摘 要：通过收集卫星影像数据，来进一步分析控制点的位置及密度对影像成图精度的影响，从而产出符合要求的带状地形图，来满足国内外道路可行性研究阶段用图的需要。
关键词：卫星影像；带状地形图；DOM；DLG；DEM
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）10-0064-03
Abstract：By collecting satellite image data，the influence of the position and density of the control point on the image mapping precision is further analyzed，so as to produce the belt topographic map which meets the requirements to meet the needs of the road feasibility study at home and abroad.
Keywords：satellite image；belt topographic map；DOM；DLG；DEM
1 概 述
本文主要通过利用卫星影像进行立体测图，从影响成图精度的因素出发，通过分析影像精度，控制点分布位置及密度，来最大限度的减少外业测量工作量，实现1：5000成图精度，进一步解决铁路、公路等带状项目中可行性研究阶段的用图问题，为其提供可靠的技术支持和实施保障。
2 试点选择
本次研究试点的地点选择在新建池州至黄山铁路，位置隶属黄山市黄山区。试点铁路里程DK83+500～DK93+600， 地形地貌为复杂山地，等级III级。测区内含有林地、耕地、居民地、河流、道路、池塘、电力线等地形地物。预计带状成图10km*0.5km，成图面积约5km2。
3 基准设定
3.1 坐标及高程基准
项目采用工程独立坐标系，与池黄铁路一致，平面坐标系统采用2000国家大地坐标系基本椭球参数，中央子午线118度00分，投影面大地高305米；高程系统采用1985国家高程基准。经投影变形计算，项目内投影变形最大值为7.8mm/km，小于国内高铁10mm/km以及铁路25mm/km的要求，基准选择可行。
3.2 规范依据
本项目规范采用《高速铁路工程测量规范》（TB10601- 2009）及《铁路工程测量规范》（TB10101-2009），其中地形成图精度指标选用《铁路工程测量规范》（TB10101-2009），其主要指标如表1所示。
4 资料收集
4.1 控制点的收集
试点范围内的控制点，主要利用了既有池黄铁路初测控制网点，本次利用初测平高点7个。
4.2 航测成果的收集
收集到航测正射影像图DOM，高程地面模型DEM，数字线划地形图DLG。
4.3 地形修补测的收集
我院于2017年2-4月在池黄铁路隧道、大桥等控制工点内利用全站仪数字测图法进行了地形修补测，其中线位处的既有桥涵、水沟、水渠等地形修测在试点范围内，可作为精度比较分析及验证的依据。
4.4 卫星影像数据的收集
遥感卫星影像可以通过国内外主流卫星遥感数据下载网站获取，本次遥感卫星影像采用中国遥感数据共享网（http：//eds.ceode.ac.cn/sjglb/dataservice.htm）中国遥感数据共享网-RTU产品（http：//ids.ceode.ac.cn/rtu/）下载进行收集。
5 坐标转换模型研究
5.1 建立坐标转换模型
池黄铁路初测控制网建立后，经过GPS观测，其点位成果均含WGS-84坐标成果及工程独立坐标成果。结合科傻控制测量数据处理通用软件包COSA-CODAPS 6.0软件，利用布尔沙7参数转换模型，同时对参加转换的点位进行残差验证，转换成果如表2所示。
5.2 利用转换模型进行控制数据采集
根据建立的转换模型关系，实地采用GPS RTK方式进行控制点采集，采集方法如下：（1）参考站架设已知平面高程点上；（2）求解基准转换参数时，公共点平面残差在1.5 cm以内，高程残差在3cm以内；（3）放样作业，所有流动站都对已知点检核并记录，平面较差均小于2cm，高程互差均小于4cm；（4）重新设置参考站后，对最后控制点进行复测并记录，平面互差均小于7cm，高程互差均小于5cm。
6 遥感影像成图研究
6.1 利用卫星遥感影像生产DOM
利用卫星遥感影像生产DOM流程图如图1所示。
6.2 利用卫星遥感影像DOM数据生成地形图
利用卫星遥感影像DOM数据生成地形图的步骤如下：
（1）使用Global Mapper获得点位高程数据或生成等高线图。在数据文件夹里找到“世界地形数据分区表.jpg”，打开，找到工作区大致地理位置对应的下轴和左轴方格数据，并记录。运行Global Mapper，打开相应的.zip文件，同时设置好相应的椭球及投影参数。利用Global Mapper生成等高线，并输出等高线图（DXF格式）。为了更好地对图形进行编辑，一般不直接输出等高线图，而是生成XYZ格式的点位数据，再将这些数据转换成CASS软件所需要的展点格式（可用Excel进行格式转换操作），进而用CASS软件生成等高线。（2）制作地物图。用谷歌地图下载软件下载卫星图片。软件下载后有图片四个角的经纬度坐标，用Coord MG进行坐标转换。操作步骤为：运行地图下载软件—地图下载任务—新建任务—输入下载范围—选择下载级别（级别越高越清晰，文件越大，但有些区域无高清图片，一般选18-20级）—下载。下载完成后，点“导出拼接—导出拼接图片”，再选中“生成经纬度坐标”。将图片四个角点的经纬度坐标，通过Coord MG软件转换成与等高线图相对应的平面直角坐标，再根据其平面坐标进行修正，然后对图片中表示的地物进行描绘，可以在CAD或其它软件上进行。以CAD为例，操作如下：运行CAD软件，输入命令“image”，载入卫星图片。通过图片四个角的平面坐标，对卫星图片进行修正，也叫坐标配准（平移，缩放的进程，CASS制图软件有直接修正的功能），用CAD手动进行坐标配准精度不高，建议采用Microstation和Cass。用地物符号进行描绘。描绘完之后将图片删除，保留地物符号。（3）等高线图和地物图拼合迭加。
6.3 控制点方案研究
利用卫星遥感影像数据生成地形图，精度控制的重要环节就是采用控制点纠正DOM工作，在试点测区内，我们选用不同的控制点数量，位置进行方案试验研究，选用的方案描述如表3所示。根据选定的方案1-4，分别进行试验研究，以成图时的地物点、高程注记点、等高线点作为精度判断点，分别和航摄成图，全站仪数字成图进行同名点比对，统计点位中误差，判断是否满足测量点位中误差/高程中误差的要求。统计分析结果如表4所示。
6.4 分析结论及意见
（1）控制点的数量及分布均匀性，对成图精度影响很大，根据实验结果，1-1.5点/公里，工作效率及精度保证上均为有利。（2）手持GPS采集方法属GPS单点定位，观测时的气象影响误差无法抵消，平面及高程精度较差，不建议使用。（3）可采用影像数据叠加的方式来提高精度。如分辨率低的数据往往时效性较好，分辨率高的数据比较滞后，这时将两种数据结合起来使用，可以有效地提高地形图的精度，减少修补量。方法是先用Global Mapper打开分辨率低的数据文件，再打开分辨率高的坡度数据文件。设置好坐标系和投影方式。点选“文件-结合地形层”。这样数据就可以间接融合，提高成图精度。
7 结 论
采用卫星影像生成带状地形图与收集到的影像分辨率及影像时新，控制点精度密度有关。海外项目还应考虑到控制点的来源，收集可靠性，以及实地测量的风险，所以要系统分析、综合评价，保证完成铁路可行性研究阶段的用图工作。
参考文献：
[1] 阳响平.利用卫星遥感数据制作地形图 [J].科技创新与应用，2014（13）：19-20.
[2] 蒋红兵.利用SPOT卫星遥感影像测绘1︰50000地形图的探讨 [J].四川测绘，2001（3）：115-116.
作者简介：陈军（1974-），男，高级工程师，注册工程师，本科。研究方向：铁路测量、工程测量。
