光束法區域網空中三角測量技術與運用研究
——以濟南市礦產資源開發利用年度監測與評估為例

宋桂花

（山東建材勘察測繪研究院有限公司，山東濟南 250000）

應用無人機傾斜攝影測量技術能夠獲取更完整豐富的地面物體信息，但需要融合多源數據獲取紋理信息，光束法區域網空中三角測量技術能夠在其中發揮重要作用，受到廣泛關注。為了更好地利用光束法區域網空中三角測量技術，有必要探討光束法區域網空中三角測量技術在項目中的具體應用。

1 光束法區域網空中三角測量技術應用路徑

1.1 技術原理

隨著無人機傾斜攝影測量技術的廣泛應用，光束法區域網空中三角測量技術在我國測量領域的應用也日趨廣泛。光束法區域網空中三角測量技術在應用中以像點坐標為原始觀測值，以每張相片為單元，全區域的統一法方程式和誤差方程式采用共線方程線性化建立，對每張相片所有待求點地面坐標和六個外方位元素整體解求，具有精度高、理論嚴密的特點，在非攝影測量附加觀測值引入和估計系統誤差方面具有出色表現，適合非量測相機和非常規攝影影像數據，在無人機傾斜攝影測量技術應用中的空三處理中表現極為突出。

具體應用流程中，確定影像的地面點坐標和外方位元素；做好法方程和誤差方程的逐步建設；開展改化法方程求解；對相片外方位元素開展逐一求解；對待定點地面坐標值進行解算，基于空間前方交會完成解算，最終得到鄰影像間公共點均值[1]。

1.2 空三測量流程

（1）建立區域網。

在開展測量前，需要做好攝影比例尺、航攝數據、像控點成果、相機參數文件、像控點布網略圖、影像數據等資料的準備，開展空三區域網建設，輸入航帶、影像、控制點坐標等信息，更好地保障數據信息的準確性。

（2）加密分區要求。

結合實際情況分析測試區域，結合航攝分區、航攝方向，科學劃分加密測區，需要有意識避開面積較大水域，不得出現像主點落水問題，科學控制加密分區大小。

（3）內定向。

內定向工作需要在傳統框幅式相機應用時開展，通過測量框標，基于已知固定坐標系統進行數碼影像糾正，可以同時消除形變帶來的坐標誤差，屬于數字影像的航攝影像無須內定向。

（4）自動匹配。

結合測區劃分及實際情況，參照具體匹配需求，按照多個子區劃分測區并處理，需要保證一條航帶重疊存在于各Block間，基于一條航帶劃分得到不同的Block時，需保證兩張影像重疊存在于區域間。完成劃分后，結合測區實際情況，以子區為獨立項目開展參數自動匹配，分析匹配質量，需要做好模型、網內、網間連接，避免部分區域出現進度不均勻、不規則變形等問題。

1.3 技術應用策略

（1）構建區域網。

按照數字影像轉換所有光學影像，融入航攝儀器檢定數據，完成測區信息文件建立。輸入地面控制點信息后，可以同時建立觀測值文件。需在重疊的相鄰航帶間區域測定同名連接點，在數字掃描前開展分辨率檢查，重點關注影像翻轉現象。

（2）自動相對定向。

特征點選擇需要在相鄰兩幅影像間重疊部分選擇并提取，應選擇均勻分布特征明顯的特征點。局部影像匹配圍繞各特征點進行，以此獲取同名點，基于大量特征點，順利完成高準確性的影像匹配。在定向解算過程中，清除粗差后再次計算，保證所有粗差排除。

（3）控制點影像庫建設。

基于全數字化的攝影測量，必須重視控制點庫的建設，以此提供信息數據支持，需重點關注控制點命名、影像信息、拉制點幾何圖形、地面坐標信息管理、控制點分帶坐標等內容。

（4）誤匹配點和粗差點清除。

相同判讀信息的點會產生誤匹配點，需及時將其清除。測量誤差可以按照系統誤差和偶然誤差細分，可基于改進和調整數學模型處理具備一定規律的系統誤差。

（5）控制點自動布設與測量。

控制點數據支持直接關系光束法區域網空中三角測量技術應用，高精度區域網平差直接受到控制點分布和數量的影響，需要結合光束法平差模型優選控制點布設方案。在控制點位置選擇過程中，需要針對性分析區域分布情況，全面考慮影像中位置，保證其處于影像二度重合范圍。基于航線方向，保證航帶內的控制點處于其三度重合內，區域條件較好時，可以圍繞九度重合區開展控制點布設。對較為復雜的控制點進行布設和規劃時，需保證相關人員經驗豐富[2]。

2 光束法區域網空中三角測量技術的具體應用

2.1 項目概況

以濟南市礦產資源開發利用年度監測與評估作為研究對象，該項目的作業范圍包括長清區、章丘區、平陰縣，主要應用地形測量、礦區調查等技術手段，實地勘測礦山企業礦產資源開發利用現狀，采礦權核查結合獲取的礦區實際開采邊界與標高數據完成，通過提供技術支持，滿足礦政管理工作需要。項目工作的主要內容為通過野外調查、收集資料、地形測量等手段，明確實際開采范圍，結合勘測數據與國土部門登記信息核查采礦權；結合采礦權開發利用方案與測量結果，對開發利用方案進行評價；實時勘測各礦山開采現狀，對開采范圍進行測量，為相關管理工作提供依據。

2.2 總體技術路線

項目采用2000國家大地坐標系、1985國家高程基準，選擇高斯-克呂格投影、3°分帶、中央經線117°，選擇1∶2 000的成圖比例尺，DLG基本等高距為2 m。項目主要采用無人機傾斜攝影測量技術，可以基于無人機對地物位置、外觀、高度等屬性進行真實反映，具備影像數據快速采集、三維建模全自動化、同時輸出多種成果格式等特點。

項目開展前，負責測量的企業多次開展同類項目測量，無人機傾斜攝影測量技術的成果精度得到驗證，能夠滿足項目測量需要，技術的具體應用流程可以概括為已有資料收集→生產計劃制定→技術設計書編制/資源配置→確定技術負責人、項目負責人→航線設計→無人機攝影→空中三角測量→實景重建模型→數據采集→外業調繪→精度檢驗→過程檢查→最終檢查→成果提交驗收。

2.3 技術應用要點

在光束法區域網空中三角測量技術的具體應用中，技術應用流程可概括為準備數據→新建工程→參數設置→多視角影像聯合平差→多視角影響密集匹配→像控點添加→二次平差→平差報告輸出→檢查精度→空三成果。

在數據準備階段，相片pos 信息基于軟件ReadJpg GpsTool獲取，經緯度pos信息由GpsTool軟件轉換，平面坐標系下的pos信息由GpsTool獲取。在空三解算環節，將照片導入，通過實景建模軟件相關參數設置，開展多視角影像聯合平差和多視角影像密集匹配，得出空三成果。光束法區域網空中三角測量技術的應用需要得到Photo Scan軟件的支持，傾斜攝影三維建模軟件的自動化程度較高，能夠滿足區域整體實景建模需要，結合空三分布式計算機制，軟件的計算效率較高，能夠較好處理海量數據。將數據導入后，軟件可以基于圖像關系自動完成空間三角解算，涉及密集點云匹配、無縫自動紋理映、點云融合與構網等環節，順利完成自動化的三維模型構建。結合連續二維圖像，順利實現實景三維模型的還原，可以在無須人工干預的條件下實現批量化的海量模型處理。

（1）影像預處理。

細致檢查影像質量，保證影像不存在扭曲、變形等現象，修復不符合要求的影響，統一編號需結合規則圍繞POS數據與影像開展。

（2）自動空三加密。

基于光束法區域網空中三角測量技術，對區域網應用光束法開展整體平差解算，可以順利獲取加密點成果。

（3）影像密集匹配。

采用高精度算法進行匹配，可以自動匹配影像中的同名點，從影像中抽取更多的特征點，通過得到的大量點云數據精確表達地物細節。

（4）紋理自動映射。

TIN基于點云構建，完成白模構建，結合影像，軟件可以完成對應紋理的計算，在對應的白模上自動完成紋理映射，形成真實三維場景。

（5）表達與輸出模型。

依托分層顯示技術，分塊計算輸出測區模型，模型分塊輸出大小可以基于需要進行針對性設定。

（6）像控點布設。

案例采用GNSS-RTK方法，需要在航帶間重疊位置均勻布設像控點，在復雜地形變化區域適當加密控制點個數，選擇易于辨別的空曠無遮擋位置，保證地面平坦、無起伏，選擇易保存的像控點目標，以“L”型標記像控點目標刺點，對像控點照片進行留取和文字描述，便于辨識使用。選擇RTK測量法結合SDCORS網絡測定相片控制點，取兩次測定平均值，必要時應用引點法和支導線的方式對像控點平面位置進行測量，測量完成后開展精度統計。

3 結論

光束法區域網空中三角測量技術具備較高推廣價值，文章分析影像預處理、影像密集匹配、紋理自動映射等內容，直觀地展示技術的具體應用路徑。為了更好地滿足無人機傾斜攝影測量需要，需要重視大范圍傾斜數據處理、多視影像密集匹配效率提升、傾斜數字成果拓展應用與多種技術集合應用。