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1、关于数字正射影像图和数字高程模型定位及 起始点计算问题的说明王占宏? 马聪丽? 兀? 伟? 段怡红 ? 郭玉芳 ? 陈 ? 骏 (国家测绘局测绘标准化研究所? 陕西西安 ? 710054) On the Issues ofDOM and DEM Positioning and Their Initial Points CalculationWANG Zhanhong? MA Congli? WUW ei? DUAN Yihong? GUO Yufang? CHEN Jun摘 ? 要: 数字正射影像图和数字高程模型是数字化测绘的 2种重要成果, 相应的成果标准中对其规 格进行了规定。经实践检验,
2、 标准中对 DOM和 DEM的定位及起始点计算的规定是科学、 正确、 合理的。针对标准中规定的定位点及起始点计算进行说明和示例, 以统一对标准的理解和执行。关键词: 数字正射影像图; 数字高程模型; 标准说明; 定位点; 起始点 中图法分类号: P201 . 1?数字正射影像图 ( DOM ) 和数字高程模型( DEM)是数字化测绘的 2种重要成果, 2001年我国 发布了相应的测绘行业产品标准 1- 2, 主要规定了1?10 000 、 1?50 000 DOM 和 DE M 成果要求, 对于规 范 DOM 和 DEM 成果数据的生产和促进成果应用起到了重要的作用。 2010年对这 2项产品
3、标准进行了修订, 形成了覆盖 1?500 、 1?1 000 、 1?2 000 、 1? 5 000 、 1?10 000 、 1?25 000、 1?50 000和 1?100 000比例尺的系列 DOM 和 DEM 成果标准。在标准执行中, 出现了对定位点的规定和起始点计算公式理解 不一的情况, 对标准的正确使用造成障碍。因此,有必要对标准有关条文进行说明, 以利于对标准条 文的理解和正确使用。1 ? 标准中对定位点的规定1 . 1? DOM 的定位 数字影像, 也叫数字图像, 是物体光辐射能量的数字记录形式或像片影像经采样量化后的二维数字灰度序列。像元是组成数字影像的最小单元, 是反映
4、所代表的确定面积的辐射或灰度数值。DOM 是经过几何纠正和辐射纠正后的数字影像, 像 元反映的是地面固定面积的地物平均辐射, 因此,某像元的几何位置 (或定位点 )应该在该像元的中心。实际上, 图像处理软件如果有定位信息, 也都 是以像元中心的坐标值作为默认的像元定位点的。DOM 标准也是基于像元中心点作为像元定位点, 整 幅 DOM 则以左上角第一个像元的中心点为起算点, 如图 1所示。图 1? DOM 的起始定位点示意图1 . 2? DEM 的定位DEM 是一定范围内规则格网点的平面坐标(X, Y)及其高程 (Z )的数据集。由于格网是规则的, 实际上数据集只记录格网点高程值, 格网点平
5、面坐标可由起始点坐标和格网尺寸计算确定。DEM 的起始点坐标为第一行第一列的高程点的坐标, 如图 2所示。图 2? DEM 的起始定位点示意图2 ? 标准中对起始点坐标计算的规定目前, 我国大比例尺地形图都按照正方形或矩形分幅, 中小比例尺地形图按照梯形分幅。正方形或矩形分幅时, 标准规定 DOM 和 DEM 按规定的图幅向四边扩展一定范围 (图上约 10 mm)提供数据。梯形分幅时, 标准规定 DOM 和 DEM 按图幅内图廓线最小外接矩形向四边扩展一定范围 ( 图上约10mm)提供数据。对于 DOM 和 DEM, 起始点坐标1测绘标准化?Standardization of Surveyi
6、ng andM apping?Jun. 2011, 27( 2)的计算公式是一致的, 即按 ( 1)、 ( 2)式计算, 点位关系如图 3所示。图 3? 起止点与图廓关系示意图X起= I NT( (MAX(X1, X2, X3, X4) + D) /d) ?d(1)?Y起= I NT( (M I N(Y1, Y2, Y3, Y4) D) /d) ?d(2)式中, X1、 Y1、 X2、 Y2、 X3、 Y3、 X4、 Y4为内图廓点高斯平面坐标, 单位为米 (m ); X起、 Y起为起始点高斯平面 坐标, 单位为米 (m ); D为外扩尺寸, 单位为米 (m),其中, D = M* 0 . 0
7、1 ,M 为比例尺分母; d为 DOM 分辨率或 DEM 格网尺寸, 单位为米 (m)。3 ? DOM 起始点计算说明纠正后影像的每个像元坐标与控制点坐标的精度 (坐标值小数点后的位数 ) 相关, 纠正控制点所在像元的坐标就是纠正控制点的坐标。 纠正后影像 在叠置内图廓时, 会产生最大 1/2个像元的误差。 如果再用影像上显示的图廓线位置推算 DOM 范围的左上角像元坐标时, 将有最大 1/2个像元大小的误差。实际生产中, 在纠正影像上不用叠置内图廓 线, 而是直接按照裁切范围对纠正后的影像进行裁切, 并由元数据或其他影像层存储内图廓。 这时使用标准中的公式计算起始点坐标也将产生最大 1/2个
8、像元大小的误差。 因裁切产生的 1/2个像元大小的误差是避免不了的, 如果要避免, DOM 之间的接边又会产生问题, 所以必须取整, 取整必产生最大 1/2个像元大小的误差。1/2个像元按标准中规定的分辨率计算, 为图上的 0 . 05 mm, 按照地形图的精度要求这是可以忽略的。4 ? DOM 和 DEM 套合说明在 DOM和 DEM 成果标准中, 规定起始点计算时, 还应考虑这 2个产品的套合问题。 对于同一比例 尺产品, 如果规定了一致的起始点坐标计算公式,DEM的格网点会正好落在 DOM的某像元中心 (图 4表示了 1? 10 000DOM和 DEM套合情况 ), 而不用为了格网点和像
9、元的套合而进行内插计算, 这对这 2个产品的套合和应用是很重要的, 一方面避免了内插造成的精度降低, 另一方面还可以提高应用的效率。图 4? DOM 和 DEM 套合示意图5 ? DOM 和 DEM 起始点计算示例为了更直观地看到 DOM和 DEM起始点的实际情况, 选取 1?10 000图幅进行计算示例。 1?10 000内图廓 4点坐标如下:(* 05713. 600 , * 08021?410),(* 05658. 710 , * 13770 . 260), (* 01036. 450 , * 13727 . 580),(* 01091. 080 , * 08000 . 000)。按照标
10、准规定的公式计算的该图幅 DOM 起始点坐标如下: ? X起= I NT ( (MAX(* 05713 . 600, * 05658 . 710 ,* 01036 . 450 , * 01091 . 080) + 100) /1) ?1 = * 05813 ? Y起= I NT( (M IN(* 08021 . 410 , * 13770 . 260 ,* 13727 . 580 , * 08000 . 000) 100) /1) ?1 = * 07900按照标准规定的公式计算的该图幅 DEM 起始 点坐标如下:? X起= I NT ( (MAX(* 05713 . 600, * 05658
11、. 710 ,* 01036 . 450 , * 01091 . 080) + 100) /5) ? 5 = * 05810? Y起= I NT( (M IN(* 08021 . 410 , * 13770 . 260 ,* 13727 . 580 , * 08000 . 000) 100) /5) ?5 = * 07900图 5? 1?10 000 DOM 和 DEM 起始点示意图2测绘标准化?Standardization of Surveying andM apping?Jun. 2011, 27( 2)?数字航空摄影测量 控制测量规范 ?编写说明邓国庆1?段怡红1?肖学年2?王占宏1?
12、周 ?一3?蒋红兵4?朱 ?健1( 1 . 国家测绘局测绘标准化研究所 ?陕西西安 ?710054 ; 2 . 国家测绘局第一大地测量队 ?陕西西安710054 ; 3 . 广东省国土资源厅 ?广东广州 ? 510620 ; 4 . 国家测绘局第三航测遥感院 ? 四川成都 ? 610100) On the Revision ofAerophotogrammetry Control Survey SpecificationsDENG Guoqing? DUAN Yihong? XIAO Xuenian? WANG Zhanhong? ZHOU Yi? JIANG Hongbing? ZHU Ji
13、an摘 ?要: 为适应当前测绘生产的技术要求和发展水平, 有必要制定数字航空摄影测量规范, 建立新的航空摄影测量标准体系。 介绍行业标准 ?数字航空摄影测量 控制测量规范 ?的定位、 主要内容以及重点条文和有关问题的说明, 有益于对标准的理解和应用。关键词: 标准说明; 数字航空摄影测量; 控制测量; 空中三角测量; 区域网平差 中图法分类号: P201 . 1?随着科学技术的发展, 摄影测量已进入了基于数字化影像或数字影像进行数据处理的阶段, 即数字摄影测量阶段。 航空技术的飞速发展以及导航定位技术、 数字航摄像机、 内外业一体化等新型设备和技术的出现及发展, 对传统航空摄影测量内外业产生了
14、巨大的影响。 由于生产技术路线的不同, 内外业各自的工序不再具有清晰的界线, 内外业之间有逐渐融合的发展趋势。 原有航空摄影测量外业、内业规范已不适应当前的需要, 相关标准的划分和层次亦需要调整。 为适应当前测绘生产的技术要求和发展水平, 有必要制定数字航空摄影测量规范,建立新的航空摄影测量标准体系。 图 1为新旧航空摄影测量标准体系对比。 新的标准系列按生产流程由航空摄影、 控制测量、 空中三角测量、 测图与成果? 图 5表示了 DOM 起始点与 DEM 起始点的相互关系, 由图中可以看到, 按照标准规定公式计算的DEM格网点均与某像元中心点重合, 也就是落在某像元的中心。6 ? 结 ? 语
15、 2010年发布实施的 DOM 和 DEM 系列成果标准, 是在充分考虑我国当前测绘生产的实际情况, 经深入调研、 讨论并参考国外相关标准的基础上制修订完成的, 对于指导和规范我国基础地理信息数字成果的生产、 质量控制和使用具有重要的指导意义。经实践检验, 标准中 DOM 和 DEM 的定位及起始点计算的规定是科学、 正确和合理的。各测绘生产单位在实际生产中应该严格按照标准的有关规定执行, 以利于数据共享和复合型测绘产品的生产。参考文献 1 ?CH /T 1009 2001? 基础地理信息数字产品 1?10 000 1?50 000数字正射影像图 S 2 ?CH /T 1008 2001? 基
16、础地理信息数字产品 1?10 000 1?50 000数字高程模型 S 3?CH /T 9008. 3 2010? 基础地理信息数字成果 1?500、 1?1 000、 1?2 000数字正射影像图 S 4 ? CH /T 9008. 2 2010? 基础地理信息数字成果 1?500、 1?1 000、 1?2 000数字高程模型 S 5?CH /T 9009 . 3 2010? 基础地理信息数字成果 1?5 000、 1?10 000 、1?25 000 、1?50 000 、1?100 000数字正射影像图 S 6?CH /T 9009 . 2 2010? 基础地理信息数字成果 1?5 000、 1?10 000 、1?25 000 、1?50 000 、1?100 000数字高程模型 S 7? USGS . Standards for DigitalOrthophotos Z, 1992 8 ?FGDC. Geographic Infor mati
