日前，國家測繪地理信息局宣布，我國西部1：5萬地形圖空白區(qū)測圖工程通過竣工驗收。
1：5萬地形圖是我國的國家基本比例尺地形圖。長期以來，由于受自然環(huán)境、裝備條件、技術(shù)水平等方面的限制，我國西部青藏高原、塔里木盆地和橫斷山脈等地區(qū)約200萬平方公里的地方，一直存在著約占陸地國土面積20%的1：5萬地形圖空白區(qū)。
我國1：5萬地形圖原來存在的空白區(qū)(3sNews 配圖)
1：5萬地形圖到底是什么?中國測繪科學(xué)研究院科技處處長燕琴研究員告訴記者，其實用大白話理解最核心的東西，你可以把它看成是1：5萬的沙盤模型。
我們當(dāng)然不一定把全國1：5萬地形圖，都在桌子上擺出沙盤來。但是按照這個圖測出的數(shù)據(jù)，你要是想擺，沙盤是隨時可以擺出的。
也就是說，這個圖的核心內(nèi)容是要在地圖上表示出地面上每個點(diǎn)的平面位置和高程。要用立體坐標(biāo)表示的話，就是測出地面上每個點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)值。而1：5萬比例尺的意義就是說，1公里長的一條實際道路，在圖上有2厘米的長度;100米長的一所房子，在圖上只有2毫米長。因此，中國所有的道路、河流，甚至稍微大一點(diǎn)的獨(dú)立房子，在地形圖上都會有表現(xiàn)。
衛(wèi)星影像(3sNews 配圖)
在城市和鄉(xiāng)村，我們有時會看見測繪人員用三腳架上的光學(xué)儀器測量著什么。那么，在茫茫沙漠和皚皚雪山上，地形圖又是怎樣測出的呢?
航空航天遙感影像數(shù)據(jù)獲取，有點(diǎn)像拍3D電影
燕琴說，完全由測量人員在地面上測量來獲取數(shù)據(jù)，我們叫做全野外測量方式，目前一般在繪制像1：500以上大比例尺的城市地形圖時才采用。而像1：5萬比例尺的地形圖繪制，現(xiàn)在主要靠航天航空攝影測量的方式來獲取數(shù)據(jù)。
航空攝影拍下來的只是平面的影像，只能獲得某個地點(diǎn)平面位置的數(shù)據(jù)，它的海拔高程的數(shù)據(jù)又怎樣獲得呢?
航空光學(xué)影像(3sNews 配圖)
這個原理有點(diǎn)像拍3D電影。我們知道，人看物體之所以能獲得立體影像，是因為人的兩個眼睛視角不同，獲得的影像迭加起來就產(chǎn)生了立體的效果。3D電影的拍攝就是利用兩個攝影機(jī)在不同的角度拍攝獲取影像數(shù)據(jù)，再經(jīng)過某種技術(shù)處理，使得我們在看3D電影時產(chǎn)生立體的效果。
利用航空攝影測量技術(shù)獲取地形圖數(shù)據(jù)，也是要對同一個地點(diǎn)從兩個不同角度攝取影像數(shù)據(jù)，再經(jīng)過技術(shù)處理，就可以提取出這個地點(diǎn)的立體高度，也就是說，測出這個點(diǎn)的Z坐標(biāo)。
通常我們理解的航空攝影都是拍攝光學(xué)影像。但是如果遇上云霧籠罩的情況，就無法使用光學(xué)相機(jī)了，而必須采用雷達(dá)遙感技術(shù)，利用接收發(fā)射的微波信號來獲取影像數(shù)據(jù)。
但是，在青藏高原和橫斷山脈等高海拔地區(qū)，甚至航空攝影也是很難實現(xiàn)的困難事兒。這就必須用到衛(wèi)星的航天遙感影像數(shù)據(jù)。而它們的測量原理都是一致的。
燕琴說，在西部測圖工程中，只有塔里木盆地、三江源一帶采用了航空攝影獲取數(shù)據(jù)的方法，在面積上只占整個工程的20%左右，而其余絕大部分地區(qū)的測量數(shù)據(jù)，都是通過衛(wèi)星遙感影像獲得的。
控制點(diǎn)測量和地理要素比對，還必須實地現(xiàn)場調(diào)查
利用飛機(jī)和衛(wèi)星拍攝影像，就可以獲得地形圖數(shù)據(jù)，這似乎是一件很輕松的事情。但有關(guān)方面發(fā)布的消息稱，為了完成西部測圖工程，累計外業(yè)工作投入6000人次、各類設(shè)備車輛6500臺(輛)，野外行程約1600萬公里，這又是干什么去了呢?
燕琴介紹說，要完成地形圖測繪，工作人員的外業(yè)調(diào)查還是必不可少的。
首先，航空航天的影像，反映的只是圖片中各個點(diǎn)的相對位置。要真正確定每個點(diǎn)的經(jīng)緯度和海拔高度，還是要通過對控制點(diǎn)的實際測量來完成。
所謂控制點(diǎn)，就是在實際地面上找一個明顯的標(biāo)志點(diǎn)，比如兩條道路的交叉點(diǎn)，然后能夠在影像上精確地找到這個點(diǎn)。工作人員要選取這樣的控制點(diǎn)進(jìn)行實地測量，測量出它的X、Y、Z坐標(biāo)。
在此次西部測圖工程中，我們采用了很多技術(shù)創(chuàng)新。比如原來在一個立體模型中，需要實地測量6到9個均勻分布的控制點(diǎn)。而現(xiàn)在，在120公里長、60公里寬的影像范圍內(nèi)，只需要實地測量一個控制點(diǎn)就可以了。
利用GPS定位技術(shù)，過去對一個點(diǎn)的測量可能要花2-3天的時間，而現(xiàn)在30分鐘就可以搞定。整個西部測圖工程，這樣實地測量的控制點(diǎn)大約有1300多個。
外業(yè)調(diào)查的另一個意義在于，我們在拿到航空航天影像圖后，要到實地進(jìn)行目視比對。比如影像中的一片區(qū)域，到底是沼澤，還是湖泊?我們要進(jìn)行實地的核查。再比如一些輸電線路，一些輸油輸氣的管路，到底是怎么走的，這樣一些地理要素，要實地進(jìn)行比對。這叫做外業(yè)調(diào)繪。這樣的工作也是必不可少的。
燕琴介紹說，由于西部地理條件的復(fù)雜性，為保證測量人員的安全，我們采用了多種方法。比如外業(yè)工作都要由兩臺車輛兩個小組同時前往，以便出現(xiàn)不測情況可以相互救援。同時，利用北斗衛(wèi)星、海事衛(wèi)星建立了外業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)，在每輛車上都架設(shè)天線安裝了相應(yīng)的設(shè)備，使得他們無論走到哪里，中心指揮臺都可以看到他們的位置。他們走過的路徑都是可以統(tǒng)計回放的。
地圖4D產(chǎn)品多方面服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)
中國測繪科學(xué)研究院某重點(diǎn)實驗室副主任李海濤研究員告訴記者，地形測量獲得的地圖產(chǎn)品，基本有四類，在業(yè)內(nèi)稱之為4D產(chǎn)品。
最基礎(chǔ)的一類，就是我們前面提到的沙盤，科學(xué)的說法是“數(shù)字高程模型”。它其實就是地面上各個點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)集。
數(shù)字高程模型(3sNews 配圖)
李海濤介紹說，從兩張兩維的圖片，恢復(fù)出地面三維的信息，過去要靠人工一個點(diǎn)一個點(diǎn)地測量出來，現(xiàn)在通過我們自主研發(fā)的軟件系統(tǒng)，可以通過計算機(jī)自動計算出來。這個系統(tǒng)也獲得了國際上的“漢莎圖像獎”。
第二類是正射影像圖。我們前面說了，原始數(shù)據(jù)的采集要靠飛機(jī)、衛(wèi)星拍的影像圖。從這些影像圖中獲取了地面坐標(biāo)數(shù)據(jù)后，并不是把這些影像就丟棄了，把它們整理出來，也構(gòu)成我們地圖數(shù)據(jù)的一部分。然而，由于飛機(jī)、衛(wèi)星平臺拍攝的角度，以及地球自轉(zhuǎn)的影響，這樣的影像圖是有畸變的。這就需要技術(shù)人員通過處理，把這樣的圖展平，都還原成垂直高空直上直下拍攝的影像，這個就是正射影像圖。
第三類產(chǎn)品是數(shù)字線劃圖。這個圖相當(dāng)于把沙盤圖和正射影像圖結(jié)合起來。簡單地說，沙盤圖是立體的但卻是光禿禿的，正射影像圖是具體的但卻是平面的，把二者結(jié)合在一起，在沙盤上標(biāo)識出居民地、道路、耕地、湖泊等等，劃出等高線，就形成了數(shù)字線劃圖。
數(shù)字線劃圖的繪制是工作量最大的一個圖。在西部測圖工程中采用了很多計算機(jī)自動化技術(shù)，比如過去要在沙盤上標(biāo)出一條河流，要人工一個點(diǎn)一個點(diǎn)地去描畫，但現(xiàn)在通過一個軟件，只要在這個河流上點(diǎn)一個點(diǎn)，計算機(jī)就自動地把這個河流勾畫出來了。人工需要做的只是做一些核對，把計算機(jī)自動生成中出現(xiàn)錯誤的地方改正過來，這樣就可以大大降低人工的工作量。
第四類產(chǎn)品是數(shù)字柵格圖，實際是數(shù)字化的地形圖像。
除了以上介紹的4D產(chǎn)品之外，還有很多衍生產(chǎn)品，可以根據(jù)不同方面、不同部門的特殊需要，在信息提供方面有所側(cè)重，生產(chǎn)出各種特殊的圖形產(chǎn)品。
{{item.content}}