利用Google Earth 影像辅助大比例尺地形图测量的方法

2013-03-04 14:24:00    来源:

摘要:通过在Google Earth 卫星影像上截取测区适当分辨率的卫星混合地形图,该影像图能清晰直观地反映测区地物地貌特征。将其影像纠正后作为南方CASS 作图软件的底图,将采集的碎步点展绘到底图
刘东,施昆
( 昆明理工大学国土资源学院,云南昆明650000)

一、引言
 
    近年来,加强中小城市和农村大比例尺地形图的测量工作,推进地理信息的数字化建设,成为各个地区发展规划的重中之重。目前进行的基础测量工作主要采用两种测量方法: 航空摄影测量和结合GPS 的传统测量。比较两种基础数据采集的方法,航空摄影测量对于大面积的地形具有更加快捷的速度,而且能够节省大量的人力和物力。但是航空摄影测量在精度上与传统的测量相比较,不能满足1∶ 500 的测量精度。所以现在的许多测量工作仍然是结合GPS 等测量仪器的传统测量。
    本文介绍一种利用Google Earth 影像加快传统测量的方法。利用截图软件( Google Map 截获器V1. 1) 在Google Earth 卫星影像上截取待测区域地形的卫星图片,并根据不同的比例尺要求采用不同的分辨率进行图片截取,以及根据不同的比例尺要求进行图片纠正。将纠正的图片作为底图,将测量的碎步点展到底图上进行绘图工作。

二、根据比例尺的不同截取相应分辨率的图像
 
    利用Google Map V1. 1 进行Google Earth 卫星影像截取时,可以对截取的影像质量级别进行设置。假设影像质量级别为M,根据EPSG: 3785 ( europeanpetroleum survey group) 投影下的分辨率计算公式
    式中,当M = 16 时, 16 级别的影像分辨率= 2. 39 m;当M = 18 时, 18 级别的影像分辨率= 0. 60 m; 当M= 20 时, 20 级别的影像分辨率= 0. 15 m。
    根据航空影像测量大比例尺制图的规范要求( 如表1 所示) 及实际经验,仅仅用来作为底图的所截测区影像图一般都能迟到精度要求,如表1 中的成图比例尺就算扩大10 倍,卫星影像也都是在精度和清晰度要求的范围内。所以当选取M = 20 时的分辨率时,精度明显大于0. 4 ~ 0. 8 m,即当成图精度要求为1∶ 500 时,将M 设置为20; 当成图精度要求为1∶ 1000 时,将M 设置为18; 当成图精度要求为1∶ 5000时,将M 设置为16。
三、根据比例尺的不同采用不同的方法纠正影像

    进行影像纠正分为以下4 个步骤: ① 插入光栅图像; ② 分别在展点图与光栅影像图上标注同名像点( 至少4 个) ; ③ 误差计算; ④ 误差在限定的范围内后,纠正影像。
    根据不同比例尺的要求以及实际测图经验,现对不同比例尺地形图分别介绍选取同名像点的方法。
    对于测图比例尺要求在1∶ 1000 和1∶ 2000 的情况,可以在测区的道路交叉口,实测点作为像控点,一般选取6 ~ 8 个,均匀分布在整个测区内,以备图形纠正时选择最优的点作为同名像点。
    当测图比例尺为1∶ 500 时,由于精度要求较高,采用构造三角形的方法来确定实测点在图上的同名像点的位置,如图1 所示。
    图1 中左边三角形是测区实测点构成的三角形,右边影像是Google Earth 影像上的同名像点的大概位置点构成的三角形。然后复制这两对图形,设左边的图形为X,右边的三角形组为Y。通过CASS 软件进行坐标转换,计算X 到Y 的尺度转换比例因子,以图1 为例,尺度转换因子为0. 917。
    即Y = 0. 917 X。然后通过缩放命令scale 将左边图形缩放到右边图形大小。在右影像图上选择最明显的角点,将缩放后的左图平移到该角点上,即得到与实测点最可靠的同名像点。然后通过CASS 里的“工具”→“光栅图像”→“图像纠正”,完成图像的纠正。
 
四、影像纠正成果及结论

    图2 即是以Google Earth 纠正影像作为底图,通过图形纠正而成。这是图1 纠正后的上半部分,对于实测道路和加固陡坎,通过与底图的比较可以看到,纠正后的影像图中的道路和沟坎之类的线状地物与实际测量的相应地物吻合良好。
    利用这种方法做图,对待整个待测区域能顾及全局,有整体的效果; 而且外业测量员将采集测量的碎步点展到CASS 图上进行内业绘制时,能够及时发现外业测量中的错误,能够有效地避免由于定向或者是校正点引起的人为错误,提高测量工作的实效性。修图及后期整饰图形时,结合纠正后的Google Earth 底图,能够对难测和未测到的小面积区域进行正确的修饰,使整幅图形对实际地形地貌有更加精准的反映。
    笔者在实践中多次使用这种方法进行测量绘图,此方法简单易行,而且能在保证精度的前提下,从外业及内业等方面提高测量工作的速度,以加快地区的信息数字化建设。




参考文献:
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