UCXp航攝大比例尺像控布設(shè)精度分析與研究

王月莉，郭秋燕，王西萍，閔曉鳳

(國(guó)家測(cè)繪地理信息局第一航測(cè)遙感院，陜西西安 710054)

UCXp航攝大比例尺像控布設(shè)精度分析與研究

王月莉，郭秋燕，王西萍，閔曉鳳

(國(guó)家測(cè)繪地理信息局第一航測(cè)遙感院，陜西西安 710054)

以帶有POS的UCXp數(shù)碼航空影像進(jìn)行航測(cè)成圖實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行航向和旁向抽稀及POS是否參與平差計(jì)算共計(jì)組合20種方案進(jìn)行了光束法區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算，在對(duì)各種方案平差結(jié)果進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)分析及精度研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出POS輔助UCXp數(shù)碼影像大比例尺成圖時(shí)的不同地形類別情況下像控點(diǎn)布設(shè)方案，為基于POS輔助數(shù)碼影像進(jìn)行大比例尺航測(cè)成圖像控點(diǎn)的實(shí)際布設(shè)提供有價(jià)值的參考。

POS；UCXp；像控點(diǎn)；基線

一、引 言

目前航空攝影測(cè)量技術(shù)仍然是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)獲取的主要手段之一。數(shù)碼航空影像以影像清晰、分辨率高、可同時(shí)獲得全色和多光譜兩種影像及無(wú)須3掃描直接獲取等優(yōu)勢(shì)在攝影測(cè)量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。但數(shù)碼影像因像幅小、基線短、交會(huì)角小，導(dǎo)致其高程精度不高。另外因像幅小使得在同樣的條件下將有比較多的影像數(shù)量，如果按現(xiàn)行(常規(guī)膠片)的航測(cè)外業(yè)規(guī)范進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)，野外工作量將成倍增加，成本加大，生產(chǎn)周期延長(zhǎng)。雖然帶有POS的數(shù)碼影像可以減少外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)數(shù)量，但目前相關(guān)規(guī)范對(duì)數(shù)碼影像野外控制點(diǎn)的布設(shè)及POS的應(yīng)用尚屬空白。本文以我院承擔(dān)的某市1∶1000航測(cè)數(shù)字化成圖項(xiàng)目為數(shù)據(jù)源，選取一個(gè)區(qū)域網(wǎng)為試驗(yàn)區(qū)，以帶POS的UCXp數(shù)碼影像作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)高程控制點(diǎn)航向和旁向的抽稀及POS是否參與平差進(jìn)行系列空三平差計(jì)算，在對(duì)誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、深入研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出基于POS輔助UCXp數(shù)碼影像進(jìn)行大比例尺航測(cè)成圖，以滿足不同地形類別精度要求的野外像控點(diǎn)布設(shè)方案。

二、試驗(yàn)區(qū)域及資料情況

1.試驗(yàn)區(qū)域情況

試驗(yàn)區(qū)選為1∶1000航測(cè)成圖實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目中的一個(gè)區(qū)域網(wǎng)。該區(qū)域最低點(diǎn)高度為600 m，最高點(diǎn)高度為1230 m，平均高度為800 m。實(shí)際覆蓋范圍為1∶1000標(biāo)準(zhǔn)圖幅128幅。地形類別為：平地45幅、丘陵地28幅、山地51幅、高山地4幅(分布在區(qū)域右下方)。

2.航攝參數(shù)及影像資料

試驗(yàn)采用的UCXp數(shù)碼航攝儀的技術(shù)參數(shù)為：像元尺寸為6 μm，相機(jī)焦距為100 mm，影像地面分辨率為0.09 m，像幅為17 310像素×11 310像素，投影方式為垂直中心投影。

航攝絕對(duì)航高為2300 m，相對(duì)航高為1500 m，航向重疊為65%，旁向重疊為35%。航攝帶有POS組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并提供有POS數(shù)據(jù)可參與空三平差。試驗(yàn)區(qū)為東西飛行，有4條航線，每條航線25張影像，總計(jì)100張影像，航線、控制點(diǎn)分布見圖1。

圖1 航線、控制點(diǎn)分布圖

3.控制資料

試驗(yàn)區(qū)有平高控制點(diǎn)15個(gè)，高程控制點(diǎn)77個(gè)，高程點(diǎn)航向基線為2條基線(右下方為高山地，基線為4條)，具體見圖1。高程采用RTK獲取。平面采用1980西安坐標(biāo)系，高程采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

三、布點(diǎn)方案設(shè)計(jì)及精度要求

1.區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)方案設(shè)計(jì)

平面采用周邊布設(shè)6個(gè)(圖2)和8個(gè)(圖3)平高點(diǎn)；高程控制點(diǎn)跨度航向分別為2、4、6、8和12條基線，并考慮 POS是否參與平差計(jì)算，共計(jì)組合20種平差試驗(yàn)方案，見表1。

圖2 周邊6點(diǎn)法

圖3 周邊8點(diǎn)法

表1 平差試驗(yàn)方案

2.空三平差參數(shù)設(shè)置要求

在POS輔助光速法區(qū)域網(wǎng)平差中，加密點(diǎn)、控制點(diǎn)及POS數(shù)據(jù)共同參與平差，平差精度取決于像點(diǎn)量測(cè)精度、數(shù)據(jù)本身精度及各參數(shù)權(quán)值的設(shè)置。為保證試驗(yàn)結(jié)果的客觀性，本次試驗(yàn)的平差方案中像點(diǎn)量測(cè)及各參數(shù)的權(quán)值完全相同。

3.精度要求

《數(shù)字航空攝影測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范》(GB/ T 23236—2009)對(duì)于1∶1000比例尺精度要求見表2?！?∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》(GB/T 7930—2008)對(duì)1∶1000比例尺平地高程點(diǎn)要求采用全野外布點(diǎn)，故此規(guī)范中對(duì)平地高程沒有給出具體的限差值，研究中以表2為精度要求值。

表2 加密點(diǎn)中誤差、平差后檢查點(diǎn)最大限差

四、平差結(jié)果分析與研究

平差結(jié)果見表3、表4，分析如下：

1)20種方案檢查點(diǎn)的平面中誤差變化不大，均在0.11～0.13 m之間，說明周邊6點(diǎn)法與周邊8點(diǎn)法平面精度相當(dāng)，并且相比規(guī)范對(duì)平地的平面精度要求(中誤差0.35 m)有較大的冗余空間，因此為了盡可能減少外業(yè)的工作量，在實(shí)際布設(shè)外業(yè)平高點(diǎn)時(shí)旁向跨度基線數(shù)應(yīng)不少于4條，航向跨度基線數(shù)不少于12條。

2)檢查點(diǎn)的高程中誤差及高程點(diǎn)超限個(gè)數(shù)及變化趨勢(shì)與變化量基本一致，同時(shí)隨著高程航向跨度基線數(shù)的增加，高程中誤差、最大誤差也隨之增大，高程點(diǎn)超限個(gè)數(shù)也同步增多。說明平面6點(diǎn)法和8點(diǎn)法高程精度相當(dāng)，高程精度的高低與高程航向跨度基線數(shù)成反比。

3)方案1、2、3、4的平差結(jié)果：高程最大誤差不大于0.28 m，可滿足1∶1000比例尺平地的精度要求(平地最大限差為0.28 m)。

4)方案5、6、8、10的平差結(jié)果：檢查點(diǎn)的高程最大誤差不大于0.4 m，可滿足1∶1000比例尺丘陵地的精度要求(丘陵地最大限差為0.4 m)。

5)方案7、9的平差結(jié)果：高程最大誤差在0.5～0.6 m之間，可滿足1∶1000比例尺山地的精度要求(山地最大限差為0.6 m)。

表3 周邊6點(diǎn)法平差結(jié)果

表4 周邊8點(diǎn)法平差結(jié)果

6)將方案1與2、方案3與4、方案5與6平差結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，高程檢查點(diǎn)中誤差值及超限點(diǎn)個(gè)數(shù)基本相當(dāng)，說明當(dāng)航向跨度基線數(shù)不大于6條時(shí)POS數(shù)據(jù)是否參與平差，對(duì)高程精度影響不明顯。

7)將方案7與8、方案9與10平差結(jié)果對(duì)比分析，方案8和方案10平差結(jié)果的高程中誤差和最大誤差值及高程超限點(diǎn)個(gè)數(shù)比方案7和方案9明顯要好，說明當(dāng)航向跨度基線數(shù)大于6條時(shí)，POS數(shù)據(jù)參與平差將對(duì)高程精度有明顯的提高作用。

五、結(jié) 論

通過本次試驗(yàn)分析與研究，得出以下結(jié)論：

1)基于UCXp數(shù)碼影像，按周邊6點(diǎn)法和8點(diǎn)法布設(shè)平高點(diǎn)(航向12條基線、旁向4條和2條基線)，無(wú)論是否有POS數(shù)據(jù)，均可滿足大比例尺成圖的平面精度。

2)基于UCXp數(shù)碼影像，高程航向基線不大于4條，無(wú)論P(yáng)OS是否參與平差均可達(dá)到1∶1000比例尺平地的規(guī)范高程精度要求；高程航向基線6條無(wú)論是否帶POS、航向基線8條和12條帶POS，均可達(dá)到1∶1000比例尺丘陵地的規(guī)范高程精度要求；航向基線8條和12條不帶POS，可達(dá)到1∶1000比例尺山地的規(guī)范高程精度要求。

3)基于POS輔助的UCXp數(shù)碼影像，當(dāng)航向基線不大于6條時(shí)，POS對(duì)高程影響不明顯；而基線大于6條時(shí)，POS對(duì)高程的影響比較明顯。

4)本次試驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)POS輔助UCXp數(shù)碼影像野外控制點(diǎn)布設(shè)具有一定的借鑒。其他比例尺成圖及其他類型的數(shù)碼影像可參考以上的試驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行野外像控點(diǎn)布設(shè)。因數(shù)據(jù)所限本次研究成果具有一定的局限性，有待進(jìn)一步深入研究。

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Accuracy Analysis and Research of Ground Control Points Layout in Large Scale UCXp Aerial Photogrammetry

WANG Yueli，GUO Qiuyan，WANG Xiping，MIN Xiaofeng

P23

B

0494-0911(2014)07-0075-03

2014-03-06

王月莉(1961—)，女，陜西西安人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閿z影測(cè)量與遙感技術(shù)應(yīng)用。

王月莉，郭秋燕，王西萍，等.UCXp航攝大比例尺像控布設(shè)精度分析與研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2014(7)：75-77.

10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0230