大比例尺地形图航测数字化作业方法探讨

大比例尺地形图航测数字化作业方法探讨
随着城市发展速度的日益加快，城市规划面积日趋增大。

城市总体规划设计和各项基础建设都迫切地需要现实性很强的数字地形图产品。

如何充分利用现代测绘技术，优质高效地为城市规划建设提供测绘保障，已成了测绘工作者的当务之急。

本文从介绍大比例尺地形图概述出发，探讨了大比例尺地形图航测数字化测图的特点以及航测综合法对比例尺的要求。

标签：大比例尺;地形图;航测数字化;作业方法
引言：
随着我国国民经济的发展和基础建设以及入关后新的经济环境下的发展和要求，越来越多的大中小城市正在向建设现代化的城市迈进，而加快推进信息化将是实现这一宏伟目标的极其重要的现实途经。

众所周知，人类可利用的信息中80%以上与空间位置有关。

大比例尺地形图航测数字化测图是目前推行的测图方法，大比例地形图是城市建设发展作为测绘产业的主要产品之一，随着科学技术的进步和国民经济的发展，取而代之的是数字化地形图。

全数字摄影测量系统和测绘数字化的迅速发展使得航测法测绘地形图的外业工作量主要集中在调绘上，为了减少野外调绘工作量，提高工作效率以缩短地形图的成图时间和更新周期。

一、大比例尺地形图概述
大比例地形图是城市建设发展作为测绘产业的主要产品之一，随着科学技术的进步和国民经济的发展，取而代之的是数字化地形图，测绘图件的数字化是各部门对测绘行业提出的要求。

常规的大比例尺地形图测绘，已形成了一系列较为成熟的质量控制和检查验收体系，对其成图质量起到了积极的保障作用。

大比例尺地形图数字化测绘是近几年随着电子技术和计算机技术的发展而发展起来的一种新的测绘手段。

一般有：
1、全野外数字化测绘;
2、已有图纸数字化;
3、航测解析法三种。

目前已逐步趋向完善，被越来越多的测绘部门所采用。

本文重点讨论全野外大比例尺地形图测绘的质量控制与检查验收。

这种新手段从数据的获取、处理到绘图都与常规的大比例尺地形图测绘方法有着本质不同，原来常规的质量控制与检查验收体系也就不适用了。

二、大比例尺地形图航测数字化测图的特点
采用RTK技术灵活设置基站，减少工序和外业工作量，且使成果精度特别是高程精度达到厘米级的要求，文中结合大比例地形图航测数字化测图工程对此加以研究。

1、测量方案
作业采用的测量方案是：
（1）在航外像控点选点，刺点完成后，根据使用RTK建立控制網的经验和本测区实验结果，将测区划分为若干个半径约为3km的区域（视地形复杂情况调整区域大小，复杂地区则区域较小）;
（2）在各区域交界处附近选布基础控制点，其平面坐标采用LeicaSR530仪器以静态或快速静态GPS方式求得，高程则采用LeicaNA3003电子水准仪按三等水准施测;
（3）按照要求的精度以RTK方式施测像控点坐标和高程，施测时基站选设在每个区域中心附近的高处而不是基础控制点上，以利于RTK测量时信号的接收和传播;
（4）直接以RTK方式观测基础控制点和像控制点，当所测基础控制点数量及分布位置满足二步法拟合要求时，在野外用SR530分两步直接解算所测各点在当地坐标系和高程基准下的坐标，高程，同时建立坐标和高程转换模型;
（5）使用该转换模型继续施测其他像控点坐标和高程;
（6）完成航内测图后，直接用相应区域的转换模型以RTK方式进行外业检测和补测。

基础控制点的补测或引测若测区内基础控制点不能满足RTK作业条件要求，则需进行补测或引测。

为减少外业工作量，基础控制点应兼顾以后RTK 测量各工序，必要时，可布设在测区外围.特别是水准点要均匀布设在整个区域且满足RTK观测条件和后续外业检测的需要。

水准测量时，每隔约1km设一个临时水准点，用标石，道钉，钢钉等做好标志，以兼顾以后测图使用。

像控点选刺根据大比例尺航测数字化成图的要求，像控点布设多采用全野外或区域网布点形式。

选刺像控点时要尽量兼顾GPS测量对环境条件的要求。

测区划分，拟合区域较小时，拟合模型误差的影响变得次要，而水准测量的精度又很高，此时，精度主要取决于GPS大地高的误差。

因此，依据地形特点和选设基站的计划，将测区划分为若干个约为30km的区域，保证RTK测量时游动站与基站间距离一般不超过3km。

像控点测量，设置好基站及数据采样率等，仪器参数后，游动站即可在各基础控制点和像控点上观测。

观测基础控制点时，应使用对点器而不是对中杆，并精确量记天线高度.施测像控点时，为提高高程分量的精度，使用固定高度和相同规格的天线杆，以减小量取天线高时的随机误差对高程精度的影响。

2、测量检验与分析
为验证该方法的可行性和测量精度，我们进行了对比测量检验.
（1）检验方式检验采用LeicaTC702全站仪进行测量。

点分别采用RTK和全站仪施测，RTK作业方式，各项指标要求均与上述作业方式相同，全站仪测量按5级导线和四等高程导线进行.考虑到大比例尺地形图航测数字化测图中航外像控点的位置可选择区域较小，尤其是采用全野外布点方式时，像控点位置难以较好地满足RTK观测条件，为提高检验的代表性，选择了3个区域进行试验。

（2）结果分析
按常规数据处理方法分析各区域平面坐标较差的数学期望与方差表明，各区域全站仪，RTK测量方式所得平面坐标成果均无明显差别，表明采用此方式作业，测区环境对RTK测得的平面坐标的影响已不明显。

按常规数据处理方法分析各区域高程较差的数学期望和方差表明，此数据未表现出水面对RTK高程成果的影响;但可倾向于认为电磁，交通对RTK高程成果有明显影响，但不足于影响RTK高程成果在本工程中的合格性。

对各区域的平面坐标较差和高程较差进一步分析表明，水面交通区域各点的高程中误差约为坐标中误差的1.5倍，即点位的高程精度略低于平面精度.这与大地控制测量中GPS测量情况基本相符。

但电磁区域各点的高程中误差约为坐标中误差的4～8倍，高程误差约为点位中误差的4倍。

字化测图工程中航外像控点测量与野外检测的精度要求：1）自由基站使基站位置不再局限于坐标已知的点，具有较大的灵活性;
2）使用一定数量，满足分布位置，精度等要求的点按二步法拟合方式进行拟合，能保证某些特定位置的点（甚至这些点位”不完全满足”GPS观测所要求的条件）的坐标，高程均能达到厘米级精度;
3）求取转换模型与像控点测量交叉进行，可以减少重复劳动，明显提高工效。

进一步研究此种作业方式是否适用于其他测区，对大比例尺地形图航测数字化成图，航外像控点测量，大比例尺地形测图，地形图修测等测区呈面状的测绘任务具有较大意义，对完成特殊地区类似任务或工期特别紧急的任务有借鉴意义。

三、航测综合法对比例尺的要求
1、影响像片平面图精度的主要因素
像片平面图精度主要取决于像片纠正点精度，而影响纠正点精度的主要因素有：
（1）加密纠正点的加密误差m1;
（2）像片纠正点的转刺误差m2;
（3）像片纠正点的图板展点误差m3;
（4）像片纠正点的对点误差m4;
（5）像片纠正点的投影误差m5。

2、像片平面图精度的估算
根据得到像片纠正点的预期精度为m0=±根据纠正点的误差m0对像片平面图上各点的平均平面中误差的关系得像片平面图的预期精度ms。

因此，要保证航测综合法像片平面图最后成图的地物点的平面精度不超过图上±0.6mm的精度要求，则要求像片平面图的预期精度ms不得超过则一般要求像片的放大倍率小于6倍，当用图急需采用平地6点纠正作业时，则成图的放大倍率K值可放宽到8倍。

四、结束语
数字摄影测量，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等理论与方法，以计算机视觉代替人眼的立体观测，其产品与中间数据的记录以及处理的原始资料均是数字的，较之常规的数字产品的生产方法，具有自动化程度高、速度快、成果多样化等优点。

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