不同像控布設(shè)方案在航片DOM 生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

廖玉祥，吳洪憲*

（1. 廣東省國(guó)土資源測(cè)繪院，廣東 廣州 510500）

廣東省開(kāi)展的優(yōu)于0.2 m分辨率航空遙感影像DOM制作（2019年度）項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“新高分項(xiàng)目”）需要利用航片數(shù)據(jù)制作覆蓋全省的1∶2 000DOM。為了減少外業(yè)實(shí)測(cè)像控點(diǎn)的工作量，需要對(duì)2015年廣東省高分辨率航空影像數(shù)據(jù)建設(shè)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“舊高分項(xiàng)目”）的像控點(diǎn)布設(shè)方案進(jìn)行研究和優(yōu)化，以保證DOM成果精度的同時(shí)提高作業(yè)效率。相關(guān)規(guī)范中對(duì)常規(guī)光束法區(qū)域網(wǎng)平差布點(diǎn)要求如下：區(qū)域網(wǎng)的大?。ê骄€數(shù)和基線）可適當(dāng)放寬0.5倍左右，控制點(diǎn)間航向和旁向間距可適當(dāng)放寬0.5 倍左右，具體要求應(yīng)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成圖精度后，在技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)中明確[1]。根據(jù)上述規(guī)范要求，結(jié)合舊高分項(xiàng)目生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和成果，本文選取一處具有代表性的區(qū)域，設(shè)計(jì)3 種像控點(diǎn)布設(shè)方案比較空中三角測(cè)量加密精度和DOM 成圖精度，最終確定新高分項(xiàng)目像控點(diǎn)布設(shè)方案。

1 使用軟件介紹

1）Inpho。Inpho全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)由世界著名的攝影測(cè)量專家Fritz Ackermann教授于20世紀(jì)80年代在德國(guó)斯圖加特創(chuàng)立。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，Inpho在框幅式相機(jī)（膠片相機(jī)、量測(cè)/非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)）航空影像空三加密、DTM提取、正射校正和鑲嵌勻色處理中具有無(wú)以比擬的優(yōu)勢(shì)。Inpho主要有如下優(yōu)點(diǎn)：①高精度的空三加密模塊，便捷的空三分區(qū)操作；②分布式處理與多線程多線程并發(fā)運(yùn)算；③可由DSM直接生成DOM[2-3]。

2）DPGrid。DPGrid 是武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院張祖勛院士主導(dǎo)研發(fā)的航空攝影測(cè)量、無(wú)人機(jī)航測(cè)的綜合應(yīng)用平臺(tái)，主要有如下優(yōu)點(diǎn)：①空三完成后的DSM、DEM、DOM可以一鍵式自動(dòng)化完成，具有良好的互操作性，具備DEM 與DOM 同步編輯功能；②各種功能可以定制；③與現(xiàn)有立體測(cè)圖設(shè)備及軟件結(jié)合緊密[4-5]。

2 實(shí)驗(yàn)區(qū)情況

實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)舊高分項(xiàng)目采用的航攝儀和航攝區(qū)域與新高分項(xiàng)目一致，為減少實(shí)驗(yàn)工作量，本次實(shí)驗(yàn)采用舊高分項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)成果，增加布點(diǎn)方案，驗(yàn)證新增布點(diǎn)方案生產(chǎn)的成果精度。

實(shí)驗(yàn)以舊高分項(xiàng)目測(cè)繪航空攝影成果作為基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)源。選取其中有代表性的8 條航線、共629 張航片組成實(shí)驗(yàn)區(qū)域網(wǎng)，位于廣東省云浮市和肇慶市部分地區(qū)，地形以丘陵地、山地為主。按照航向跨度10條基線、旁向跨度2條航線布點(diǎn)方案，結(jié)合實(shí)驗(yàn)區(qū)的實(shí)際地形地貌情況及技術(shù)設(shè)計(jì)中角隅點(diǎn)布設(shè)雙點(diǎn)的要求，共布設(shè)基本定向點(diǎn)84個(gè)、檢查點(diǎn)102個(gè)。

3 實(shí)驗(yàn)路線和方法

為保證驗(yàn)證結(jié)果的可靠性，通過(guò)調(diào)整基線跨度、航線跨度的方式檢驗(yàn)空中三角測(cè)量與DOM 成圖精度。即使用同一套航攝像片數(shù)據(jù)在調(diào)整航向基線跨度、旁向航線跨度的情況下，用Inpho 進(jìn)行空中三角測(cè)量，用DPGrid 進(jìn)行DOM 制作（為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)平地、丘陵地的適應(yīng)性，數(shù)字正射影像圖精度按照平地、丘陵地平面位置精度要求執(zhí)行），比較空中三角測(cè)量加密精度和DOM成圖精度[6-7]，具體路線如圖1。

本次實(shí)驗(yàn)中，各實(shí)驗(yàn)方案航向基線跨度、旁向航線跨度及定向控制點(diǎn)、空中三角測(cè)量檢查點(diǎn)和DOM成圖精度檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)如表1所示。

表1 3種實(shí)驗(yàn)方案的基本情況

3.1 實(shí)驗(yàn)方案A

將12 個(gè)像控點(diǎn)作為基本定向控制點(diǎn)、72 個(gè)像控點(diǎn)作為檢查點(diǎn)（具體像控點(diǎn)分布如圖2 所示），進(jìn)行空中三角測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上制作數(shù)字正射影像圖。分別利用檢查點(diǎn)進(jìn)行空中三角測(cè)量與成圖精度檢測(cè)。

圖2 實(shí)驗(yàn)方案A各類像控點(diǎn)分布情況圖

3.2 實(shí)驗(yàn)方案B

將6個(gè)像控點(diǎn)作為基本定向控制點(diǎn)、57個(gè)像控點(diǎn)作為檢查點(diǎn)（具體像控點(diǎn)分布如圖3 所示），進(jìn)行空中三角測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上制作數(shù)字正射影像圖。分別利用檢查點(diǎn)進(jìn)行空中三角測(cè)量與成圖精度檢測(cè)。

圖3 實(shí)驗(yàn)方案B各類像控點(diǎn)分布情況圖

3.3 實(shí)驗(yàn)方案C

將4個(gè)像控點(diǎn)作為基本定向控制點(diǎn)、80個(gè)像控點(diǎn)作為檢查點(diǎn)（具體像控點(diǎn)分布如圖4 所示），進(jìn)行空中三角測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上制作數(shù)字正射影像圖。分別利用檢查點(diǎn)進(jìn)行空中三角測(cè)量與成圖精度檢測(cè)。

圖4 實(shí)驗(yàn)方案C各類像控點(diǎn)分布情況圖

4 結(jié)果與分析

4.1 空中三角測(cè)量精度

對(duì)以上3 種實(shí)驗(yàn)方案的空中三角測(cè)量平差成果，分別統(tǒng)計(jì)定向點(diǎn)的精度，如表2所示。以及分別利用多余檢查點(diǎn)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，精度統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表2 3種實(shí)驗(yàn)方案空中三角測(cè)量定向點(diǎn)精度檢測(cè)結(jié)果

表3 3種實(shí)驗(yàn)方案空中三角測(cè)量結(jié)果精度檢測(cè)結(jié)果

表2 和表3 的結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案A、實(shí)驗(yàn)方案B、實(shí)驗(yàn)方案C 空中三角測(cè)量成果平面精度滿足CH/T 23236-2009《數(shù)字航空攝影測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范》中1∶2 00 比例尺空中三角測(cè)量要求。定向點(diǎn)高程精度也滿足以上規(guī)范技術(shù)要求，檢查點(diǎn)存在部分點(diǎn)高程精度超過(guò)限值[8]。

4.2 DOM精度

對(duì)以上3 種實(shí)驗(yàn)方案制作的數(shù)字正射影像圖（DOM）利用外業(yè)實(shí)測(cè)像控點(diǎn)進(jìn)行精度檢測(cè)，精度統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 的結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的3 種實(shí)驗(yàn)方案，最終數(shù)字正射影像圖均滿足CH/T 9008.3-2010《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1∶500、1∶1 000、1∶2 000 數(shù)字正射影像圖》對(duì)1∶2 000 比例尺數(shù)字正射影像圖平面位置精度要求[9]。

表4 3種實(shí)驗(yàn)方案制作數(shù)字正射影像圖精度檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié) 語(yǔ)

舊高分項(xiàng)目像控點(diǎn)布設(shè)方案為航向間隔20 張航片，旁向間隔4條基線，雙點(diǎn)布設(shè)。DOM成果精度較高，平面位置中誤差為±0.35 m，但外業(yè)像控測(cè)量工作耗費(fèi)了大量的時(shí)間和人力物力。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本著質(zhì)量第一、兼顧效率的原則，并適當(dāng)兼顧推廣應(yīng)用的需要，新高分項(xiàng)目選擇方案B，即按照航向跨度30條基線、旁向跨度6條航線、單點(diǎn)布設(shè)的區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)方案作為外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)方案。由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果中部分空三檢查點(diǎn)存在高程精度超限的情況，考慮到項(xiàng)目成果為正射影像圖，少量點(diǎn)高程精度超限不影響成果平面精度，故利用該布設(shè)方案測(cè)量的外業(yè)像控點(diǎn)進(jìn)行空三加密時(shí)，空三檢查點(diǎn)的高程精度要求在相關(guān)規(guī)范[1]規(guī)定基礎(chǔ)上放寬0.5倍。按照此技術(shù)要求生產(chǎn)制作的空三加密成果和DOM 均符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求，滿足DOM 成圖精度（平面位置中誤差為±0.35 m）的同時(shí)，提高了新高分項(xiàng)目的生產(chǎn)效率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，方案C 的空三平面精度和DOM 精度也滿足要求。接下來(lái)將在放大航向間隔和旁向間隔方面開(kāi)展進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，盡可能減少類似項(xiàng)目的外業(yè)像控測(cè)量工作量，為項(xiàng)目的開(kāi)展提供支撐。