山西某礦區(qū)地形圖航測技術(shù)探討

郝虎勇

（汾西正幫煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032302）

1 研究區(qū)概況

該研究區(qū)山西省孝義市驛馬鄉(xiāng)，測區(qū)東西寬約4.7km，南北長約4.4km。

該礦區(qū)原有地形圖成果資料太陳舊已失去現(xiàn)勢性，為了更科學(xué)地開發(fā)煤礦資源與前景規(guī)劃，需要對原有成果進(jìn)行更新。

2 研究路線

實地踏勘圈→定更新范圍→制定工作方案→比例尺數(shù)字線→無人機(jī)攝影→像控點測量→空三加密→立體采集→DEM 編輯→正射影像圖制作→外業(yè)調(diào)繪→內(nèi)業(yè)編輯→成果質(zhì)量檢查→成果匯交。

3 航線布設(shè)

航線統(tǒng)一按東西向布設(shè)，根據(jù)航攝區(qū)域大小和飛機(jī)性能確定飛行架次。飛機(jī)起降點應(yīng)設(shè)置在平坦開闊地帶，應(yīng)保證方圓100m范圍內(nèi)無障礙物。

航攝參數(shù)設(shè)置為：1∶2000 地面分辨率0.12m。按等距拍攝，航向重疊度80%，旁向重疊度75%。根據(jù)航攝區(qū)域地面平均高程計算飛行高度。

4 像控點測量方法

采用GPS實時定位方法及時測定像控點坐標(biāo)。

像控點的測量依據(jù)CH/T 2009-2010《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》要求；具體如下：

有效觀測衛(wèi)星數(shù)≥5顆；

衛(wèi)星截至高度角≥15°；

PDOP值≤6；

觀測次數(shù)≥2次；

流動站與參考站距離≤7km；

每次觀測歷元數(shù)≥20個；

平面收斂精度≤2cm；

高程收斂精度≤3cm；

檢核已知點的較差≤7cm。

1∶2000DLG和DOM的平高像控點相對鄰近基礎(chǔ)控制點的平面位置中誤差不得大于0.2m，高程中誤差不大于0.5m。

5 空三加密

5.1 空三加密流程

按攝影分區(qū)加密，1個區(qū)域網(wǎng)。

空三加密流程如圖1所示。

圖1 空三加密流程圖

5.2 空三加密情況統(tǒng)計表

用于1∶2000 DLG采集的1個區(qū)域網(wǎng)情況如表1所示。

表1 區(qū)域網(wǎng)介紹圖

利用空三加密成果、更新后的DEM 數(shù)據(jù)成果，采用航天遠(yuǎn)景易拼圖影像處理模塊對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字微分糾正，生成相片數(shù)字正射影像。糾正范圍選取相片的中心部分，同時保證相片之間有足夠的重疊區(qū)域進(jìn)行鑲嵌。平地、丘陵地一般采用隔片糾正，居民地、山地一般采用逐片糾正。

檢查相片數(shù)字正射影像的影像質(zhì)量，對影像模糊、錯位、扭曲、變形、漏洞等問題及現(xiàn)象，應(yīng)查找和分析原因，并進(jìn)行處理。對高架橋、立交橋、大壩等引起的影像拉伸和扭曲應(yīng)進(jìn)行必要的處理。

對影像進(jìn)行色彩、亮度和對比度的調(diào)整處理。勻色處理后，應(yīng)使影像色調(diào)均勻、反差適中、層次分明，保持地物色彩不失真。處理后的影響上不應(yīng)有勻色處理的痕跡。

對影像中的臟點、劃痕等問題及現(xiàn)象，應(yīng)查找和分析原因，并進(jìn)行相應(yīng)的影像處理。

6 精度評定

（1）攝影分區(qū)。根據(jù)收集到的測區(qū)1∶2000地形圖，低區(qū)平均高程為1112m，高區(qū)平均高程為1160m，高差約為48m。本次飛行的相對航高為300m，整個測區(qū)滿足航攝分區(qū)內(nèi)的地形高差不得大于六分之一相對航高的要求，因此整個測區(qū)劃分為一個航攝分區(qū)。

（2）飛行質(zhì)量檢查。相片重疊：由于測區(qū)內(nèi)存在高差，本次航攝實際平均航向重疊度為74%，平均旁向重疊度55%。

相片傾斜角：最大傾斜角為10°，超過8°的共91 張相片，小于全測區(qū)共7390張相片的10%。

相片旋偏角：相片旋偏角最大為13°。

航線彎曲度：航線彎曲度最大為2.5%，小于設(shè)計要求的3%。

航高保持：本次航攝最大航高為海拔1455.65m，最低為1423.48m，航高差為32.17m；相鄰相片最大航高差最大為12.72m；在實施作業(yè)時，天氣條件較好，風(fēng)力小于3 級，實際相對航高為287～319m，與設(shè)計航高差小于50m，符合設(shè)計要求。

測區(qū)、分區(qū)圖廓覆蓋：航向覆蓋超出攝區(qū)邊界線2～3條基線、旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線超過半條航線。

（3）像控點布設(shè)與整理。本工程像控點的布設(shè)采用平高區(qū)域網(wǎng)布點方案。平高控制點采用區(qū)域周邊布點，內(nèi)部加布適當(dāng)點數(shù)的平高點，共布設(shè)75個像控點，在像控點設(shè)計位置附近沒有明顯地物點的，使用白灰制作直徑1m的圓作為標(biāo)識點。

相片控制點刺點片整飾的目的是方便內(nèi)業(yè)人員進(jìn)行刺點作業(yè)，本次作業(yè)中相片控點刺點采用數(shù)字影像刺點方式，在航飛之前作業(yè)人員進(jìn)行像控點的設(shè)計，并實地布設(shè)，作業(yè)員在實地布設(shè)時，根據(jù)預(yù)先的選點位置，利用導(dǎo)航設(shè)備找到該位置，然后在該位置附近布設(shè)像控點。外業(yè)像控點測量時，采用照相設(shè)備拍攝反映像控點點位和儀器架設(shè)情形的照片以及反映點位附近地形地物的照片，然后將照片名字改成像控點編號，這樣更加方便內(nèi)業(yè)人員刺點。刺點作業(yè)圖如圖2所示。

圖2 數(shù)字影像刺點作業(yè)圖

（4）像控點測量。相片控制測量采用GNSS RTK測量方式測量，像控點精度不低于圖根點精度：相對于起算點的點位中誤差，不得大于圖上0.1mm；高程中誤差不得大于測圖基本等高距的1/10。

GNSS RTK控制測量要求如表2所示。

表2 RTK控制點平面測量技術(shù)要求

GNSS衛(wèi)星的狀況要求如表3所示。

表3 GNSS衛(wèi)星狀況的基本要求

觀測值均記錄收斂、穩(wěn)定的固定解。經(jīng)、緯度記錄到0.00001″，平面坐標(biāo)和高程應(yīng)記錄到0.001m。

基準(zhǔn)站設(shè)置完成后，選取NLH07、NLH08、NLH10、NLH11 四個控制點作為已知點，分別采集NLH07、NLH10、NLH11 三個控制點的CGCS2000 坐標(biāo)與大地高，利用其成果數(shù)據(jù)計算測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)，完成后再測量NLH08 的坐標(biāo)，進(jìn)行比較，平面較差3cm，高程較差5cm，滿足設(shè)計要求。

一測回采集的歷元（自動觀測值）個數(shù)為10 個，采樣間隔為1s，取平均值做為定位結(jié)果。

（5）數(shù)字空中三角測量加密質(zhì)量檢查。

①檢查參數(shù)設(shè)定正確，加密點點位選刺符合要求，相對定向結(jié)果滿足精度要求，輸出成果規(guī)范；

②平差計算檢查：檢查基本定向點殘差、多余控制點較差在精度范圍之內(nèi)。

經(jīng)已知數(shù)據(jù)對比分析：平面中誤差為0.183m，高程中誤差為0.237m，根據(jù)低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范（CH/Z 3003-2010）5.3，平地1∶2000 平面不大于1.75m，高程不大于1m，因此空三測量加密成果符合規(guī)范要求。

（6）數(shù)字正射影像圖（DOM）。

①數(shù)字正射影像圖（DOM）成果分辨率為0.2m，符合規(guī)范要求。

②圖幅范圍內(nèi)影像清晰易讀、反差適中、色調(diào)均衡，無明顯像片拼接痕跡；無重影、模糊或紋理斷裂等現(xiàn)象，影像連續(xù)完整，灰度無明顯不同；DOM的整體外觀應(yīng)整潔、美觀。

7 結(jié)語

本文依據(jù)具體項目從外業(yè)飛行控制、航線規(guī)劃設(shè)計、內(nèi)業(yè)精度檢查等技術(shù)流程，進(jìn)行了詳細(xì)的論述分析，為后續(xù)的實際項目應(yīng)用提供了詳實的技術(shù)方案。經(jīng)過實際檢查點精度對比分析，達(dá)到了大比例尺地形圖的精度要求，與人工測圖相比，大大提高了礦區(qū)作業(yè)的效率，為礦區(qū)的規(guī)劃設(shè)計提供了完整豐富的數(shù)字地形圖信息。