DMC230大幅面數碼航空影像像控點布設實驗

邢建華

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司， 天津　300142)

1　概述

目前，航測外控的相關規范基本上還是基于傳統膠片式航片制定的，而在相同條件下(相同天氣條件、相同分辨率)，數碼影像的實際地面分辨率要高于傳統膠片式航片。如果完全按照目前規范對航飛比例尺的要求，則數碼航攝儀的飛行效率比較低；如果按照規范對不同地形圖成圖比例尺對應航片的地面分辨率要求，則數碼航攝儀的飛行效率要遠遠高于傳統膠片式相機。以RC30和DMC230兩種航攝儀制作鐵路工程中常用的1∶2 000航測地形圖為例，要求地面航飛比例尺為1∶10 000時，RC30的相對航高為1 530 m，航帶寬度覆蓋2.3 km。如果以同樣的比例尺要求DMC230，則其相對航高為930 m，航線覆蓋寬度僅858 m，而此時的地面分辨率(GSD)為5.6 cm，其分辨率遠遠高于RC30，但其效率卻遠遠低于RC30。

實際生產中，對數碼航攝儀以GSD作為技術標準，以1∶2 000地形圖為例，要求其GSD優于20 cm，但此時的比例尺為1∶35 714(以DMC230為例)。傳統膠片航片與數碼航片之間存在巨大的差異，控制點的布設不能簡單套用規范中的規定，而目前國家規范中還沒有對數碼航片外控點的布設給予明確的規定。以DMC230為例，討論DMC230大幅面數碼航空影像像控點的布設依據，并進行試驗驗證。

DMC230是一款大幅面數碼航攝儀，由德國Intergraph公司生產。采用單個大幅面CCD傳感器，其CCD像元數為15 552×14 144，CCD像元大小為5.6 μm，焦距92 mm，影像采用14 bit記錄方式。

國家規范中沒有對數碼航空影像的控制點布設進行規定。傳統膠片式航片的控制點規定是以平面和高程空三加密點的中誤差為依據。

像片控制點航向基線數跨度估算公式

(1)

(2)

式(1)(2)中：ms和mh分別表示空三加密點的平面和高程中誤差，n表示航線方向相鄰控制點的間隔基線數，H表示相對航高，K表示航片放大成圖倍數，mq表示視差測量的單位權中誤差。

對于數碼航片，也以空三加密點中誤差作為控制點基線是否合理的依據，根據相關參數計算出控制點基線數跨度。

2　像控點布設試驗

2.1　像控點布設基線數計算

以鐵路航測成圖中常見的1∶1 000帶狀地形圖生產為例，選擇某條鐵路既有線作為試驗區域，采用DMC230數碼航攝儀獲取航片地面分辨率為10 cm，相對航高為1 642 m，此時航片的比例尺為1∶17 857，此區域內航飛兩條航線，計算出航片放大成圖的倍數K為18，mq取0.005。計算ms和mh(如表1和表2所示)。

表1　空三加密平面中誤差與基線關系

表2　空三加密高程中誤差與基線關系

根據地形圖航空攝影測量內業規范(GB/T 7930—2008)要求，1∶1 000地形圖加密點平面中誤差：平地和丘陵≤0.4 m，高程≤0.35 m。從表1和表2的計算中可以看出，為了滿足1∶1 000地形圖在平地以及丘陵地區的精度要求，在航線方向上，相鄰平面控制點間基線數不超過5條，高程控制點間基線不超過7條。

2.2　實驗分析

為了驗證上述方案的可行性，選擇一個實驗區域進行驗證。在外業選刺平面和高程控制點時，為了與常規刺點方法進行比較，刺點時按照傳統6點法進行選刺，同時滿足本文提出的方法。

為了說明實驗的精度，本文實驗一共分為三種情況：一是按照本文計算的基線進行空三加密，二是按照傳統6點法進行空三加密，三是采用POS輔助進行空三加密，并比較三者之間的精度情況。在內業采用SSK數字攝影測量工作站進行空三加密，其精度對比情況如表3所示。

表3　空三加密實驗對比分析

根據1∶1 000地形圖航空攝影測量內業規范要求，空三加密絕對定向后，平地和丘陵的平面高程的多余控制點限差分別為0.5 m和0.4 m。從上述實驗分析可知：采用本文提出的布點方式，空三加密的精度最差，但能夠滿足1∶1 000地形圖的精度要求。從實驗結果可以看出，針對DMC230大幅面數碼航攝儀而言，當有POS輔助航空攝影時，只需在4角布設平高點即可滿足1∶1 000地形圖測繪的需要；當沒有POS輔助航空攝影時，使用本文的外控布設實驗方案在滿足精度的同時，相比較常規6點法，可以減少約1/3的外控點數量。

3　結論

按照航空攝影測量控制點布設的原理，計算大幅面數碼航攝儀DMC230在無POS輔助情況下航線基線的跨度，在平地丘陵其航向基線數不超過5條，并以實際工程進行實驗，驗證其精度情況。通過試驗可知，在DMC230成功進行航空攝影的基礎上，根據大幅面航空數碼航攝儀的特點，針對其是否有POS輔助的航空攝影方式，選擇合理的像控點布設方案能夠有效減少外業工作量，提高內外業工作效率。相比傳統航空攝影測量6點法布點方式，本文提出的方法雖然精度有所降低，但能夠滿足規范要求，其像控點數量比傳統6點法能夠減少1/3，在地形復雜、交通不便的地區，該方法具有明顯的經濟效益。

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