低空數(shù)碼航空攝影測量在土地整理中的應(yīng)用

毛志芳，鄭 輝

（江西省煤田地質(zhì)局 測繪大隊，江西 南昌330001）

江西省鄱陽縣鴉鵲湖鄉(xiāng)大牛湖分場土地整理項目紅線范圍面積約17km2，該項目要在80天內(nèi)完成項目測繪、可行性研究、規(guī)劃設(shè)計、單體圖、設(shè)計報告和預(yù)算等內(nèi)容；且江西在這期間正值雨季，較大程度地影響了外業(yè)測量人員的實地測量活動，時間緊、任務(wù)重。鑒于以上兩大原因，該項目采用低空數(shù)碼航空攝影測量成圖，成圖比例尺為1∶1000。

1 低空數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)的原理

低空數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)，采用輕型飛機(jī)作為航攝系統(tǒng)飛行承載平臺；通過在飛機(jī)上安裝航空數(shù)碼相機(jī)直接獲取數(shù)字影像，利用動態(tài)姿態(tài)感應(yīng)控制云臺進(jìn)行姿態(tài)實時糾正控制，保證相機(jī)拍攝質(zhì)量；通過外業(yè)調(diào)繪及布控，利用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、處理、分析，最終制作成滿足規(guī)范要求的DOM、DLG和DEM等測繪產(chǎn)品。

2 低空數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)的步驟

2.1 資料收集

項目區(qū)收集到的現(xiàn)有資料有：①測區(qū)成圖紅線范圍（見圖1）；②測區(qū)1：10000土地利用現(xiàn)狀圖；③測區(qū)附近的高等級控制點（GPS A級點和C級點）5個，且控制點經(jīng)過檢驗，精度滿足規(guī)范要求。

2.2 航空攝影

圖1 測區(qū)紅線范圍

本項目航空攝影采用動力懸掛滑翔三角翼作為航攝系統(tǒng)的飛行承載平臺，在三角翼飛機(jī)上安裝祿來P65型航攝儀（焦距51.565mm，像元尺寸6μm，地面分辨率0.1 m），利用三軸全向穩(wěn)定云臺進(jìn)行姿態(tài)實時控制。將測區(qū)各參數(shù)輸入航攝計劃設(shè)計軟件，進(jìn)行自動計算，得到測區(qū)航攝計劃的各種航攝因子如下：①航攝比例尺為1：17000；②設(shè)計航高為859m；③對應(yīng)地面分辨率為10cm；④旁向重疊度為35%，航向重疊度為65%。按照航攝計劃將測區(qū)劃分成18條航線對地面進(jìn)行攝影（見圖2），共獲得196張航攝數(shù)碼像片，均能滿足1∶1000航測成圖要求。

圖2 測區(qū)航攝計劃

2.3 像片控制測量

為保證成圖精度，本項目像片控制測量采用了平高區(qū)域網(wǎng)的布設(shè)方案。在測區(qū)四角布設(shè)平高點，中間加布少許平高，布點方案見圖3。

圖3 測區(qū)像片控制測量布點方案示意

本次像控測量采用GPS－RTK技術(shù)進(jìn)行像片控制點的聯(lián)測，采用美國天寶（Trimble）公司生產(chǎn)的R6型號GPS接收機(jī)及TSC2電子手簿，其動態(tài)測量定位精度為：

水平：±10mm＋1ppm RMS

垂直：±20mm＋1ppm RMS

在整個航區(qū)內(nèi)共采集像控點25個，各點相對于起算點的平面中誤差均小于5cm，相對于起算點的高程中誤差均小于10cm。

2.4 全數(shù)字空中三角測量

空中三角加密測量采用VirtuoZo數(shù)字?jǐn)z影測量工作站進(jìn)行觀測，利用PATB軟件進(jìn)行平差解算。所有的基礎(chǔ)控制點都必須作為像片控制點或檢查點參加空三加密計算。

空三加密過程中，對于內(nèi)業(yè)檢核無誤的外業(yè)像控成果，直接使用外業(yè)測量數(shù)據(jù)提供下工序使用，使用空三加密后的成果資料在檢查無誤后可提供下工序使用，對于空三加密過程中發(fā)現(xiàn)的精度超限點位，要分析原因，確認(rèn)外業(yè)成果有誤的，若像控點位于加密區(qū)內(nèi)部，可以舍去。

本項目空中三角測量利用PATB軟件平差解算結(jié)果如下：

2.5 內(nèi)業(yè)立體采集

內(nèi)業(yè)采集、編輯采用Virtuozo和南方CASS軟件。立體采集時應(yīng)做到測繪地物、地貌元素?zé)o錯漏、不變形、不移位。①采集依比例尺表示的要素時，應(yīng)以測標(biāo)中心切準(zhǔn)其定位點或定位線；②背向主點的地物在本條航線無法采集到時，要在相鄰航線上補(bǔ)測，不可丟漏；③相鄰模型應(yīng)采集到模型重疊的中間部分。因陰影、遮擋等原因無法確認(rèn)地物地貌的部分應(yīng)做好標(biāo)記，以便外業(yè)補(bǔ)測。

2.6 外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測

外業(yè)調(diào)繪工序是保證地形圖地理精度的重要環(huán)節(jié)。其主要任務(wù)是實地核查內(nèi)業(yè)判讀和采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)圖件需要表示的內(nèi)容要求取舍影像上的地物、地貌，并對影像上沒有的新增和變化地物、地貌進(jìn)行補(bǔ)測，實地調(diào)查、注記地理名稱，做到圖面整飾清晰、符號運用恰當(dāng)、注記準(zhǔn)確無誤，保證質(zhì)量。

2.7 數(shù)學(xué)精度計算分析

精度檢測分析采用全站儀、RTK對地形圖要素進(jìn)行采集，和地形圖上相應(yīng)要素的平面、高程成果進(jìn)行比較，從而獲得地形圖的數(shù)學(xué)精度，按公式（1）計算出圖幅平面、高程中誤差。

式中：δ為采集值與圖上值較差，N為δ的個數(shù)。

在測區(qū)內(nèi)均勻選取10幅圖，共選取265個明顯地物點進(jìn)行實地測量，測量結(jié)果與內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計算得到平面點位中誤差為15cm，高程中誤差為28cm。

通過實測高程與內(nèi)業(yè)采集高程數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)不同點的高程差值高低各異。這種差異必定會較大程度地影響土地整理項目中的平整土方計算，從而影響整個項目的總投資，故需要外業(yè)測量人員實地重新測量高程點。

3 低空數(shù)碼航空攝影測量的優(yōu)點與不足

將低空數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)引入土地整理項目測繪中，可以明顯發(fā)現(xiàn)該技術(shù)給土地整理項目帶來的兩大優(yōu)點：

1）低空數(shù)碼航空攝影測量將常規(guī)測量的大量外業(yè)工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，大大避免了因天氣惡劣不能進(jìn)行常規(guī)測量的停工、誤工現(xiàn)象，較大程度地提高了測量工作效率、縮短了測量周期，為土地整理項目后期的可行性研究、規(guī)劃設(shè)計、單體圖、設(shè)計報告和預(yù)算等內(nèi)容爭取了足夠的時間，保證了整個項目的順利進(jìn)行。

2）低空數(shù)碼航空攝影測量成圖具有直觀、易懂的特點，以往完全看不懂測量圖的當(dāng)?shù)厝罕娔軌蚩焖偾宄乇嬲J(rèn)航空正射影像圖上的地物和地貌，大大縮短了與當(dāng)?shù)厝罕娺M(jìn)行圖形講解說明的時間，更大程度地了解到當(dāng)?shù)厝罕姮F(xiàn)有農(nóng)田耕作亟需解決的具體問題。

除了上述優(yōu)點之外，也發(fā)現(xiàn)了一個不足之處，主要是內(nèi)業(yè)采集高程不能滿足大比例尺土地整理項目平整土方計算的要求。

〔1〕林 翔.低空數(shù)碼航空攝影測量在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用〔J〕.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（17）.

〔2〕朱 斌.數(shù)碼航空攝影測繪探討.建筑學(xué)研究前沿〔J〕，2012（9）.

〔3〕王中生，盤明才.淺談航空攝影測量外業(yè)調(diào)繪作業(yè)方法的改進(jìn).