基于移动测量技术的河景地图制作.pdf

基于移动测量技术的河景地图制作李 真(江苏省测绘研究所,江苏 南京2 1 0 0 0 0)摘 要 为更直观、更便捷的观察河道,研究基于移动测量技术的河景地图制作技术,利用船只作为移动采集载体,安装全景采集设备,对所需采集地区进行点云及全景照片的采集,采集完成后,对采集数据进行一定的内业处理,并最终切片发布的过程。以中海达i S c a n移动采集设备为例,选取南京市秦淮河为示例地区进行河景数据采集,通过系列内业处理,结合地名地址及二维地图导航等数据发布服务,供政府部门及公众使用。关键词 移动测量;河景;秦淮河;i S c a n0 引 言移动测量系统是当今测绘界最为前沿的科技之一1,兴起于2 0世纪9 0年代,它综合了快速动态定位测量技术及近景摄影测量技术这两种先进的测量技术。移动测量系统具有独立的测图系统,成果全面准确,能够有效融合其他来源的数据,效率高、成本低、作业安全舒适。全景移动测量系统是地理空间信息获取的一种新技术,是当今测绘信息行业前沿研究和应用领域之一2。随着移动测量技术的不断发展,其应用范围也在不断扩展,现有的移动测绘技术主要应用于交通、城管、环保等领域,而在河景方面的应用也逐渐有所体现。如G o o g l e公司就对亚马孙河流域、英国曼彻斯特运河等进行了河景采集,英国的C a n a l&R i v e rT r u s t组织运用G o o g l eT r e k k e r设备进行英国曼彻斯特运河的采集工作。但采集成果只局限于影像浏览,尚未做到可量测。而利用L i D A R技术,依托船只载体采集河景的研究较少。本文创新性的利用船载L i D A R技术进行河景地图制作,全方位获得河道地形和周边环境信息,为水利工程数字化管理、水利工程治理等提供高精度、高现势性的地理空间信息数据支撑。1 总体技术路线选用中海达i S c a n移动测量系统及其配套处理软件,以南京市秦淮河为示例地区进行河景地图制作。河景地图制作主要包括河景外业采集、河景内业处理、成果发布应用等步骤,河景地图制作主要处理过程如图1所示。2 船载移动测量系统将移动采集设备架设在船只上,组成船载一体图1 河景地图处理流程图化移动测量系统3,采集秦淮河测区的点云数据、全景照片、定位定姿数据等,在对采集的数据进行全景照片拼接、点云照片配准等系列内业处理后,结合地名地址、矢量二维地图等数据进行切片发布,形成最终的应用成果。3 河景外业采集河景外业采集是使用船只作为移动采集载体,与使用汽车作为移动载体的外业采集过程相似,只在仪器安装步骤及采集参数设置上有所区别。本次河景数据采集工作是通过船载移动测绘系统进行采集的,其G P S基准站架设于原江苏省测绘地理信息局楼顶已知控制点处,所用到的G P S接收机 是 海 星 达H 3 2系 列 的GN S S R T K数 据 接收机。4 河景内业处理4.1 河景照片处理河景照片处理包括河景照片拼接、拼接缝检查、照片分发、生成缩略图、检查点云与照片的配准等处理过程。河景照片拼接是对同时采集的同一地点不同方向的照片,依据相互间的重叠部分进行同名点匹配,最终拼接成完整的河景全景照片。河景照片拼接完成后,为保证影像质量,需要对全景照片进行拼接缝人工检查,并对有误差的部分进行人工修正。将完成检查的河景照片按照不同河流分发至21江苏省测绘地理信息学会2 0 2 3年学术年会每条河流的存储文件夹下。由于河景照片拼接过后数据量较大,在后续内业处理工作时,只需要进行压缩后的河景照片即可,因此,对高精度河景照片进行缩略图的制作,以此提高工作效率。最后,对于因河景照片旋转、偏移等因素影响造成的河景照片与点云无法完美匹配的问题,通过调整全景相片六个参数使得河景与点云一一匹配重合,以方便后续作业。4.2 质量检查由于在进行人脸车牌模糊和拼接缝检查等工作时,难免会有错漏的情况出现,因此需要对加工过的数据进行质量检查,质检的原则一般是交叉检查,查漏补缺。4.3 照片整体优化由于天气原因,全景影像的整体清晰度、色彩等效果如达不到要求,可通过p h o t o s h o p等图片处理软件对照片批量进行优化,通过提高全景影像的高亮、清晰度、色彩鲜艳度,去雾、去阴影等手段,使得全景影像达到非常好的效果。4.4 面片提取由于河景采集地区集中在河流及河流两侧,因此面片提取与街景提取有所不同,除点云可以覆盖到的建筑物需要进行提取外,还需要对跨河桥面等进行提取。面片提取完成后,可以在发布后的河景中通过面片进行跳转。4.5 P O I、图标入库及调整为了更好的展示河景信息,选取河流名称、桥名以及河流两侧重要地物P O I数据进行入库显示,并根据实际情况对P O I进行调整,以保证P O I数据显示无压盖,河景中距离较远的P O I数据一般不显示。5 河景成果发布在完成对河景照片的处理后,需要将成果进行发布,为后续的成果应用提供支撑。对河景数据进行切片,根据不同级别,将每一张照片分割成小尺寸的图片后放入数据库中,以切片级别0、3、4为例,切成的小尺寸图片数量分别为1、3 2、1 2 8,共1 6 1张。切片完成后,对数据进行部署发布,发布完成之后,通过河景发布后的服务地址,即可以对河景进行浏览查看。6 成果应用三维实景地图服务是新一代的地图产品,使用新的地图技术,营造新的产品体验。用户可以根据实际应用,结合B S、S D K二次开发包等对河景地图成果进行二次开发,真正实现人视角的地图浏览体验,提供更加真实准确、更富画面细节的地图服务。河景地图制作后,应用的主要功能如下。6.1 河景浏览打开河景影像的平台应用,河景路线上包含泵站、涵闸、地表水取水口、水利事业单位等水利设施及部门。附带影像的球形预览功能,能够使用户快速定位跳转到所需场景,进行3 6 0 全景浏览。利用鼠标拖动画面,完成当前节点的漫游,可令使用者融入虚拟环境之中。用户能够按照不同方向浏览河道以及河道两侧的真实照片场景,主要包括顺流方向和逆流方向,浏览时可以逐节点导航,也可以连续导航,如图2所示。图2 浏览导航图6.2 河景查询根据河道查询河景影像,包含三汊河草场门河道、草场门汉中门河道、汉中门集庆门河道、集庆门武定门河道、武定门秦淮河大桥河道、秦淮河大桥东山桥河道,选择或者搜索所需河道,打开后即可选择泵站、桥梁、闸口等水利设施进行河景影像查看。6.3 沿河水利工程管理显示沿河的水利工程设施及相关属性信息,沿河水利工程管理界面如图3所示。6.4 实用工具用户可以在河景地图中选择任意具有点云数据的两点,系统会自动计算并显示地物间的距离,如河道宽度、堤防高度等。同时,还可以对面积进行量测。除此之外,河景地图发布后,还包含全屏显示、标注显示、鹰眼图显示、场景跳转、面片跳转等功能。6.5 模拟行驶根据用户指定的路线,选定起始站点和结束站点,并设置站间行驶的时间间隔,点击开始即可模拟行驶。31基于移动测量技术的河景地图制作图3 沿河水利工程管理界面图7 结 语基于船载L i D A R技术的河景地图制作,为公众提供基于人视角的全新地图阅读方式,创新性的将单点全景与河景相结合,更为详细和直观的展示了沿河风景及各水利设施。同时引入模拟行驶,将导航与三维河景相结合,制定更适用于水利等专业部门使用的三维河道导航系统。利用船载L i D A R技术进行河景地图制作,有效的弥补传统作业方式中所欠缺的实景河流浏览模式,制定和完善利用船载L i D AR技术进行河景地图制作的过程及规范,所得的河景地图成果可以为交通、自然资源等多个部门提供服务支撑。参考文献1 李德仁.移动测量技术及其应用J.地理空间信息,2 0 0 6,4(4):1-5.2 白冰,龚真春,付佳,等.车载全景移动测量系统在街景图制作中的应用J.甘肃科技,2 0 1 8,3 4(1 0):2 9-3 0.3 余建伟,刘守军.中海达船载水上水下一体化三维移动测量系统J.测绘通报,2 0 1 3(7):1 1 9-1 2 0.4 张智勇.全景移动测量系统及其应用前景展望J.测绘通报,2 0 1 4(3):7 9-8 1,8 6.5 龙川,苟永刚,明镜,等.车载移动测量系统研制与应用实践J.测绘通报,2 0 2 1(4):1 2 0-1 2 5.41江苏省测绘地理信息学会2 0 2 3年学术年会