航空攝影測(cè)量像片控制點(diǎn)布設(shè)方法

曾慶連

摘要：在各類勘察測(cè)繪研究實(shí)驗(yàn)與作業(yè)中，航空攝影測(cè)量是十分重要的基礎(chǔ)手段之一。文章對(duì)航空攝影測(cè)量像片控制點(diǎn)的布設(shè)方案進(jìn)行了探究，通過分析光束法平面以及高程精度，詳細(xì)敘述了像片控制測(cè)量過程，提出了三種不同的常見布設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量；像片控制；像控點(diǎn)布設(shè)

引言

當(dāng)前國(guó)內(nèi)航空攝影測(cè)量過程中，大量采用的是進(jìn)口的模擬航空相機(jī)，其價(jià)格較為昂貴，采用工藝也十分復(fù)雜，不僅要使用膠片成像，還需要用到相關(guān)的專業(yè)儀器來(lái)對(duì)膠片進(jìn)行影像數(shù)字化處理，膠片的動(dòng)態(tài)范圍較小，大大降低了航空攝影的質(zhì)量，拉長(zhǎng)了整個(gè)攝影周期，對(duì)行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展造成了阻礙。同時(shí)，現(xiàn)在普遍采用的有關(guān)像控點(diǎn)布設(shè)的技術(shù)規(guī)范等都較為落后，已經(jīng)不能良好的適應(yīng)航空攝影中新技術(shù)的發(fā)展，增加了航空攝影所需工作量。因此，為了有效地提高工作效率和質(zhì)量，同時(shí)節(jié)約攝影成本，探究航空攝影測(cè)量過程中像片控制點(diǎn)的最佳布設(shè)方案具有重要意義。

一、光束法平面以及高程精度

利用光束法對(duì)區(qū)域網(wǎng)的空中三角進(jìn)行測(cè)量，這一運(yùn)算過程中，利用每條空間光線作為運(yùn)算單元，并根據(jù)三點(diǎn)共線條件列出相應(yīng)的誤差方程。在攝影工作中，三點(diǎn)共線指的是是在進(jìn)行拍攝過程中三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)保持在同一條直線上，這三點(diǎn)分別是地面點(diǎn)、相應(yīng)的像點(diǎn)以及攝影站點(diǎn)。通過這一條件的約束即可構(gòu)成共線方程，這一方程的理論基礎(chǔ)是平差理論。通過共線方程，可以構(gòu)建出誤差方程，即在整個(gè)區(qū)域內(nèi)通過最小二乘法將像片的外方位元素以及物方坐標(biāo)其最或是值計(jì)算出來(lái)。通過上述方法構(gòu)建的共線方程式如式所示：

1.1平面精度理論

一般來(lái)說(shuō)，平面的控制方案大多數(shù)都可以按照區(qū)域進(jìn)行劃分，分別分為四角控制、密周邊布點(diǎn)以及8點(diǎn)法。分別分析這三種布點(diǎn)方案，若考慮其旁向重疊是百分之二十，利用光束法來(lái)進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)各部分平差，所具有的平面精度分別是：

上式中，σ₀是像點(diǎn)觀測(cè)中的誤差，為單位權(quán)中的誤差；σ_xy可用于衡量區(qū)域網(wǎng)平差所對(duì)應(yīng)的平面精度；m為航帶數(shù)。通過上式可見，區(qū)域網(wǎng)平差其平面精度受到其周邊的平面控制點(diǎn)分布密度以及航帶數(shù)等的影響。

1.2高程精度理論

式中，i是高程控制中的航向跨度。通過上式可知，區(qū)域網(wǎng)平差的高程精度和高程控制的跨度相關(guān)。對(duì)于采用光束法的區(qū)域網(wǎng)平差，其平面以及高程都可以進(jìn)行分別平差的計(jì)算，分別平差的引入，能夠有效降低計(jì)算過程中對(duì)計(jì)算機(jī)性能的更高要求。

二、像片控制測(cè)量

像片控制點(diǎn)有三種不同的類型，分別是平面控制點(diǎn)、高程控制點(diǎn)以及平高控制點(diǎn)。它們之間的區(qū)別是，像片平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)分別只需要對(duì)平面坐標(biāo)或是高程進(jìn)行測(cè)量，而平高控制點(diǎn)要求測(cè)量平面坐標(biāo)以及高程。像控點(diǎn)的測(cè)量可以采用RTK（Real-time kinematic）的技術(shù)，因?yàn)槠渚入S著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，正在不斷的提高。根據(jù)以往的測(cè)量結(jié)果，這一測(cè)量技術(shù)不僅能夠滿足像控點(diǎn)對(duì)于精度的要求，相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量方式，更節(jié)約了測(cè)量時(shí)間，具有較大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于野外控制點(diǎn)的布設(shè)，只有少數(shù)的測(cè)區(qū)應(yīng)當(dāng)按照全野外的布點(diǎn)方式進(jìn)行聯(lián)測(cè)，并直接將測(cè)量結(jié)果用于內(nèi)業(yè)定向，其他的測(cè)量方式都應(yīng)當(dāng)采取非野外式：采用少量的像控點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，測(cè)量結(jié)果應(yīng)當(dāng)作為內(nèi)業(yè)控制起始數(shù)據(jù)。之后采用空中三角進(jìn)行測(cè)量，解算其糾正點(diǎn)以及定向點(diǎn)的大地坐標(biāo)和實(shí)驗(yàn)過程所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)。采用這樣的測(cè)量方式，一方面能夠保證測(cè)量精度，另一方面可以節(jié)省野外工作的時(shí)間及工作量，提高測(cè)量作業(yè)的效率。下面分析一下在像控點(diǎn)測(cè)量過程中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持的布點(diǎn)原則以及布點(diǎn)要求。

2.1像片控制測(cè)量布點(diǎn)原則

像片控制測(cè)量過程中，為了更好的提高測(cè)量質(zhì)量，在布點(diǎn)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循一定的原則。首先，一般來(lái)說(shuō)，像控點(diǎn)應(yīng)當(dāng)分布在航線全區(qū)內(nèi)，不能由于圖幅單位限制而覆蓋不周全，若在同一位置布設(shè)了平面點(diǎn)以及高程點(diǎn)，則應(yīng)當(dāng)盡量將其進(jìn)行聯(lián)測(cè)成為高平點(diǎn)。其次，對(duì)于相鄰的像對(duì)以及航線來(lái)說(shuō)，其之間的像控點(diǎn)盡量共同使用，若航線間的像片的排列交錯(cuò)面無(wú)法共用時(shí)，必須進(jìn)行分別布點(diǎn)。再次，對(duì)于在自由圖邊中或是在非連續(xù)作業(yè)其待測(cè)圖邊的點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在圖廓線外進(jìn)行布點(diǎn)，才能確保成圖是滿幅的。最后，布點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量在攝影前進(jìn)行像控點(diǎn)地面標(biāo)識(shí)的布設(shè)，能夠提高刺點(diǎn)的精度并增強(qiáng)其外業(yè)控制點(diǎn)所具有的可取性，而點(diǎn)位也必須選擇處于像片上的較為明顯的目標(biāo)點(diǎn)，以確保正確的進(jìn)行互相轉(zhuǎn)刺以及在立體觀察過程中辨認(rèn)點(diǎn)位。

2.2像片控制點(diǎn)布設(shè)要求

像片控制點(diǎn)在像片以及航線上進(jìn)行布設(shè)的位置，不僅要滿足各個(gè)不同的布點(diǎn)方案對(duì)其布點(diǎn)位置的特殊要求，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)滿足所有布點(diǎn)過程中均需注意的基本要求。通常像控點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在航向的三片重疊以及旁向重疊中線的附近，若這一方法實(shí)施起來(lái)較為困難，則可以將像控點(diǎn)布設(shè)在航向重疊的范圍內(nèi)。像片上布設(shè)的點(diǎn)應(yīng)當(dāng)處于標(biāo)準(zhǔn)位置，即在通過像主點(diǎn)且與方位線相互垂直的直線附近進(jìn)行布設(shè)。另外，像控點(diǎn)與像片邊緣之間的距離不應(yīng)小于1厘米，這是由于邊緣部分的影像質(zhì)量是相對(duì)較差的，同時(shí)像點(diǎn)容易受到畸變差以及大氣折光差等因素的影響而產(chǎn)生較大移位。點(diǎn)位必須同像片上所標(biāo)記的壓平線以及其他標(biāo)記等區(qū)別開來(lái)，方便更明確的辨認(rèn)。當(dāng)旁向重疊低于百分之十五，或是由于其他的原因，像控點(diǎn)處于相鄰的兩航線上但不能公用時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分別布點(diǎn)，注意分別布點(diǎn)的兩點(diǎn)之間垂直距離不得超過像片上的2厘米。

2.3像控點(diǎn)布設(shè)方案

在區(qū)域網(wǎng)中的像控點(diǎn)布設(shè)方案主要有以下三種（如圖1、圖2、圖3所示）：

上述三種常見的布點(diǎn)方案在航空攝影測(cè)量工作中是極為常見的，而在實(shí)際的應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的測(cè)區(qū)地形以及測(cè)區(qū)大小等采取不同的像控點(diǎn)布設(shè)方案，需要時(shí)也可以將上述方案結(jié)合使用。在實(shí)際的像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮測(cè)量需求以及經(jīng)濟(jì)成本等因素，采取最為經(jīng)濟(jì)合理的布點(diǎn)方案。

三、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)航空攝影測(cè)量像片控制點(diǎn)布設(shè)的方法多種多樣。在進(jìn)行航空攝影測(cè)量時(shí)，我們應(yīng)該認(rèn)真勘察測(cè)區(qū)的實(shí)際情況等，作好測(cè)量前的準(zhǔn)備工作，在進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)，綜合考慮測(cè)量時(shí)間、測(cè)量工作量、經(jīng)濟(jì)成本以及實(shí)際的測(cè)量需求等因素，并結(jié)合現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)，才能更好的完成航空攝影測(cè)量工作。endprint