航测内业自动空中三角测量技术的应用研究

崔宝牛

（中国建筑材料工业地质勘查中心山西总队，山西太原 030031）

在航测作业过程中，空中三角测量是重要的环节，在维持较高精度的前提下，提升航测作业的效率是目前面临的一项难题，自动空中三角测量具有易受到人工干预的特点，已成为当前的主要作业模式。空中三角测量技术具有较高的自动化水平，可有效提升工作效率的提升，提高测绘精度，可为重复观测工作提供便利，因此，被广泛应用于我国航测内业中。

1 空中三角测量概述

在摄影测量中，航测是一个比较重要的组成部分，数字测量、解析测量和模拟测量是三种主要的航空摄影测量技术。随着科学技术的快速发展，摄影测量技术取得了较大进步，各种新型仪器设备和技术得到了普遍应用，数字测量逐渐取代了传统的解析测量、模拟测量。空中三角测量是一种较为立体的测量方法，测量控制点可根据具体的地形进行安排，其以实际测量工作的需要为依据，完成平面和高程的测定工作。外作业和内作业是航空摄影测量的两种作业方式，内作业主要设计加密测图控制点，将控制点作为测绘的基础，利用空中三角测量方式测定高程和平面坐标[1]。综合法、微分法、全能法是地形测量的三种主要方法，微分法适合用于丘陵地区的测绘工作。

2 空中三角测量方法

根据测量原理和方法分析，可将空中三角测量分为自动空中三角测量、解析空中三角测量、模拟空中三角测量，在具体的测量工作应用过程中，应充分结合实际情况，选择最合适的测量方法，确保测量工作的顺利完成。

2.1 模拟空中三角测量

空中三角测量方法主要应用光学机械法开展测量工作，几何翻转原理广泛应用于各行业中，三角测量工作需要借助立体的图形以完成。进行模拟空中三角测量时，应有顺序地对一条航线上的某个片段进行测量，并根据对象的不同，建立特殊的立体模式，完成立体模式的建立工作后，在该模式的投影中心处进行重叠处理，再通过连接构成完整的航线网络。

2.2 解析空中三角测量

此方法主要使用计算的方式，结合地面坐标，对具有同名关系的共面和相同地点的坐标进行解析，构建摄影网络的空中三角测量，并采用相关的计算方法计算平均差，最后完成计量工作。通常情况下，在计量工作中具有较多的建网方式，主要应用独立模型法、光线束法、航带法三种，可同时应用到同一条航带上，且具有较高精度的优势，因此，在测量工作中被广泛应用。

2.3 自动空中三角测量

自动空中三角测量可提升工程测量工作的效率、精确度，减少模型与实际精度之间的误差，且可为二次观测工作提供比较便利的条件。根据有关研究表明，自动空中三角测量的精度可达到0.29 dpi，为测量结果的准确性提供保障，可有效改善自动测量方式连接差过大的问题，提升转接点的精确度[2]。

在空中三角测量工作中，转刺点的精确性与测量结果的可靠性之间具有密切的联系。通过自动空中三角测量获得的数据信息可保存在计算机系统中，有利于开展数据分析工作，通过对比、修改，可为后续的重新观测工作提供数据支持。

3 自动空中三角测量工作流程

（1）准备资料，建立区域网。

进行空中三角测量工作前，需要准备像控点成果、像控点布网略图、航摄数据、摄影比例尺、相机参数文件及影像数据等资料，并建立空三区域网，需要输入控制点坐标、影像和航带等信息，确保数据信息的准确性。

（2）加密分区要求。

加强对测试区域实际情况的分析，与航摄方向、航摄分区相结合，积极开展加密测区的划分工作。在此过程中应注意避开面积较大的水域，若测绘对象为一座单独的岛屿，应将其作为独立的测区，防止出现像主点落水的情况，且应合理控制加密分区的大小。

（3）内定向。

传统的框幅式相机需要进行内定向工作，主要对框标进行测量，纠正数码影像到已知固定的坐标系统，并消除因形变导致的坐标误差，由于航摄影像属于数字影像，因此，无须进行内定向。

（4）划分测区及自动匹配。

以测区实际情况和匹配需求为依据，将测区划分为多个子区，再进行处理，在划分过程中应注意每个Block之间应保证一条航带重叠；如果将一条航带划分成不同的Block时，应保证在区域间有两张影像重叠。完成子区划分工作后，应将划分好个子区作为独立的项目，并以实际的测区情况为基础，将自动匹配相应参数，且需要对匹配质量进行分析，加强网间、网内和模型之间的连接，防止部分区域不规则变形和进度不均匀的情况发生。

4 自动空中三角测量技术在航测内业中的应用

4.1 区域网的构建

（1）将测定区域内的所有光学影像转变为数字影像，输入航摄仪器检定数据，建立相关的测区信息文件。

（2）输入地面控制点信息，建立原始的观测值文件。

（3）在相邻航带间的重叠区域进行同名连接点的测定工作，在进行数字扫描之前，应检查分辨率是否存在错误，观察影像是否出现翻转现象。

4.2 自动选定及自动相对定向

（1）需要在两幅相邻影像之间的重叠部分选择特征点并进行提取，应注意特征点的选择，且确保其具有明显均匀分布的特征。

（2）对每一个特征点进行局部的影像匹配，以获取另一幅影像中的同名点，应保证选择特征点数量足够多，以提升影像匹配的准确性。

（3）开展相对定向解算工作，并清除解算结果中的粗差，再次进行计算，直到解算结果中不存在粗差为止。

4.3 建立控制点影像库

随着信息化测绘的不断发展，摄影测量逐渐由模拟化发展为全数字化，如数据管理应用、数据获取和处理等工作已经全部实现数字化。在地理信息系统中，控制点库是较为重要的组成部分，科学合理建立控制点影像库，可为摄影测量数据处理工作提供数据信息支持。

在建立控制点影像库的过程中，主要环节包括管理地面坐标信息、为控制点命名、控制点的分带坐标、拉制点几何图形、影像信息等内容，为原始航空影像提供了大部分的影像信息。

4.4 清除粗差点和误匹配点

在影像匹配的过程中未受到几何约束，可正确判断其是否存在重名的影像点。难以避免相同判读信息的点，导致出现误匹配点，误匹配点没有规律可循，应及时清除。在摄影测量误差和可靠性理论中，可将测量误差分为偶然误差、系统误差。系统误差具有一定的规律，可依靠数学模型进行调整和改进。偶然误差不具备一定规律，是随机产生的一种符合正态分布的误差。

4.5 自动布设和自动测量控制点

空中三角测量的顺利开展与控制点的数据支持密切相关，控制点的数量和分布是实现高精度区域网平差的关键。通过多年的试验研究表明，针对航带法、独立模型和光束法等不同的平差模型，需要利用不同控制点布设方案，区域网的平差精确度，会影响控制点数量。

地面布设像片刺点、标识点是传统的控制点布设方法，需要人工进行地面布设，也可在特定的仪器上转刺控制点，再详细记录控制点的信息。在野外对控制点的地面坐标进行实测，可将野外的实际情况作为依据，重新选择控制点的位置，形成控制点略图[3]。

选择控制点的位置时，应充分分析区域的分布情况，全面考虑在影像中的位置，确保在影像的二度重合范围内。航带内的控制点需要保证在航线方向的三度重合内，条件较好的区域可在九度重合区内进行控制点的布设。

控制点规划和布设工作比较复杂，对工程人员的要求较高，应具备丰富的施工经验。工程人员的经验与设计的控制点之间具有密切的系，在实际作业过程中，具有诸多不确定因素，会影响空三加密质量控制工作。

随着科学技术的不断发展，自动量测技术得到了广泛应用，为此项工作的顺利进行提供保障。通过分析全自动像片连接点的分布情况，应以控制点布设方案为依据，确定布设区域。同时应加强多视影像重叠范围的分析工作，促进空中三角测量的内外业一体化，并对以往的三角测量控制点设计模式进行改进和优化，充分应用数字影像匹配技术的优势，减少人工设计造成的控制点遗漏和控制点数量不足的问题，提升控制点布设和量测工作水平。

5 结语

综上所述，航空摄影测量是摄影测量技术的重要组成部分，随着数字摄影测量技术的不断发展，空中三角测量技术得到了广泛应用。空中三角测量技术具有较高的自动化水平，可提升工作效率，提高测绘精度，为重复观测工作提供便利。数字摄影技术和计算机技术仍在不断发展，相关单位应不断完善自动空中三角测量技术，广泛应用于航测内业生产中。