數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)流程與優(yōu)劣分析

侯波

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.060

摘 要：針對(duì)某土地整理項(xiàng)目測(cè)量周期短，精度要求高的需求，選擇采用A3數(shù)碼航空攝影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，論文首先分析了數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)的原理，進(jìn)而詳細(xì)探討了具體的測(cè)量步驟，在此基礎(chǔ)上，分析了其優(yōu)點(diǎn)與不足。

關(guān)鍵詞：A3 數(shù)碼航空攝影測(cè)量 土地整理

中圖分類號(hào)：P286 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）12（c）-0060-02

1 數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)的原理

數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)，采用輕型飛機(jī)作為航攝系統(tǒng)飛行承載平臺(tái)；通過(guò)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(dòng)態(tài)姿態(tài)感應(yīng)控制云臺(tái)進(jìn)行姿態(tài)實(shí)時(shí)糾正控制，保證相機(jī)拍攝質(zhì)量；通過(guò)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(cè)繪產(chǎn)品。

2 數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)的步驟

某土地整理項(xiàng)目紅線范圍面積約17 km2，該項(xiàng)目要在80天內(nèi)完成項(xiàng)目測(cè)繪、可行性研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、單體圖、設(shè)計(jì)報(bào)告和預(yù)算等內(nèi)容；且該地區(qū)在這期間正值雨季，較大程度地影響了外業(yè)測(cè)量人員的實(shí)地測(cè)量活動(dòng)，時(shí)間緊、任務(wù)重。鑒于以上兩大原因，該項(xiàng)目采用數(shù)碼航空攝影測(cè)量成圖，成圖比例尺為1∶1 000。

2.1 資料收集

項(xiàng)目區(qū)收集到的現(xiàn)有資料有：①測(cè)區(qū)成圖紅線范圍；②測(cè)區(qū)1∶10 000土地利用現(xiàn)狀圖；③測(cè)區(qū)附近的高等級(jí)控制點(diǎn)（GPSA級(jí)點(diǎn)和C級(jí)點(diǎn)）5個(gè)，且控制點(diǎn)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，精度滿足規(guī)范要求。

2.2 航空攝影

該項(xiàng)目航空攝影采用動(dòng)力懸掛滑翔三角翼作為航攝系統(tǒng)的飛行承載平臺(tái)，在三角翼飛機(jī)上安裝A3航攝儀（焦距300 mm，像元尺寸12μm，地面分辨率0.1 m），利用三軸全向穩(wěn)定云臺(tái)進(jìn)行姿態(tài)實(shí)時(shí)控制。將測(cè)區(qū)各參數(shù)輸入航攝計(jì)劃設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，得到測(cè)區(qū)航攝計(jì)劃的各種航攝因子如下。

（1）航攝比例尺為1∶17 000；（2）設(shè)計(jì)航高為3 000 m；（3）對(duì)應(yīng)地面分辨率為10 cm；（4）旁向重疊度為60%，航向重疊度為56%。按照航攝計(jì)劃將測(cè)區(qū)劃分成18條航線對(duì)地面進(jìn)行攝影（共獲得98張航攝數(shù)碼像片，均能滿足1∶1 000航測(cè)成圖要求。

2.3 像片控制測(cè)量

為保證成圖精度，該項(xiàng)目像片控制測(cè)量采用了平高區(qū)域網(wǎng)的布設(shè)方案。在測(cè)區(qū)四角布設(shè)平高點(diǎn)，中間加布少許平高，布點(diǎn)方案見(jiàn)圖1。

此次像控測(cè)量采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行像片控制點(diǎn)的聯(lián)測(cè)，采用美國(guó)天寶（Trimble）公司生產(chǎn)的R6型號(hào)GPS接收機(jī)及TSC2電子手簿，其動(dòng)態(tài)測(cè)量定位精度為：水平：±10 mm+1 ppm RMS垂直：±20 mm+1 ppm RMS在整個(gè)航區(qū)內(nèi)共采集像控點(diǎn)25個(gè)，各點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)的平面中誤差均小于5 cm，相對(duì)于起算點(diǎn)的高程中誤差均小于10 cm。

2.4 全數(shù)字空中三角測(cè)量

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

空三加密過(guò)程中，對(duì)于內(nèi)業(yè)檢核無(wú)誤的外業(yè)像控成果，直接使用外業(yè)測(cè)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(wú)誤后可提供下工序使用，對(duì)于空三加密過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的精度超限點(diǎn)位，要分析原因，確認(rèn)外業(yè)成果有誤的，若像控點(diǎn)位于加密區(qū)內(nèi)部，可以舍去。該項(xiàng)目空中三角測(cè)量利用PATB軟件平差解算結(jié)果。

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(shí)應(yīng)做到測(cè)繪地物、地貌元素?zé)o錯(cuò)漏、不變形、不移位。

（1）采集依比例尺表示的要素時(shí)，應(yīng)以測(cè)標(biāo)中心切準(zhǔn)其定位點(diǎn)或定位線；（2）背向主點(diǎn)的地物在該條航線無(wú)法采集到時(shí)，要在相鄰航線上補(bǔ)測(cè)，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(wú)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(cè)。

2.6 外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測(cè)

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(shí)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(duì)影像上沒(méi)有的新增和變化地物、地貌進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，實(shí)地調(diào)查、注記地理名稱，做到圖面整飾清晰、符號(hào)運(yùn)用恰當(dāng)、注記準(zhǔn)確無(wú)誤，保證質(zhì)量。

2.7 數(shù)學(xué)精度計(jì)算分析

精度檢測(cè)分析采用全站儀、RTK對(duì)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，按公式計(jì)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(gè)數(shù)。在測(cè)區(qū)內(nèi)均勻選取10幅圖，共選取265個(gè)明顯地物點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算得到平面點(diǎn)位中誤差為15 cm，高程中誤差為28 cm。

通過(guò)實(shí)測(cè)高程與內(nèi)業(yè)采集高程數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)不同點(diǎn)的高程差值高低各異。這種差異必定會(huì)較大程度地影響土地整理項(xiàng)目中的平整土方計(jì)算，從而影響整個(gè)項(xiàng)目的總投資，故需要外業(yè)測(cè)量人員實(shí)地重新測(cè)量高程點(diǎn)。

3 數(shù)碼航空攝影測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)與不足

將數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)引入土地整理項(xiàng)目測(cè)繪中，可以明顯發(fā)現(xiàn)該技術(shù)給土地整理項(xiàng)目帶來(lái)的兩大優(yōu)點(diǎn)。

（1）數(shù)碼航空攝影測(cè)量將常規(guī)測(cè)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(cè)量的停工、誤工現(xiàn)象，較大程度地提高了測(cè)量工作效率、縮短了測(cè)量周期，為土地整理項(xiàng)目后期的可行性研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、單體圖、設(shè)計(jì)報(bào)告和預(yù)算等內(nèi)容爭(zhēng)取了足夠的時(shí)間，保證了整個(gè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

（2）數(shù)碼航空攝影測(cè)量成圖具有直觀、易懂的特點(diǎn)，以往完全看不懂測(cè)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(shuō)明的時(shí)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(wèn)題。

除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(xiàng)目平整土方計(jì)算的要求。

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