我们在看3D电影时产生立体的效果。 利用航空摄影测量技术获取地形图数据，也是要对同一个地点从两个不同角度摄取影像数据，再经过技术处理，就可以提取出这个地点的立体高度，也就是说，测出这个点的Z坐标。 通常我们理解的航空摄影都是拍摄光学影像。但是如果遇上云雾笼罩的情况，就无法使用光学相机了，而必须采用雷达遥感技术，利用接收发射的微波信号来获取影像数据。 但是，在青藏高原和横断山脉等高海拔地区，甚至航空摄影也是很难实现的困难事儿。这就必须用到卫星的航天遥感影像数据。而它们的测量原理都是一致的。 燕琴说，在西部测图工程中，只有塔里木盆地、三江源一带采用了航空摄影获取数据的方法，在面积上只占整个工程的20%左右，而其余绝大部分地区的测量数据，都是通过卫星遥感影像获得的。 控制点测量和地理要素比对，还必须实地现场调查 利用飞机和卫星拍摄影像，就可以获得地形图数据，这似乎是一件很轻松的事情。但有关方面发布的消息称，为了完成西部测图工程，累计外业工作投入6000人次、各类设备车辆6500台（辆），野外行程约1600万公里，这又是干什么去了呢？ 燕琴介绍说，要完成地形图测绘，工作人员的外业调查还是必不可少的。 首先，航空航天的影像，反映的只是图片中各个点的相对位置。要真正确定每个点的经纬度和海拔高度，还是要通过对控制点的实际测量来完成。 所谓控制点，就是在实际地面上找一个明显的标志点，比如两条道路的交叉点，然后能够在影像上精确地找到这个点。工作人员要选取这样的控制点进行实地测量，测量出它的X、Y、Z坐标。 在此次西部测图工程中，我们采用了很多技术创新。比如原来在一个立体模型中，需要实地测量6到9个均匀分布的控制点。而现在，在120公里长、60公里宽的影像范围内，只需要实地测量一个控制点就可以了。 利用GPS定位技术，过去对一个点的测量可能要花2-3天的时间，而现在30分钟就可以搞定。整个西部测图工程，这样实地测量的控制点大约有1300多个。 外业调查的另一个意义在于，我们在拿到航空航天影像图后，要到实地进行目视比对。比如影像中的一片区域，到底是沼泽，还是湖泊？我们要进行实地的核查。再比如一些输电线路，一些输油输气的管路，到底是怎么走的，这样一些地理要素，要实地进行比对。这叫做外业调绘。这样的工作也是必不可少的。 燕琴介绍说，由于西部地理条件的复杂性，为保证测量人员的安全，我们采用了多种方法。比如外业工作都要由两台车辆两个小组同时前往，以便出现不测情况可以相互救援。同时，利用北斗卫星、海事卫星建立了外业安全监控系统，在每辆车上都架设天线安装了相应的设备，使得他们无论走到哪里，中心指挥台都可以看到他们的位置。他们走过的路径都是可以统计回放的。 地图4D产品多方面服务国家经济社会建设 中国测绘科学研究院某重点实验室副主任李海涛研究员告诉记者，地形测量获得的地图产品，基本有四类，在业内称之为4D产品。 最基础的一类，就是我们前面提到的沙盘，科学的说法是“数字高程模型”。它其实就是地面上各个点的X、Y、Z坐标集。 李海涛介绍说，从两张两维的图片，恢复出地面三维的信息，过去要靠人工一个点一个点地测量出来，现在通过我们自主研发的软件系统，可以通过计算机自动计算出来。这个系统也获得了国际上的“汉莎图像奖”。 第二类是正射影像图。我们前面说了，原始数据的采集要靠飞机、卫星拍的影像图。从这些影像图中获取了地面坐标数据后，并不是把这些影像就丢弃了，把它们整理出来，也构成我们地图数据的一部分。然而，由于飞机、卫星平台拍摄的角度，以及地球自转的影响，这样的影像图是有畸变的。这就需要技术人员通过处理，把这样的图展平，都还原成垂直高空直上直下拍摄的影像，这个就是正射影像图。 第三类产品是数字线划图。这个图相当于把沙盘图和正射影像图结合起来。简单地说，沙盘图是立体的但却是光秃秃的，正射影像图是具体的但却是平面的，把二者结合在一起，在沙盘上标识出居民地、道路、耕地、湖泊等等，划出等高线，就形成了数字线划图。 数字线划图的绘制是工作量最大的一个图。在西部测图工程中采用了很多计算机自动化技术，比如过去要在沙盘上标出一条河流，要人工一个点一个点地去描画，但现在通过一个软件，只要在这个河流上点一个点，计算机就自动地把这个河流勾画出来了。人工需要做的只是做一些核对，把计算机自动生成中出现错误的地方改正过来，这样就可以大大降低人工的工作量。 第四类产品是数字栅格图，实际是数字化的地形图像。 除了以上介绍的4D产品之外，还有很多衍生产品，可以根据不同方面、不同部门的特殊需要，在信息提供方面有所侧重，生产出各种特殊的图形产品。 |
|
|
