UCXp航摄大比例尺像控布设精度分析与研究

王月莉，郭秋燕，王西萍，闵晓凤

(国家测绘地理信息局第一航测遥感院，陕西西安 710054)

UCXp航摄大比例尺像控布设精度分析与研究

王月莉，郭秋燕，王西萍，闵晓凤

(国家测绘地理信息局第一航测遥感院，陕西西安 710054)

以带有POS的UCXp数码航空影像进行航测成图实际生产数据作为试验数据，通过对控制点进行航向和旁向抽稀及POS是否参与平差计算共计组合20种方案进行了光束法区域网平差计算，在对各种方案平差结果进行误差统计分析及精度研究的基础上，总结出POS辅助UCXp数码影像大比例尺成图时的不同地形类别情况下像控点布设方案，为基于POS辅助数码影像进行大比例尺航测成图像控点的实际布设提供有价值的参考。

POS；UCXp；像控点；基线

一、引 言

目前航空摄影测量技术仍然是基础地理信息数据获取的主要手段之一。数码航空影像以影像清晰、分辨率高、可同时获得全色和多光谱两种影像及无须3扫描直接获取等优势在摄影测量生产中得到广泛应用。但数码影像因像幅小、基线短、交会角小，导致其高程精度不高。另外因像幅小使得在同样的条件下将有比较多的影像数量，如果按现行(常规胶片)的航测外业规范进行像控点布设，野外工作量将成倍增加，成本加大，生产周期延长。虽然带有POS的数码影像可以减少外业控制点的布设数量，但目前相关规范对数码影像野外控制点的布设及POS的应用尚属空白。本文以我院承担的某市1∶1000航测数字化成图项目为数据源，选取一个区域网为试验区，以带POS的UCXp数码影像作为试验数据，通过对高程控制点航向和旁向的抽稀及POS是否参与平差进行系列空三平差计算，在对误差进行统计分析、深入研究的基础上，总结出基于POS辅助UCXp数码影像进行大比例尺航测成图，以满足不同地形类别精度要求的野外像控点布设方案。

二、试验区域及资料情况

1.试验区域情况

试验区选为1∶1000航测成图实际生产项目中的一个区域网。该区域最低点高度为600 m，最高点高度为1230 m，平均高度为800 m。实际覆盖范围为1∶1000标准图幅128幅。地形类别为：平地45幅、丘陵地28幅、山地51幅、高山地4幅(分布在区域右下方)。

2.航摄参数及影像资料

试验采用的UCXp数码航摄仪的技术参数为：像元尺寸为6 μm，相机焦距为100 mm，影像地面分辨率为0.09 m，像幅为17 310像素×11 310像素，投影方式为垂直中心投影。

航摄绝对航高为2300 m，相对航高为1500 m，航向重叠为65%，旁向重叠为35%。航摄带有POS组合导航定位系统，并提供有POS数据可参与空三平差。试验区为东西飞行，有4条航线，每条航线25张影像，总计100张影像，航线、控制点分布见图1。

图1 航线、控制点分布图

3.控制资料

试验区有平高控制点15个，高程控制点77个，高程点航向基线为2条基线(右下方为高山地，基线为4条)，具体见图1。高程采用RTK获取。平面采用1980西安坐标系，高程采用1985国家高程基准。

三、布点方案设计及精度要求

1.区域网布点方案设计

平面采用周边布设6个(图2)和8个(图3)平高点；高程控制点跨度航向分别为2、4、6、8和12条基线，并考虑 POS是否参与平差计算，共计组合20种平差试验方案，见表1。

图2 周边6点法

图3 周边8点法

表1 平差试验方案

2.空三平差参数设置要求

在POS辅助光速法区域网平差中，加密点、控制点及POS数据共同参与平差，平差精度取决于像点量测精度、数据本身精度及各参数权值的设置。为保证试验结果的客观性，本次试验的平差方案中像点量测及各参数的权值完全相同。

3.精度要求

《数字航空摄影测量空中三角测量规范》(GB/ T 23236—2009)对于1∶1000比例尺精度要求见表2。《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》(GB/T 7930—2008)对1∶1000比例尺平地高程点要求采用全野外布点，故此规范中对平地高程没有给出具体的限差值，研究中以表2为精度要求值。

表2 加密点中误差、平差后检查点最大限差

四、平差结果分析与研究

平差结果见表3、表4，分析如下：

1)20种方案检查点的平面中误差变化不大，均在0.11～0.13 m之间，说明周边6点法与周边8点法平面精度相当，并且相比规范对平地的平面精度要求(中误差0.35 m)有较大的冗余空间，因此为了尽可能减少外业的工作量，在实际布设外业平高点时旁向跨度基线数应不少于4条，航向跨度基线数不少于12条。

2)检查点的高程中误差及高程点超限个数及变化趋势与变化量基本一致，同时随着高程航向跨度基线数的增加，高程中误差、最大误差也随之增大，高程点超限个数也同步增多。说明平面6点法和8点法高程精度相当，高程精度的高低与高程航向跨度基线数成反比。

3)方案1、2、3、4的平差结果：高程最大误差不大于0.28 m，可满足1∶1000比例尺平地的精度要求(平地最大限差为0.28 m)。

4)方案5、6、8、10的平差结果：检查点的高程最大误差不大于0.4 m，可满足1∶1000比例尺丘陵地的精度要求(丘陵地最大限差为0.4 m)。

5)方案7、9的平差结果：高程最大误差在0.5～0.6 m之间，可满足1∶1000比例尺山地的精度要求(山地最大限差为0.6 m)。

表3 周边6点法平差结果

表4 周边8点法平差结果

6)将方案1与2、方案3与4、方案5与6平差结果进行对比分析，高程检查点中误差值及超限点个数基本相当，说明当航向跨度基线数不大于6条时POS数据是否参与平差，对高程精度影响不明显。

7)将方案7与8、方案9与10平差结果对比分析，方案8和方案10平差结果的高程中误差和最大误差值及高程超限点个数比方案7和方案9明显要好，说明当航向跨度基线数大于6条时，POS数据参与平差将对高程精度有明显的提高作用。

五、结 论

通过本次试验分析与研究，得出以下结论：

1)基于UCXp数码影像，按周边6点法和8点法布设平高点(航向12条基线、旁向4条和2条基线)，无论是否有POS数据，均可满足大比例尺成图的平面精度。

2)基于UCXp数码影像，高程航向基线不大于4条，无论POS是否参与平差均可达到1∶1000比例尺平地的规范高程精度要求；高程航向基线6条无论是否带POS、航向基线8条和12条带POS，均可达到1∶1000比例尺丘陵地的规范高程精度要求；航向基线8条和12条不带POS，可达到1∶1000比例尺山地的规范高程精度要求。

3)基于POS辅助的UCXp数码影像，当航向基线不大于6条时，POS对高程影响不明显；而基线大于6条时，POS对高程的影响比较明显。

4)本次试验研究结果对POS辅助UCXp数码影像野外控制点布设具有一定的借鉴。其他比例尺成图及其他类型的数码影像可参考以上的试验研究结果进行野外像控点布设。因数据所限本次研究成果具有一定的局限性，有待进一步深入研究。

[1] 乔炜，单静，章琳，等.DMC数码航空影像像控点布设方案研究[J].测绘通报，2013(11)：81-83.

[2] 马文生.数码航测成图像控布设方案研究[J].测绘通报，2012(1)：48-49.

[3] 邓芳，张俊，刘怡，等.基于UCD/UCX航摄影像的像控点布设方案研究[J].测绘通报，2011(8)：9-12.

[4] 俞旭升.DMC航摄资料外业像控布点的实验研究[J].测绘科学，2006，31(6)：11-13.

[5] 栾学科，姚喜，王志博，等.航空数码影像像控布设方案的研究[J].城市勘测，2010(4)：103-106.

[6] 吴巧玲.大比例尺数码影像航测像控布点方案探讨[J].测绘通报，2009(5)：35-37.

[7] 韩尚.基于UXC航摄资料的像控基线布设方案探讨[J].测绘通报，2012(6)：35-37.

[8] 国家测绘局.GB/T 7931—2008 1∶500 1∶1000 1∶2000地形图航空摄影测量外业规范[S].北京：中国标准出版社，2008.

[9] 国家测绘局.GB/T 7930—2008 1∶500 1∶1000 1∶2000地形图航空摄影测量内业规范[S].北京：中国标准出版社，2008.

[10] 国家测绘局.GB/T 23236—2009数字航空摄影测量空中三角测量规范[S].北京：中国标准出版社，2009.

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，陕西西安人，高级工程师，研究方向为摄影测量与遥感技术应用。

王月莉，郭秋燕，王西萍，等.UCXp航摄大比例尺像控布设精度分析与研究[J].测绘通报，2014(7)：75-77.

10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0230