DMC230大幅面数码航空影像像控点布设实验

邢建华

(铁道第三勘察设计院集团有限公司， 天津　300142)

1　概述

目前，航测外控的相关规范基本上还是基于传统胶片式航片制定的，而在相同条件下(相同天气条件、相同分辨率)，数码影像的实际地面分辨率要高于传统胶片式航片。如果完全按照目前规范对航飞比例尺的要求，则数码航摄仪的飞行效率比较低；如果按照规范对不同地形图成图比例尺对应航片的地面分辨率要求，则数码航摄仪的飞行效率要远远高于传统胶片式相机。以RC30和DMC230两种航摄仪制作铁路工程中常用的1∶2 000航测地形图为例，要求地面航飞比例尺为1∶10 000时，RC30的相对航高为1 530 m，航带宽度覆盖2.3 km。如果以同样的比例尺要求DMC230，则其相对航高为930 m，航线覆盖宽度仅858 m，而此时的地面分辨率(GSD)为5.6 cm，其分辨率远远高于RC30，但其效率却远远低于RC30。

实际生产中，对数码航摄仪以GSD作为技术标准，以1∶2 000地形图为例，要求其GSD优于20 cm，但此时的比例尺为1∶35 714(以DMC230为例)。传统胶片航片与数码航片之间存在巨大的差异，控制点的布设不能简单套用规范中的规定，而目前国家规范中还没有对数码航片外控点的布设给予明确的规定。以DMC230为例，讨论DMC230大幅面数码航空影像像控点的布设依据，并进行试验验证。

DMC230是一款大幅面数码航摄仪，由德国Intergraph公司生产。采用单个大幅面CCD传感器，其CCD像元数为15 552×14 144，CCD像元大小为5.6 μm，焦距92 mm，影像采用14 bit记录方式。

国家规范中没有对数码航空影像的控制点布设进行规定。传统胶片式航片的控制点规定是以平面和高程空三加密点的中误差为依据。

像片控制点航向基线数跨度估算公式

(1)

(2)

式(1)(2)中：ms和mh分别表示空三加密点的平面和高程中误差，n表示航线方向相邻控制点的间隔基线数，H表示相对航高，K表示航片放大成图倍数，mq表示视差测量的单位权中误差。

对于数码航片，也以空三加密点中误差作为控制点基线是否合理的依据，根据相关参数计算出控制点基线数跨度。

2　像控点布设试验

2.1　像控点布设基线数计算

以铁路航测成图中常见的1∶1 000带状地形图生产为例，选择某条铁路既有线作为试验区域，采用DMC230数码航摄仪获取航片地面分辨率为10 cm，相对航高为1 642 m，此时航片的比例尺为1∶17 857，此区域内航飞两条航线，计算出航片放大成图的倍数K为18，mq取0.005。计算ms和mh(如表1和表2所示)。

表1　空三加密平面中误差与基线关系

表2　空三加密高程中误差与基线关系

根据地形图航空摄影测量内业规范(GB/T 7930—2008)要求，1∶1 000地形图加密点平面中误差：平地和丘陵≤0.4 m，高程≤0.35 m。从表1和表2的计算中可以看出，为了满足1∶1 000地形图在平地以及丘陵地区的精度要求，在航线方向上，相邻平面控制点间基线数不超过5条，高程控制点间基线不超过7条。

2.2　实验分析

为了验证上述方案的可行性，选择一个实验区域进行验证。在外业选刺平面和高程控制点时，为了与常规刺点方法进行比较，刺点时按照传统6点法进行选刺，同时满足本文提出的方法。

为了说明实验的精度，本文实验一共分为三种情况：一是按照本文计算的基线进行空三加密，二是按照传统6点法进行空三加密，三是采用POS辅助进行空三加密，并比较三者之间的精度情况。在内业采用SSK数字摄影测量工作站进行空三加密，其精度对比情况如表3所示。

表3　空三加密实验对比分析

根据1∶1 000地形图航空摄影测量内业规范要求，空三加密绝对定向后，平地和丘陵的平面高程的多余控制点限差分别为0.5 m和0.4 m。从上述实验分析可知：采用本文提出的布点方式，空三加密的精度最差，但能够满足1∶1 000地形图的精度要求。从实验结果可以看出，针对DMC230大幅面数码航摄仪而言，当有POS辅助航空摄影时，只需在4角布设平高点即可满足1∶1 000地形图测绘的需要；当没有POS辅助航空摄影时，使用本文的外控布设实验方案在满足精度的同时，相比较常规6点法，可以减少约1/3的外控点数量。

3　结论

按照航空摄影测量控制点布设的原理，计算大幅面数码航摄仪DMC230在无POS辅助情况下航线基线的跨度，在平地丘陵其航向基线数不超过5条，并以实际工程进行实验，验证其精度情况。通过试验可知，在DMC230成功进行航空摄影的基础上，根据大幅面航空数码航摄仪的特点，针对其是否有POS辅助的航空摄影方式，选择合理的像控点布设方案能够有效减少外业工作量，提高内外业工作效率。相比传统航空摄影测量6点法布点方式，本文提出的方法虽然精度有所降低，但能够满足规范要求，其像控点数量比传统6点法能够减少1/3，在地形复杂、交通不便的地区，该方法具有明显的经济效益。

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