低空数码航空摄影测量像控点的布设及构网

低空数码航空摄影测量像控点的布设及构网
周军;龙盈;王发艳
【摘要】结合永州1∶1 000数字航测项目介绍了区域网像控点的布设原则和要求,并对特殊情况下像控点的布设和自动空三构网生成加密点的过程及技术要点进行了介绍.
【期刊名称】《地矿测绘》
【年(卷),期】2015(031)002
【总页数】3页(P35-36,45)
【关键词】数码航摄;平高点;高程点;区域网
【作者】周军;龙盈;王发艳
【作者单位】江苏省地质测绘院,江苏南京210001;湖南省地质测绘院,湖南衡阳421001;湖北省国土测绘院,湖北武汉430010
【正文语种】中文
【中图分类】P231
随着数字化测绘技术的日益发展，当前数字影像(以机载GPS或惯导技术实现)姿态数据的直接获取等技术正在迅速发展，具有加快测量成图周期、减少野外工作量等优势。

数码航摄是直接获取高精度数字影像的重要手段之一，传统的航空摄影逐步被数码航空摄影所取代。

全数字摄影测量工作站已经取代传统的模拟及解析测图仪。

高分辨率的遥感影像、以及其定位参数文件的应用，只需要极少量的外业控制点，就能迅速生成正射影像图，它已在城市的发展、国土监测及规划中得到越来越
广泛的应用。

像控点的布设通常要根据不同比例尺，不同地形类别而定。

常规测量方法中，1∶500，1∶1 000尽量采用全野外布点，山地及高山地可适当采用局域网。

数码影像多为小像幅(13.8 cm× 7.8 cm)，像对作业范围最大只有常规影像(23 cm×23 cm)的一半或者更小(重叠过大的)，因此单位面积内的像对数增加，即相同的测图范围内的基线增多。

如果采用全野外布点会给外业带来巨大的工作量，生产成本大幅提高，生产周期延长，因此可采用区域网布点，适当增加周边平高点的密度控制精度[1－3]。

永州项目是永州市规划建设局为加强土地管理，合理开发和利用土地资源，规划城镇建设，对永州市中心城市主城区380 km2实施1∶1 000数字航空摄影测量。

永州市位于东径111°33'36.5″～111°42'46.2″，北纬26°20'16″～26°36'14.6″。

测区为丘陵地貌，较为复杂、破碎。

测区航摄范围约400 km2，航高500 m，焦距50 mm，采用低空数字航空摄影测量。

低空摄影受气流风向等气候因数影响较大，加上湘江自南向北贯穿整个测区，水面气流变化大易造成飞机波动，航摄仪的姿态角(旋偏角和倾斜角)出现异常。

本测区由于测区大，像幅小，因此像片多达5 000多张。

对于这种大测区，进行空中三角构网时，如果将所有像片都放在一个测区进行自动转点，效率非常低。

因此将测区分割成4个子测区:零陵、岚角山、冷水滩、黄阳司。

每个区约1 000多个像对。

每个区内航线的基线数都超过50，航线数也在10条以上，仍不能满足构网的精度要求，基线过长(超过30条基线)，航线过多(超过6条)都容易在构网时造成扭曲变形，精度难以控制，尤其是高程精度。

因此每个子区再分为4个区域网进行布控最合理，每个子区像对在250个左右。

像片控制点分为平面点、高程点、平高点3类，平高点按周边6点和8点法，适当增加周边平高点，航向方向两相邻像片控制点的跨度按式(1)进行估算;旁向像片
控制点之间的跨度不大于3条航线，高程点采用网状布点航线两端上下有一对高
程点，航向方向相邻两排高程控制点的跨度按式(2)进行估算[4]:
式中:MS为加密点平面中误差，单位为mm; Mh为加密点高程中误差，单位为m; K为像片放大成图倍数; H为相对航高，单位为m; b为像片基线长度，单位为mm; mq为视差量测的单位权中误差; n为相邻控制点的像片基线数。

2.1 正常情况下像控点的布设
正常情况下，像控点按图1所示布设。

2.2 特殊情况下像控点的布设
受地形等条件限制和测区范围等因素影响几种特殊情况的像控点布设[4]如下:
2.2.1 航线网中间控制点偏离航线中线过大
航线网中间一对(或一个)像控点应分布在航线两端像控点的中线附近，偏离中线不能超过半条基线。

产生航线网中间控制点偏离航线中线过大问题的主要原因是作业人员不了解航线网中间点布设的位置对内业加密精度有直接影响，这种方法有别于物理因素改正，如:地球曲率、镜头畸变差、大气折光差、影像不均匀变形等产生
的系统误差，对中部像控点在航线上的位置也有一定的要求。

2.2.2 像主点或标准点落水
像片主点或标准点位处于水域内，或被云影、阴影、雪影等覆盖，或无明显地物时，均视为点位落水。

当落水范围的大小和位置不影响立体模型连接时，可按正常航线布点，当像主点或标准点位2 cm范围内选不出明显目标，或航向三片重叠范围内选不出连接点时必须分别进行平高全野外布点。

2.2.3 不规则区域网的布设
本测区分区较多，受测区范围限制，划分的区域网存在四周凹凸不齐问题，布点比较困难。

因此需要采用不规则区域网布点，在凸出处布设平高点，凹进处布设高程点。

当凹角点与凸角点之间距离超过两条基线时，在凹角处也应布设平高点。

不规
则情况下像控点的布设，见图2。

构网方案如下:
1)按规范要求布设的外业控制点能够满足地形图成图的精度要求，但是要在全数字摄影工作站上进行测图，每张像片上3个标准点位上必须布点(图3所示)，即每个像对至少需要6个基本定向点，因此按区域网布设的外业控制点的密度不能满足测图的要求，每个像对没有6个基本定向点就不能建立模型，所以要对外控点进行空三加密(使用空中三角测量软件平差解算出像点坐标及大地坐标)，以满足每个像对至少6个基本定向点的要求。

2)空三加密选点原则:由于飞行姿态异常造成航向或旁向重叠不够，或是标准位置落水，标准点位上无法选出连接点，可以在离开方位线4 cm范围内选择航向三片重叠的连接点。

3)空三自动转点:用自动空中三角测量软件适普软件VirtuoZoAAT可以在选取航向偏移点(航带间连接点)后激活全自动空三连接点自动提取模块，能完成自动相对定向、自动选点、自动转点和自动量测。

但是测区大、影像或是飞行质量异常等多种因素都会造成自动转点失败，无法实现模型连接。

本测区使用小像幅数码航飞，测区大，像对多，加上姿态角有异常的情况，自动转点很难顺利完成，只能采用人工干预的方法。

对相对定向失败的像对，一般情况只需人工输入一对点再进行自动匹配，删除超限点即可。

相对定向失败会造成模型连接失败，排除了相对定向问题后继续做转点，系统会自动重新相关模型连接，若此时再发生模型连接错误即是真正发生了模型连接错误，这种情况首先要检查连接点匹配是否正确，其次检查上中下3个标准点位是否缺点，如果不够，需要人工加点进行模型连接。

在确保每个模型标准点位上都有点，模型连接完整，区域网基本构成，即可调用PATB平差程序进行平差。

根据平差结果剔除自动转点中的粗差点，按指定的连接点分布方式挑选出精度最高的点保留下来作为加密点。

4)特殊情况的构网:由于测区内湘江贯穿南北，飞行方向又为南北飞行，因此有小部分航线大面积落水，航线方向三片重叠的位置或旁向重叠处无同名地物，无法进行模型连接，此时要将航线分段或是航线分区进行构网平差，确保航线两端或者区域四个角点有影像清晰的平高点。

测区内高山上植被覆盖无明显地物的像对尽量分区在区域网中间只布设高程点。

4 精度统计
经过构网平差计算解算的加密点精度统计，如表1所示。

表1 加密点精度统计表Tab.1 Accuracy statistics of pass points统计内容
平面限差实际精度较差高程限差实际精度较差上下视差/mm 0.02 ﹤0.015﹤0.005定向残差/m 0.3 ﹤0.2 ﹤0.1 0.8 ﹤0.6﹤0.2检查点不符值/m 0.35 ﹤0.3 ﹤0.05 1.0 ﹤0.7﹤0.3公共点较差/m 0.7 ﹤0.5 ﹤0.2 2.0 ﹤1.2﹤0.8
由表1可以看出采用此方法布点及构网平差精度完全能够满足规范要求。

比较常规的大比例尺需全野外布点要节省大量的人力和物力。

5 结束语
由于数字摄影测量的不断发展和完善，这不仅是一个技术的进步，更重要的是对生产、实践及其他学科都产生着深刻的影响和巨大的变化。

新技术代替和淘汰旧方案的趋势是必然的，实际工作中采用低空数码航空摄影测量技术和数字化测图技术不仅能提高生产率，还能创造良好的经济效益和社会效益。

[参考文献]
Layout of Image Control Points in Low Altitude Digital Aerial Photography ZHOU Jun1，LONG Ying2，WANG Fa-yan3(1.Jiangsu Institute of Surveying
and Mapping of Geology，Nanjing Jiangsu 210001，China; 2.Hunan Institute of Surveying and Mapping of Geology，Hengyang Hunan 421001，China; 3.Hubei Institute of Land Surveying and Mapping，Wuhan Hubei 430010，China)
Abstract:The principles and requirements of image control points for regional networks are introduced in combination with the project of 1∶1 000 digital aerial photography in Yongzhou city.The process and main technical point of laying image control points for special circumstances，and generating pass points by creating networks with automatic aerial triangulation are also briefly scribed.
Key words:digital aerial photography; horizontal and vertical control point; elevation point; regional network
作者简介:周军(1969～)，女，江苏南京人，工程师，现主要从事测绘管理和应用
方面的工作。

*收稿日期:2015－04－13
文章编号:1007－9394(2015)02－0035－02
文献标识码:B
中图分类号:P 231
4)特殊情况的构网:由于测区内湘江贯穿南北，飞行方向又为南北飞行，因此有小
部分航线大面积落水，航线方向三片重叠的位置或旁向重叠处无同名地物，无法进行模型连接，此时要将航线分段或是航线分区进行构网平差，确保航线两端或者区域四个角点有影像清晰的平高点。

测区内高山上植被覆盖无明显地物的像对尽量分区在区域网中间只布设高程点。

经过构网平差计算解算的加密点精度统计，如表1所示。

由表1可以看出采用此方法布点及构网平差精度完全能够满足规范要求。

比较常规的大比例尺需全野外布点要节省大量的人力和物力。

由于数字摄影测量的不断发展和完善，这不仅是一个技术的进步，更重要的是对生产、实践及其他学科都产生着深刻的影响和巨大的变化。

新技术代替和淘汰旧方案的趋势是必然的，实际工作中采用低空数码航空摄影测量技术和数字化测图技术不仅能提高生产率，还能创造良好的经济效益和社会效益。

【相关文献】
[1]张祖勋，张剑清.数字摄影测量[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社，1996.
[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 7931—2008 1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图航空摄影测量外业规范[S].北京:中国标准出版社，2008.
[3]王佩贤.像控点布设中常见问题的解决办法[J].辽宁省高等专科学校学报，2005，7(2):46－47.
[4]郑小兵，李爱华.大面积区域网像片控点的布设方法[J].电力勘测设计，2004(2):30－31.。