數(shù)字攝影測量測制大比例尺地形圖的項目實踐

陳 濤 ，李 蔓

(1貴州省測繪資料檔案館，貴州 貴陽 550004；2貴州省基礎地理信息中心，貴州 貴陽 550004；3貴州師范大學，地理與環(huán)境科學學院，貴州 貴陽 550001；4貴州省山地資源與環(huán)境遙感應用重點實驗室，貴州 貴陽 550001)

0 引言

傳統(tǒng)大比例尺地形圖測繪主要采用全野外數(shù)據(jù)采集的方式，不管是平板儀測圖還是全站儀、GPS RTK測圖都需要外業(yè)布設大量控制點，然后進行碎步地形圖測繪，需要投入大量的人力物力，且更新速度很慢，而數(shù)字攝影測量以面狀數(shù)據(jù)采集的方式，成圖速度快、效率高，成為了當今測制大比例尺地形圖的主要方法[1-3]。

精度對數(shù)字化成圖來說，是衡量質量的最重要性能指標，也是成圖的核心問題，更關系著大比例尺成圖的成敗[4-6]。數(shù)字攝影測量成圖的作業(yè)工序較多，影響成圖精度的因素復雜多樣[7-9]。對于如何在現(xiàn)有行業(yè)規(guī)范的基礎上，利用數(shù)字攝影測量方式測制符合精度要求的大比例尺地形圖有一定的探討意義。

1 數(shù)字攝影測量測圖的精度要求

1.1 平面精度要求

地形圖上的地物點點位中誤差主要來源于：像控點點位中誤差m1、加密點點位中誤差m2、影像掃描中誤差m3、定向中誤差m4、影像匹配中誤差m5和房檐改正誤差m6等，各項誤差影響航測成圖平面精度的中誤差為：

在現(xiàn)實生產中，對于地物點的中誤差要求，是相對最近野外控制點的圖上點位中誤差不得大于表1

表1 地物點相對于最近野外控制點的圖上點位中誤差要求 單位： mmTab.1 Requirements for mean square error of points on the map of ground feature points relative to the nearest control point unit：mm

規(guī)定，特殊困難地區(qū)，按地形條件分可相對最近野外控制點的圖上點位中誤差放寬0.5倍[10]。

1.2 高程精度要求

航測測制地形圖過程中，其高程中誤差的主要來源是：像控點點位中誤差m1、加密點點位中誤差m2、定向中誤差m3、相對校正中誤差m4和測繪動態(tài)誤差m5等，各項誤差對航測成圖高程中誤差mch的影響為：

對高程注記點和等高線的要求，是對最近野外控制點的高程中誤差不得大于表2的規(guī)定。在特殊困難地區(qū)，按地形條件分高程中誤差可放寬0.5倍[10]。

表2 高程注記點和等高線相對于最近野外控制點的高程中誤差要求 單位： mTab.2 Requirements for mean square error of elevation of elevation annotation point and contour relative to the nearest control point unit：m

2 數(shù)字攝影測量測圖工程實踐——貴州某二級公路工程1∶2000地形圖成圖

2.1 測區(qū)情況

貴州地處我國西南云貴高原，山嶺縱橫，地表崎嶇，俗有“地無三里平”之說。某二級公路道路工程是貴州省某縣與國家規(guī)劃高速公路相接的主要交通干線，維系全縣經(jīng)濟交通命脈，總長29.86 km，涉及測圖面積7.5 km2，主要由路基和橋梁組成，至下而上沿河道設計并修建，河道兩岸山勢陡峭，地形起伏大，道路工程涉及區(qū)域地面高程從295 m到550 m變化，最大高差達255 m，區(qū)域內森林茂密，荊棘叢生，河道彎度大，測區(qū)內通視、通行條件差，對野外測量工作開展極為不利。

2.2 作業(yè)技術路線

作業(yè)的技術路線從項目所有的基礎數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集方式出發(fā)，包含了數(shù)據(jù)采集過程和檢查過程，為整個項目的實施提供思路，如圖1。

圖1 作業(yè)技術路線圖Fig.1 Operation flow chart

2.3 像控點的布設

由于項目區(qū)呈條帶狀，涉及航帶多，面積規(guī)模不便于進行空中三角測量內插的方式布設像控點，采用全能法全野外布點方法進行像控點布設，即每個像對四角布設四個平高點，在航向重疊和旁向重疊的區(qū)域布設可以共同使用的平高點，對于四角不便布設像控點的像對，適當增加布點數(shù)量以保證質量。

項目區(qū)涉及航片共21張，所需像對11對，通過對獲取的影像重疊程度和實地能布設點的情況分析，擬布設30個外業(yè)像控點，其中包括基本定向點24個，多余控制點6個。

2.4 建模過程

目前采用的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)相對定向點可自行采集，項目的相對定向與絕對定向同時進行，先對像控點進行定位再進行自動相對定向，重點在于對絕對定向的精度控制，如圖2。

圖2 項目中對絕對定向的控制Fig.2 Control of absolute orientation in projects

絕對定向是立體建模過程中最重要的過程，同時也是精度控制的關鍵步驟，項目中要求對每個像對的控制點(包括基本像控點和多余控制點)都如圖2中m-xy和m-z進行控制，遠超過規(guī)范要求，目的是將數(shù)據(jù)采集的誤差進行更有利的規(guī)避，以免出現(xiàn)在立體建模過程中，為后續(xù)的數(shù)字線畫圖采集提供精度保障和檢查依據(jù)。

2.5 檢測結果及分析

由表1和表2看出，以成圖后的地物點對相鄰控制點的誤差來檢查平面精度，以高程注記點和等高線對相鄰控制點的誤差來檢查高程精度。

項目全線29.86 km，主要地物集中在河道兩側，檢核地物點選取主要以河道兩側的房角、圍墻角、田坎交叉或拐角處、橋梁的起始位置、水泥硬化地尖角等以及山上的小路交叉處和拐角處為主，總共選取典型地物檢查點330個，平均每個控制點檢查11個地物點，如表3。

通過表3可以看出：

測圖過程中房屋的輪廓是以墻基外角為準，但是內業(yè)測圖時僅能從房屋上面測到其外圍輪廓，把房檐包括在內。而現(xiàn)實中有的房屋房檐參差不齊或由于采用不同的材料，會使得影像反差不一，容易造成錯判，產生粗差或錯誤，最終導致房屋的精度降低；還有橋梁的起始位置如果不是硬化地和非硬化地的界限，一般很難判斷準確位置，處理方法是注記點時盡量選在橋護欄的起始位置。經(jīng)檢測，房角的點位中誤差為0.985 mm，僅有36.25%的房角誤差小于規(guī)范的0.8 mm；橋梁的起始位置點位中誤差為1.120 mm，僅有31.25%的房角誤差小于規(guī)范的0.8 mm，但從總體的中誤差看出，沒超出規(guī)范的0.5倍，成圖平面符合精度要求。

在成圖的高程精度上，圍墻角和高矮田坎的交叉在建模后分辨率有限，采集點時中誤差比較偏大，分別為0.543 m和0.503 m，但均未超過規(guī)范的0.5倍，成圖高程符合精度要求。

3 結論

數(shù)字攝影測量測制大比例尺地形圖過程中，立體建模過程主要把握絕對定向的精度，因為該過程同時反映了相對定向與外業(yè)控制測量的質量問題，在此基礎上，對于成圖的平面精度的誤差主要來源是地物點的遮擋和難于區(qū)分辨認的地方，而高程精度的誤差主要來源是不利于模型測標切準地面的地方。

對于山區(qū)的航測成圖而言，地形高差大，地類復雜，在采集數(shù)據(jù)過程中會遇到很多處于斜坡上田坎面積大于水田面積情況的梯田，而此時只采集水田坎明顯對于成圖精度來說相當不合理，此類情況應在采集水田坎時再于坎腳采集相應密度的高程點以保證成圖精度和方便后期的工程使用。