淺談航空攝影測量中像控點的布設(shè)及測量

王里縣

摘要：航空攝影測量已然成為目前最為主流的地圖成圖方法，極大提高了測繪成圖的效率和質(zhì)量。其中，像控點的布設(shè)和測量是影響航空攝影測量結(jié)果的重要因素。本文以此為研究內(nèi)容，對像控點的布設(shè)和測量進行了相應(yīng)的分析，并以泉州市某區(qū)域航空攝影測量為例，對生產(chǎn)實踐中像控點的布設(shè)及測量進行了闡述。

關(guān)鍵詞：航空攝影測量;像控點;布設(shè);測量

引言

隨著我國測繪地理信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，航空攝影測量技術(shù)已然成為基礎(chǔ)測繪、數(shù)字城市建設(shè)、工程建設(shè)、資源開發(fā)利用、國防安全等多個領(lǐng)域獲取地理信息數(shù)據(jù)的最主要方式。也是實現(xiàn)“十三五”時期地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標的重要測繪裝備支撐。像控點是航空攝影測量開展測量工作及獲取地理信息的控制基礎(chǔ)，是與地面實際地理信息數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生聯(lián)系的紐帶。并且像控點可以對飛機在開展航空攝影過程中發(fā)生的位置偏移、大氣干擾、電磁干擾等發(fā)生的坐標精度受損等問題進行校正。雖然POS輔助航空攝影測量、傾斜航空攝影測量的出現(xiàn)，在一定程度上降低了像控點的作用，但這些測量方式穩(wěn)定性較差，并且缺少檢驗數(shù)據(jù)，所以在較高精度要求的測繪工作中應(yīng)用仍舊較少。所以，像控點的布設(shè)及測量仍舊是航空攝影測量的重要工作，而像控點的布設(shè)方案選擇、測量精度等直接影響到航空攝影測量的整體質(zhì)量。

1像控點的布設(shè)方案

1.1像控點的布設(shè)原則

像控點的布設(shè)的目的是對航空攝影測量區(qū)域起到全面控制，并且所測結(jié)果能夠與其他測量方法，或者相鄰區(qū)域的圖紙進行聯(lián)測和拼接，所以像控點的選擇應(yīng)當根據(jù)對象區(qū)域的圖形分布，所需成圖的比例尺大小，飛機相機像素大小、飛行高度和機型等諸多因素進行方案的制定。像控點最基本的布設(shè)原則，是保證布設(shè)的控制點能均勻覆蓋整個測區(qū)。對于不規(guī)則圖形來說，先按照規(guī)則圖形進行控制點布設(shè)，即航飛區(qū)域內(nèi)4個角各一個，區(qū)域中間1個，并且按照區(qū)域大小進行相應(yīng)控制點的增加，對于規(guī)則圖形以外區(qū)域，相應(yīng)的增加控制點，見圖1-a。對于帶狀地物，例如河流、道路等區(qū)域，常采用“z”字形布設(shè)法，即帶狀兩邊各布置兩個控制點，中間區(qū)域布置一個，按照區(qū)域范圍相應(yīng)增加點數(shù)，見圖1-b。

1.2像控點的點位選擇

為了便于航空攝影測量內(nèi)業(yè)判讀，像控點的目標影像應(yīng)當清晰（不大于3*3像素），且與其他地物信息存在顯著差異，并且能夠便于準確定位和測量，常年穩(wěn)定，且點位目標的高程變化較?。ㄓ绕涫歉叱炭刂泣c），而為了保證像控點的三維信息尤其是高程信息的準確性，在選擇垂直地物作為點位目標時，應(yīng)當確保目標點的高程值的準確性，例如如果選擇房頂角作為目標點，則高程值必須是房頂高程。例如線狀地物的交點、明顯地物拐點等，而弧形地物、高程變化較大的峽溝、尖山頂?shù)榷疾贿m宜作為點位目標。而對于相片條件來說，像控點位置應(yīng)當布設(shè)在5～6張航向或旁向航線重疊處，且不宜在相片邊緣，與邊緣之間距離應(yīng)小于150像素，而為了與其他成圖方法相結(jié)合，自由邊、待成圖邊的像控點布置在圖廓線外4mm以上，測區(qū)周邊像控點宜選在三片重疊處。航線兩端上下像控點盡量位于通過像主點且垂直于方位線的直線上，相互偏差一般不超過0.5條基線，個別最大不應(yīng)超過1條基線。航線中間的像控點一般應(yīng)布設(shè)在兩端像控點的中線上，困難時可向兩側(cè)偏離1條基線左右。

2像控點的測量

像控點的測量是為了標定像控點在相應(yīng)坐標系內(nèi)的三維空間位置，隨著我國測繪地理信息產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，目前可供像控點測量的方法較多，其中效率最高、外業(yè)工程量最小的測量方法應(yīng)當選擇衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)（GPS），而隨著我國北斗定位導航系統(tǒng)正式向全球提供服務(wù)，衛(wèi)星定位導航技術(shù)在測量中的應(yīng)用更為廣泛，衛(wèi)星信號更為通暢，定位精度也不斷提升，其能夠快速地對空間信息進行準確定位，極大提升了外業(yè)測量工作效率，而像控點的點位選擇也擴展了該技術(shù)在像控點測量中的應(yīng)用范圍。全球連續(xù)運行跟蹤站以及我國城市CORS系統(tǒng)的日益增多，可以為GPS定位提供精密的星歷、衛(wèi)星鐘差改正、電離層誤差、大氣延遲誤差等數(shù)據(jù)的誤差改正模型，目前，GPS技術(shù)在像控點測量中的應(yīng)用主要分為網(wǎng)絡(luò)RTK、RTK實時動態(tài)定位，以及精密單點定位技術(shù)（PPP）。在實際應(yīng)用中，可以選擇多種GPS技術(shù)方法綜合使用，或者GPS定位技術(shù)與其他測量方法聯(lián)合使用進行測量，最為常見的是網(wǎng)絡(luò)RTK測量模式+RTK實時動態(tài)定位方式，網(wǎng)絡(luò)RTK測量模式+全站儀測量模式。

3像控點布設(shè)及測量實例

本文中像控點布設(shè)及測量實例選擇泉州市某區(qū)域1：500地形圖修補測繪，航空攝影測量設(shè)備選擇ssK全數(shù)字攝影測量工作站和MH-DMS數(shù)字攝影測量工作站，像控點精度要求平高控制點相對的基礎(chǔ)控制點平面位置中誤差≤0.05m，高程中誤差≤1/10基本等高距。

3.1像控點布設(shè)方案

本項目1：500N域像控布點原則上按區(qū)域網(wǎng)布點法布設(shè)，在充分利用GPS/IMU輔助航空攝影數(shù)據(jù)的條件下，規(guī)則區(qū)域按照4條航線20條基線布設(shè)9個平高控制點，不規(guī)則區(qū)域按照間隔2條航線10條基線布設(shè)平高點，同時應(yīng)在區(qū)域拐點處增加平高點，檢查點在區(qū)域網(wǎng)中與像控點間隔布設(shè)，見圖2。

3.2像控點點位要求

按照上述1.2布設(shè)原則進行點位選擇。

3.4像控點測量

根據(jù)儀器以及實際情況，像控點測量利用地方cORS系統(tǒng)進行作業(yè)，獲得像控點的WGS84坐標，然后根據(jù)CORS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)進行轉(zhuǎn)換，得到成果坐標系及高程基準成果。當無網(wǎng)絡(luò)信號或超出CORS系統(tǒng)范圍時采用RXK實時動態(tài)定位方式。網(wǎng)絡(luò)RTKN測設(shè)置平面收斂閥值≤2cm，垂直收斂閥值≤3cm，作業(yè)前至少與+已知點進行檢核，平面和高程差值≤5cm，每個點觀測測回數(shù)應(yīng)1>3，測回間的時間間隔應(yīng)≥60s，每測回觀測時間不少于10s，并確保每2組的點位平面互差≤4cm，高程互差≤4cm。。采用砌[K實時動態(tài)定位，像控點的平面和高程實時動態(tài)定位求取時基準站與流動站應(yīng)始終保持同步鎖定5顆以上衛(wèi)星，GPOD值應(yīng)小于6;流動站距離參考站距離不得超過10公里，每次設(shè)站均要進行已知點檢測或相鄰參考站所測點檢測，較差不能5cm。

4結(jié)束語

像控點的布設(shè)及測量是航空攝影測量成圖的關(guān)鍵影響因素，為了保證測量成圖的精度，必須合理制定像控點布設(shè)方案，按照相關(guān)測繪要求科學選擇點位，并采用滿足精度要求的測量手段對像控點進行野外測量。而在進行外業(yè)測量中，測量人員更應(yīng)當認真仔細，嚴格反復判讀相片影像，分析、比對地面目標與相片影像。而隨著測繪地理信息產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，像控點對航空攝影測量結(jié)果的影響必然會越來越小。