基于ADS40的三维数据测量技术研究

王心蓓

摘 要：移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息数据一般从数字地形图中提取，再以外业测量补充，周期长、效率低，只能满足变化程度不大，且房屋稀少的区域，不适用于大中型城市。本文探讨基于ADS40数字航摄技术，快速获取移动通信网络规划与优化计算所需三维地理信息数据的技术方法和流程。

关键词：三维地理信息数据 ADS40数字航摄技术 移动通信网络规划与优化

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1 引言

随着移动通信业务的不断发展， 网络规模不断扩大， 运营企业网络优化部门采用先进的技术手段，合理确定各网元设备的容量比例，提高网络设备的利用率，实现网络的科学规划、优化和合理设计。精确的地形高度、地面用途种类等对移动通信电波传播有影响的三维地理信息是进行覆盖预测、干扰分析以及频率规划计算必不可少的基础数据。

移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息数据一般从数字地形图中提取，再以外业测量补充，周期长、效率低，只能满足变化程度不大，且房屋稀少的区域，不适用于大中型城市。而我国大中型城市近年来投入巨大的资源开展了航空摄影测量工作，成果已广泛应用于城市管理的各个领域，如何有效二次应用航空摄影测量成果，快速获取范围广、现势性强、精度高的三维地理信息数据，解决大中城市移动通信领域对三维地理信息的需要，是一个具有现实意义的课题。

本文基于项目实践，探讨基于ADS40数字航空摄影测量，生产或修测基础测绘数据并获取建筑高度数据，按照精度规格（采样间隔）提取移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息的技术方法和流程。

2 移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息数据

无线信号的传播对地理环境有着极强的依赖性，各种网络规划和优化软件在进行计算时所需的三维地理信息数据包括地形高度、地面用途类型、建筑群空间分布模型、线状地物模型， 以上数据与基础测绘4D产品（DEM，DLG，DOM，DRG）的关系如下：

（1）地形高度数据，由数字高程模型（DEM）直接提取。（2）地面用途类型数据，由数字线划地形图（DLG）中的地物类型面数据提取。（3）建筑群空间分布模型数据，是大中型城市网络规划和优化计算中非常重要的一种数据类型， 是描述建筑物的平面位置和高度的数据，由数字线划地形图（DLG）中的建筑面数据以及建筑高度数据提取。（4）线状地物模型数据，是移动通信网络规划与优化时考虑的补充要素，由数字线划地形图（DLG）直接提取。

图1 技术流程总图

3 ADS40数字航摄技术

ADS40数字航摄技术是当今较为先进的摄影测量技术。ADS40是一种能够同时获得立体影像和彩色多光谱影像的多功能、多线阵的数字CCD推扫式航空遥感传感器。ADS40采用高分辨率线阵列CCD探测元件，镜头采用中心垂直投影设计，焦平面的3个全色波段阵列构成了对地面的前视、下视和后视成像，所有目标在3个全色扫描条带分别记录，能直接生成3个立体像对；R、G、B和近红外波段阵列安置在全色阵列之间，通过三色分色镜记录目标的多光谱信息。ADS40航空摄影时，传感器采用推扫式成像原理，7个通道同时对地面连续采样，同时获取地面目标的全色影像和多光谱影像，经过航测内业处理，纠正影像扭曲快速得到大面积精度高的L1级立体影像数据。基于这种精度高的立体影像数据，能快速地制作出4D产品（DEM，DLG，DOM，DRG）。

4移动通信应用所需三维地理信息数据获取的技术流程

综上分析，基于ADS40数字航空摄影快速获取移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息的技术流程是：以ADS40航空摄影得到高精度的L1级立体影像数据，生产或修测特定的基础测绘产品，具体是数字高程模型（DEM）、1：2000数字线划地形图（DLG），并测量房屋面高度，通过程序按照精度规格（采样间隔）读取DEM和DLG数据，提取地面用途类型、线状地物类型和地形、建筑的高度值。

4.1 生产或修测数值高程模型（DEM）

首先建立与航摄影像相同坐标系统的5米格网的离散点ASC文件，再把ASC文件导入到Leica Photogrammetry Suite 9.1软件，在立体环境下对各个离散点的高度进行测制（如图2）。把测制完成的具有真实高程值的离散点转换到移动通信应用的WGS84坐标系统，存储为ASC、DEM、IMG等数字高程模型通用格式。数字高程模型（DEM）为5米格网，平面精度0.4米、平地高程精度0.4米、山地高程精度0.55米，满足移动通信网络规划和优化计算的精度要求。

4.2绘制或更新1：2000数字线划地形图（DLG）

ADS40数字航摄获取的影像数据真实直观的反映出各种地物影像，导入在Leica Photogrammetry Suite 9.1软件PRO600模块，在立体环境下全内业完成的线划地形图的绘制或更新（如图3）。把绘制完成的线划地形图转换到移动通信应用的WGS84坐标系统，存储为DGN格式，精度达到1：2000地形图的标准，即平面精度0.2米，满足移动通信网络规划和优化计算的精度要求。

4.3 测量房屋面高度

从1：2000数字线划地形图中提取房屋面数据，转换为与航摄影像相同坐标系统的DGN数据，将房屋面DGN数据加载到Leica Photogrammetry Suite 9.1软件下的PRO600模块，在立体环境下测量每个房屋面的屋顶高程与地基高程，计算其差值作为对应房屋面的高度，记录为带标注的点数据，再赋予到房屋面数据的建筑物高度字段中。

具有实际高度信息的1：2000数字线划地形图房屋面描述了建筑的平面和高度，形成建筑群空间分布模型（BDM），该模型叠合数字高程模型（DEM）表达了城市三维空间形态（如图4）。

图2 Leica Photogrammetry Suite 9.1立体环境 图3 立体环境下线划地形图的绘制或更新

图4 城市三维空间形态

4.4提取移动通信应用所需三维地理信息数据

高精度的数字高程模型（DEM）、1：2000数字线划地形图（DLG）、建筑群空间分布模型（BDM），准确定义了城市的地物地貌的实际分布，保证了计算的准确性和确定性。下一步则需要针对具体网络规划和优化软件的要求进行三维空间信息的提取，以下为基本思路：

（1） 数据叠合：WGS84坐标系统下，把计算网格与DLG、DEM、BDM叠合。

（2） 地物类型（地面用途类型）编码：通过程序计算，网格点是否落在DLG的用地类型面和线状地物面上，应用不同的用地类或地物类型给予不同的编码记录（例如：道路1、水系2、建筑3……）。

（3） 地形高度和建筑高度获取：通过程序计算，判断编码记录是否为建筑编码，非建筑编码则查出对应点的DEM高程值作记录；是建筑编码，则查出对应点的DEM和BDM，记录该点的DEM高程与建筑高度之和。

5总结

随着移动通信网络的快速发展，三维地理信息数据在建立移动通信网络规划和优化中具有不可替代的重要作用。本文结合我国大中型城市近年来大力开展的航空摄影测量工作的实际，提出的基于ADS40数字航摄技术获取移动通信网络规划和优化计算使用三维地理信息数据的技术方法与流程，该技术在项目实施中得到有效的检验，对同类项目的实施有着良好的借鉴作用。相信随着移动通信业的发展以及ADS40数字航摄技术应用的日渐成熟，这种技术将有更大的应用前景。

参考文献

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[2] 周琳琳，张天桥，刘飞，益建芳，地理信息系统GIS技术应用于全球移动通讯系统GSM网络资源分析与管理[J].影像技术，2005（4）：51-55。

[3] 刁兆坤，移动通信网络的合理测试与优化设计[J].通信世界，2005