UCXp航攝大比例尺像控布設精度分析與研究

王月莉，郭秋燕，王西萍，閔曉鳳

(國家測繪地理信息局第一航測遙感院，陜西西安 710054)

UCXp航攝大比例尺像控布設精度分析與研究

王月莉，郭秋燕，王西萍，閔曉鳳

(國家測繪地理信息局第一航測遙感院，陜西西安 710054)

以帶有POS的UCXp數碼航空影像進行航測成圖實際生產數據作為試驗數據，通過對控制點進行航向和旁向抽稀及POS是否參與平差計算共計組合20種方案進行了光束法區域網平差計算，在對各種方案平差結果進行誤差統計分析及精度研究的基礎上，總結出POS輔助UCXp數碼影像大比例尺成圖時的不同地形類別情況下像控點布設方案，為基于POS輔助數碼影像進行大比例尺航測成圖像控點的實際布設提供有價值的參考。

POS；UCXp；像控點；基線

一、引 言

目前航空攝影測量技術仍然是基礎地理信息數據獲取的主要手段之一。數碼航空影像以影像清晰、分辨率高、可同時獲得全色和多光譜兩種影像及無須3掃描直接獲取等優勢在攝影測量生產中得到廣泛應用。但數碼影像因像幅小、基線短、交會角小，導致其高程精度不高。另外因像幅小使得在同樣的條件下將有比較多的影像數量，如果按現行(常規膠片)的航測外業規范進行像控點布設，野外工作量將成倍增加，成本加大，生產周期延長。雖然帶有POS的數碼影像可以減少外業控制點的布設數量，但目前相關規范對數碼影像野外控制點的布設及POS的應用尚屬空白。本文以我院承擔的某市1∶1000航測數字化成圖項目為數據源，選取一個區域網為試驗區，以帶POS的UCXp數碼影像作為試驗數據，通過對高程控制點航向和旁向的抽稀及POS是否參與平差進行系列空三平差計算，在對誤差進行統計分析、深入研究的基礎上，總結出基于POS輔助UCXp數碼影像進行大比例尺航測成圖，以滿足不同地形類別精度要求的野外像控點布設方案。

二、試驗區域及資料情況

1.試驗區域情況

試驗區選為1∶1000航測成圖實際生產項目中的一個區域網。該區域最低點高度為600 m，最高點高度為1230 m，平均高度為800 m。實際覆蓋范圍為1∶1000標準圖幅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(分布在區域右下方)。

2.航攝參數及影像資料

試驗采用的UCXp數碼航攝儀的技術參數為：像元尺寸為6 μm，相機焦距為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。

航攝絕對航高為2300 m，相對航高為1500 m，航向重疊為65%，旁向重疊為35%。航攝帶有POS組合導航定位系統，并提供有POS數據可參與空三平差。試驗區為東西飛行，有4條航線，每條航線25張影像，總計100張影像，航線、控制點分布見圖1。

圖1 航線、控制點分布圖

3.控制資料

試驗區有平高控制點15個，高程控制點77個，高程點航向基線為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西安坐標系，高程采用1985國家高程基準。

三、布點方案設計及精度要求

1.區域網布點方案設計

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

圖2 周邊6點法

圖3 周邊8點法

表1 平差試驗方案

2.空三平差參數設置要求

在POS輔助光速法區域網平差中，加密點、控制點及POS數據共同參與平差，平差精度取決于像點量測精度、數據本身精度及各參數權值的設置。為保證試驗結果的客觀性，本次試驗的平差方案中像點量測及各參數的權值完全相同。

3.精度要求

《數字航空攝影測量空中三角測量規范》(GB/ T 23236—2009)對于1∶1000比例尺精度要求見表2。《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內業規范》(GB/T 7930—2008)對1∶1000比例尺平地高程點要求采用全野外布點，故此規范中對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 加密點中誤差、平差后檢查點最大限差

四、平差結果分析與研究

平差結果見表3、表4，分析如下：

1)20種方案檢查點的平面中誤差變化不大，均在0.11～0.13 m之間，說明周邊6點法與周邊8點法平面精度相當，并且相比規范對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的工作量，在實際布設外業平高點時旁向跨度基線數應不少于4條，航向跨度基線數不少于12條。

2)檢查點的高程中誤差及高程點超限個數及變化趨勢與變化量基本一致，同時隨著高程航向跨度基線數的增加，高程中誤差、最大誤差也隨之增大，高程點超限個數也同步增多。說明平面6點法和8點法高程精度相當，高程精度的高低與高程航向跨度基線數成反比。

3)方案1、2、3、4的平差結果：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的平差結果：檢查點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點法平差結果

表4 周邊8點法平差結果

6)將方案1與2、方案3與4、方案5與6平差結果進行對比分析，高程檢查點中誤差值及超限點個數基本相當，說明當航向跨度基線數不大于6條時POS數據是否參與平差，對高程精度影響不明顯。

7)將方案7與8、方案9與10平差結果對比分析，方案8和方案10平差結果的高程中誤差和最大誤差值及高程超限點個數比方案7和方案9明顯要好，說明當航向跨度基線數大于6條時，POS數據參與平差將對高程精度有明顯的提高作用。

五、結 論

通過本次試驗分析與研究，得出以下結論：

1)基于UCXp數碼影像，按周邊6點法和8點法布設平高點(航向12條基線、旁向4條和2條基線)，無論是否有POS數據，均可滿足大比例尺成圖的平面精度。

2)基于UCXp數碼影像，高程航向基線不大于4條，無論POS是否參與平差均可達到1∶1000比例尺平地的規范高程精度要求；高程航向基線6條無論是否帶POS、航向基線8條和12條帶POS，均可達到1∶1000比例尺丘陵地的規范高程精度要求；航向基線8條和12條不帶POS，可達到1∶1000比例尺山地的規范高程精度要求。

3)基于POS輔助的UCXp數碼影像，當航向基線不大于6條時，POS對高程影響不明顯；而基線大于6條時，POS對高程的影響比較明顯。

4)本次試驗研究結果對POS輔助UCXp數碼影像野外控制點布設具有一定的借鑒。其他比例尺成圖及其他類型的數碼影像可參考以上的試驗研究結果進行野外像控點布設。因數據所限本次研究成果具有一定的局限性，有待進一步深入研究。

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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，高級工程師，研究方向為攝影測量與遙感技術應用。

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

10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0230