0引言
本文中某数字城市的建设主要基于4D数据，无法满足城市现势性发展的需要，2009年国家测绘局［1］发布了可量测实景影像行业技术文件，为数字城市数据采集开辟了一个全新的技术途径［2］。可量测实景影像是采用移动测量技术采集具有内、外方位元素和时间参数的地面实景影像以及应用接口的统称［3］，可量测实景影像可以作为数字城市中基础地理信息数据的一部分;360°全景影像是指水平视角360°，垂直视角180°的图像，是一种对周围景象以某种几何关系进行映射生成的平面图片，只有通过全景播放器的矫正处理才能成为三维全景，360°全景影像可以作为数字城市中基础地理信息数据的一个补充。本项目包括某市主城区约100km的道路，测区内地势平坦，建筑物密集，配套设施完善，交通便利。项目影像数据采集采用了具有GPS定位、INS惯性导航、CCD视频以及自动控制等多种先进技术的车载移动数据采集系统，以车载遥感的方式，实地快速采集街道、道路带有定位信息的可量测立体影像和采用专业相机采集单点全景影像360°全景影像两种方法，所采集的数据具有更新简单快捷、效率高、信息量丰富等优点，本文主要介绍这两种数据采集的设计方案。
1实景影像数据采集及建库方案设计
1．1可量测实景影像数据采集及建库方案设计
1．1．1作业依据《可量测实景影像》(CH/Z1002－2009)。1．1．2作业流程框图可量测实景影像是采用移动测量技术采集数据，主要包括内、外业两大部分，数据采集及处理流程如图1所示。1．1．3影像采集准备在影像采集车进行数据采集之前，提前30min在已知坐标点上架设基站GPS接收机，并量测天线高度，保证与车载移动GPS接收机有同步观测的差分数据，以利于内业的GPS差分处理。1．1．4影像数据外业采集1)架设基站30min后，影像采集车沿指定的路线进行数据采集，车上各传感器数据在统一的GPS时间基准下同步采集数据。2)采集的数据包括:车载移动GPS的定位数据、车载惯性导航系统(INS)的姿态数据、车辆行驶路线前方及两侧的连续序列CCD影像数据、记录相机拍照时间的同步时间数据。3)相邻可量测实景影像成像间隔应在12m以内，每一个成像位置的可量测实景影像至少有4个，即前视两个、左视一个、右视一个，前视影像与中心线夹角应小于15°，左视、右视影像与中心线夹角应为20°～45°。4)采集的各种数据自动记录在车载电脑中，并以系统开始采集数据的时间作为文件保存的工作目录名。其中，移动GPS接收机的定位数据记录在工作目录下的GPSINS子目录下的Ｒover文件夹中，INS的姿态数据记录在工作目录下的GPSINS子目录下的INS文件夹中;同步时间数据以文本文件的格式记录在工作目录下;各个相机拍摄的影像数据保存在工作目录下的相应Camera子目录下的Pic文件夹中，如Camera01表示1号相机拍摄影像的存放目录，并在每个Camera目录下自动创建Pic0000，Pic0001，Pic0002等文件夹，一个文件夹下可以存放1000张图像，放满后自动创建下一个文件夹;而且影像文件的名称是以该影像的拍摄时间来命名的，命名规则为:CC－TTTTTTTTTT－NNNNNNN－SSSSSSSSSS．JPEG，其中C为相机标识，T为同步时间标识，N为影像的序列号，S为同位连续标识，如01－1500370267－0000003－0001306687．JPEG，02－1500370267－0000003－0001307078．JPEG等。1．1．5影像数据内业处理外业采集完指定区域的数据后，在内业完成后续的影像定位等工作。1)利用加拿大Waypoint公司的InertialExplorer8．00软件，对基站的GPS静态观测数据、车载移动GPS的动态观测数据、车载INS数据进行联合差分处理，以得到外业数据采集时车辆的定位信息(x，y，z)和姿态角信息(roll，pitch，heading)。2)利用数据采集时记录的同步时间数据，从GPS/INS联合处理的结果文件中，提取每张影像对应的定位和定姿数据，这样即将影像数据与位置信息关联起来，并将影像的信息存储在数据库中，可以实现任意位置影像的浏览、查询、检索。3)利用针对车载移动测量系统开发的基于立体影像的几何量测软件，将每张影像对应的定位和定姿数据转换成影像的外方位元素，从而在立体影像上进行地物的几何信息(坐标、长度、面积等)的量测工作，并以专题图层的形式存储在ArcGIS的Geodatabase数据库中。
1．2全景影像数据采集及建库方案设计
本次作业采用带有GPS定位功能的360°全景摄影车或便携式360°全景摄影设备，实地获取兴趣点的360°单点全景影像和主要街道的360°连续全景影像。本次影像不包含对涉及个人隐私和安全保密内容的影像进行脱密处理。1．2．1拟订采集计划1)根据业主要求，确定需要进行360°影像拍摄的街道和景点，对拍摄区域进行实地踏勘，拟订拍摄方案和实施计划，以便于影像拍摄工作能够有条不紊的实施。2)为了保证影像清晰并尽量减少流动物体(如人、车)遮挡被拍摄的场景影像，影像数据采集应尽量选择天气晴朗的中午进行。1．2．2影像采集准备为了保证影像定位精度，采用GPS差分定位的方法确定每个360°全景影像中心点的空间坐标。在影像采集车进行数据采集之前，提前30min在已知坐标点上架设基站GPS接收机，并量测天线高度，保证与车载移动GPS接收机有同步观测的差分数据，以利于内业的GPS差分处理。1．2．3原始影像采集采用带有GPS定位功能的360°全景摄影车或便携式360°全景摄影设备，实地采集街道、景点在不同方向上的连续的原始影像，获取制作360°全景影像的图像素材。1．2．4影像拼合采用专用的影像拼合软件对同一时刻、同一点上获取的不同方向上的多张影像进行调色、拼接处理，形成带有方位和空间坐标信息的单个全景影像。1．2．5影像位置信息处理采用GPS差分定位技术，对每个全景影像的定位信息进行处理，获取更高精度的全景影像定位信息。1．2．6建立全景影像库按照统一的文件命名规则对拼合好的全景影像进行命名，建立每个全景影像的坐标文件和元数据文件，并提供索引目录，建立全景影像库。元数据文件的主要内容包括产品名称、生产日期、坐标系统、传感器、数据源、数据分辨率、数据格式、影像采样间隔、影像方位、影像基准点的空间坐标等。
2结束语
1)基于可量测实景影像数据采集主要沿着道路进行，对部分由于树木遮挡、路上车辆干扰等原因引起的无法采集的数据可采用常规测量手段如COＲS、全站仪等方法补充测量。2)由于量测是基于近景摄影测量的原理，因此，在量测过程中目标离镜头越近精度越高;反之，越远则误差越大，对于远的目标可通过图像放大来提高量测精度［4］。采集实景影像数据将成为地理空间数据采集最好的解决方案，实景影像数据作为5D产品充实到国家地理基础地理信息数据库［5］中将是未来数字城市建设的新方向。
作者：王年红 于银霞 单位：扬州市职业大学 扬州工业职业技术学院
