浅谈利用JX4G制作城市大比例尺地形图的方法

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摘要：本文基于摄影测量学基本原理，简要介绍jx4g软件的部分应用方法，通过对航片的数字处理，利用JX4G软件进行数字线画图（DLG），理论联系实际的展现利用数字摄影测量的方法制作1：1000比例尺的城市大比例尺地形图的全过程。

关键词：摄影测量；JX4G；大比例尺地形图

The method of using JX4G make large scale topographic map of the city

Li-haijun，Zhou-juan，Li-pengbo

（Xinyang surveying and mapping institute of Beijing huaxing exploration of new technology companies）

Abstract：This article is based on the basic principles of photogrammetry， introduce the part application method of JX4G software briefly， through the digital processing of aerial photo ， using JX4G software march digital line drawing （DLG）， theory with practice to show the method of using digital photogrammetry to make the city of 1：1000 large scale topographic map during the process.

Key words：Aaerial photogrammetry；JX4G；large scale Topographic maps

引言

摄影测量作为传统地形图绘制的基本手段，现在已经进入到数字摄影测量阶段，其产品从过去简单传统的纸质地形图，发展为更加数字和人性化的信息产品，大量新的理论与方法不断涌现。摄影测量的主要特点是在像片上进行量测和解译，无需接触被摄物体本身，因而很少受到自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间物体的景象。

本文以北京四维远见信息技术有限公司所生产的JX4G数字摄影测量工作站为载体，通过真实航测像对的实际操作，产生数字线画图，具体完整的展现数字摄影测量全过程，在实际运用中发现并解决问题。

1 数据准备

1.1 基础数据

利用JX4G制作大比例尺地形图时需要该测区一定数量的摄影测量影像资料，包括影像数据、相关的相机文件和控制点数据等。论文以乌海市海勃湾区某处航拍影像为例，以两个相对三张tif影像为依据，利用航测相片解译地形图。

1.2 工程路径的建立

首先，在需要的盘符下新建文件夹，这里以D：＼姓名＼1＼gk1 为例介绍路径的设置。打开JX4G 软件，选择单模型，再选择选择创建工程目录，进行工程目录的创建工作。

工作目录创建之后JX4G系统会在目录中产生相应的images、pairs、metadata三个文件夹和一个*.ini的配置设置文件。把用到的两个像对三张tif图像放到images文件夹中，生成像对之后产生的相关的像对文件和信息系统将自动放到pairs文件夹中。此外，相机文件和控制点文件也应该放到以上两个文件夹相同的文件夹中，这样的文件设置方便以下的作业过程，同时也是JX4G系统所要求和推荐的的文件设置方式。

1.3 航空立体像对的建立

在工程管理目录下进行新的立体像对的建立，选择要建立的立体像对的图像，在“输入文件”中输入正确的相机文件和控制点数据文件。

输入像对时注意分清左右，可以先打开有tif图形功能的软件观察之后再进行输入。

在进行摄影测量研究被测物体的几何甚至物理信息之前，首先应该先建立像片与地物两者间的相对数学关系，因此，先要确定摄影瞬间摄影中心与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态。用来描述这些关系的参数就是像片的方位元素，表示摄影中心与像片之间相关位置的参数称为内方位元素，表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数称为外方位元素。定向是用来确定方位元素的工作。

2 模型定向

2.1 内定向

内定向用来恢复相片像对的内方位元素。点击“内定向”菜单，完成航空影像单模型的内定向量测、自动内定向和计算。一般选择使用手动的方式进行内定向，将十字丝依次精确对准航片四角的框标，把内定向的精度一般要控制到0.005（mm）以下。

内定向残差较大，可能是像片有伸缩、框标不对或扫描仪有问题等因素导致。内定向一定不要凑数，通不过就是通不过，是由于底片变形影响的；如果凑数会更有害，可请检查科来看情况查明原因。当框标文件不对称主点坐标较大时，可设置扫描方向与像对顺序一致或相反做两次，残差小的一次一般都是正确的。

需要注意的是在进行内定向时，在相应的工程目录下生成一个Images文件夹，该文件夹下存放了每一张像片内定向的量测数据，即*.inp文件。量测一张像片产生一个inp文件，等到进行下一个像对内定矢量测时，程序会先去查找Images文件夹下该像片的inp文件；如果该像片在上一个像对中已经量测过，则其inp文件存在，程序就直接读取该文件中的内容，即直接显示出该像片的量测残差报告，点击确定按钮，继续量测下一张像片。这样每一张像片就只量测一遍，从而避免了内定向的重复性。如果用户要进行再次量测，就需到Images文件夹下将该像片的inp文件删掉，重新量测。

2.2 相对定向与绝对定向

因外方位元素通常是未知的，所以要恢复像片的外方位元素一般要经过两个步骤，即相对定向和绝对定向。

2.2.1 相对定向

恢复像对间的相对位置关系的数据，被称为相片对的相对定向元素，这一过程就是模型的相对定向。由于摄影测量的存在几何关系，并且有着严格的数学关系，在实际生产中，一般使用自动相对定向，保证了定向的精度，也大大的节省了相对定向所用的时间，提高了工作效率。若恢复了相对定向元素之后，同名射线（投影光线）就能对对相交并形成与实地相似的几何模型。利用核线重采样功能菜单，可以对已完成相对定向的像对模型进行核线影像创建。

2.2.2 绝对定向

通过相对定向与核线重采样，仅仅完成了恢复两张像片相对位置，并没有完全恢复像片的外方位元素，因为相对定向后建立起来的几何模型，它的大小和空间方位都是任意的，所以必须找出恢复该模型的大小与空间方位的数据，这就需要对像片进行绝对定向的工作。

绝对定向主要是找出物方控制点在模型中的像方准确位置，利用共线方程建立起像片与地面的相对位置，同时也就使像片上点的位置与物方相应控制点的绝对位置一一对应，从而最终完成模型的建立。

绝对定向需要根据航片上所刺的控制点的位置，立体观测确定。准确的找出一个像对四个控制点的位置往往不容易，可以采用与计算或者查询GCP的方法，通过图中比较容易找到的两点预计算出另外两点的位置，然后调整各点的位置，采用不断趋近的方法，逐渐找到正确的相对位置。采用这种方法可以准确高效的找到各个控制点的正确位置，完成绝对定向工作。

3 矢量数据的采集

3.1 选择工作区

圈定工作区十分重要，直接影响制作地形图时的图幅大小。工作区的选择，系统要求设定工作区外扩的参数，实际工作中经常选择绝对定向四点连线的边界向外扩张的距离，也可以选择任意点。

选定完工作区后，测图之前的定向工作就已经完成了，此时像片在绝对坐标系中的位置已经确定，JX4G系统内部会根据共线方程计算出测区各点物方与像方坐标系间的转换关系，使像片上的点与地面点一一对应，建立起像对模型。实际上，大比例尺的地形图的一个像对往往很难覆盖一个标准图幅的图幅范围（50*50或40*50），此时我们就需要选择两个或者几个像对共同建立模型以满足测图需要。

3.2 矢量数据采集

定向工作完成后，在矢量测图工作模块中进行测图工作，采集矢量数据。

首先，打开JX4G数字摄影软件，选择矢量测图，进入矢量测图工作界面，所有针对矢量编辑的操作都在此模块下完成。同时，系统会自动记录并默认之前在JX4G中做过的定向像对所建立的模型为当前模型。

矢量编辑之前，必须先建立矢量文件，作为矢量作图的基本载体，在菜单栏中的“矢量文件”下选择“新建”新建矢量文件，若已有做好的矢量文件，选择“打开”选择相应的.ltf 文件即可。

打开矢量文件之后，在立体窗口中选择立体显示按钮，带上立体眼镜，通过立体观测窗口观察到像对中的显示的立体景物了。

立体量测首先要在菜单栏中的“工具窗”下选择特征码按钮窗口细类列表。在打开的特征码窗口和细类列表中点击选择需要的地物，在立体窗口中利用手轮和脚盘配合，手轮控制十字丝在平面移动，脚盘控制高程变化，手脚配合将十字丝准确的切准到地物的特征处，踏下左脚踏采集各点，右脚踏结束或闭合，或者按下键盘上的c闭合。

3.3 不同地物矢量数据采集注意事项

在JX4G中数据的采集采用的是分层采集的方式，采用的是4位编码，常用的地物采集主要包括：测量控制点、建筑区域、工矿建（构）筑物及其它设施采集、交通及附属设施采集、管线及附属设施采集、水系及附属设施采集、境界采集、地貌和土质采集、植被采集、地类界。

由于JX4G软件的符号库采用国家地形图标准地物符号，如果比例尺选择错误，很容易造成符号与图幅比例尺不相匹配，这种问题可以通过图层选项中“批量改层码”对需要批量修改的层统一更改到正确的图层中。

利用JX4G在绘制等高线时，用“Z”快捷方式锁定高程值，利用左手轮和右手轮的协作沿着锁定高程值的地面，绘制出光滑的曲线。曲线的绘制一定要准确无误，正确的表示出地貌形态。

4 矢量数据的生成、导入与导出

4.1 矢量数据的生成

JX4G中每当关闭保存一次矢量文件，系统都会在相应的文件夹中生成一个*.Ltf 和*.vtr 矢量文件，并且以“—@@@”按照关闭的次数累计命名，此外系统还会相应的生成一个*.ini的配置文件。所以，随着我们多次的数据采集开关软件，矢量文件的数量会越来越多，文件名也会越来越长，在这里我建议在工作路径下新建一个文件夹，同时将*.ini配置文件移入，把之后产生的矢量文件全部移到该文件夹中，方便文件的统一管理。在关闭矢量测图的时候换名保存，以免产生繁复的文件名称。

4.2 矢量数据的导出与导入

JX4G支持多种数据格式绘图。其中AUTOCAD和南方CASS的使用最为普遍，我们可以将JX4G中的矢量文件导出生成*.DXF或*.DWG格式，然后到AUTOCAD或南方CASS中进行编辑，也可以将以上文件重新导回至JX4G中重新编辑。

将JX4G软件的矢量数据导入到CASS时，其图层按照CASS的标准以JX4G中的4位层编码编制，颜色不变，但不是我们实际操作CASS时习惯的CASS软件数据格式表面是十几个层， 如： DGX （等高线）、GCD（高程点）、JMD（ 居民地）、ZBTZ（ 植被及土质） 。

由于JX4G中1：1000地形图的地物符号与CASS中地物符号相同，JX4G生成的.dxf文件导入到CASS中符号的样式仍是标准符号，但大小不同。

用CASS中批量缩放和地物特征匹配以及图形属性转换的功能对原来的符号进行了图层和形态上的修改，并加以图框。在CASS中使用批量缩放后可以看到符号改为了标准1：1000符号的大小。

从JX4G中转入的矢量数据只有层，CASS是无属性的，如下图中的房屋，而在CASS中，地物的分类是首先通过分层比如DGX （等高线）、GCD（高程点）、JMD（ 居民地）、ZBTZ（ 植被及土质）等分成大类，而地物细类是通过CASS的程序按照各类地物的六位编码进行分类、调用符号库中的符号，这种编码实际上包含了CASS绘图中地物的相关属性。

如果地物没有属性，要通过CASS软件中图形属性转换进行更改，CASS中提供了多种情况的转换，比如“图层->编码”“图块->编码”“编码->编码”等方式，适应于不同情况的地物加码操作。操作时注意按照系统提示操作，准确输入实体编码。

除了用地物编辑中的图形属性转换之外，还可以利用图上已有的某种类型的地物，将其它需要改变为与其相同属性的地物进行地物特性匹配批量改变地物属性。操作时先选择菜单栏中的“地物编辑”，在其下拉列表中选择“地物特性匹配”-> 单个刷，此时光标十字变为小方框，选择源地物之后，在选择某个需要符码的地物并确定，这样原来没有属性的地物就被改动到了与源地物相同层下的同种地物了，其实体编码与源地物相同。当然地物特性匹配还可以批量修改地物的属性。

经过对矢量图的修改，加图框，图框外地物删除，制作出了以下1：1000地形线划图（DLG）。

5 结论

通过对数字摄影测量的设计操作，以及有关问题的探讨研究，再次熟悉了摄影测量工作站的工作流程和技术要求。利用JX4-G数字摄影测量工作站测绘出城市大比例尺地形图，可以看到出随着数字摄影测量技术的不断发展与成熟，与传统的航空摄影测量比较其所展现出的方便，高效，准确的优越性，数字摄影测量蕴含的巨大发展潜力不容忽视。

参考文献：

[1] 张祖勋，张剑清.数字摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2006.

[2] 王佩军，徐亚明.摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005.

[3] JX-4G数字摄影测量工作站操作手册. 北京四维远见信息技术有限公司

[4] 薛由勤，钟自明等.浅谈virtuoZO或JX4立体数据自动转换编辑Cass软件数据格式[J]. 测绘与空间地理信息，2010，33（2）：90

[5] 李永泉，韩文泉等.数字城市三维建模方法比较分析[J].现代测绘，2010，33（2）：33

[6] 金勇，吕家琪.数字摄影测量与“数字城市建设”[J].东北测绘，2003，26（2）：6