淺談像控點在攝影測量中對空三解算的重要性

王軍林

（廣東有色工程勘察設計院，廣州 510080）

航空攝影的對象是地球表面，而地球表面是有起伏的，攝影時像片上的物體也會因像片傾斜而產生變形或像點位移，因此，多數情況下，航空攝影所獲取的像片是傾斜的，為了確?？刂泣c的測定、立體測圖以及其他測繪成果的落實，以達到相應的測量效果。野外像片控制測量是必不可缺的重要步驟，是航空攝影測量解析空三加密和測圖的基礎，其位置的選擇和高程的測定直接影響到待求點的平面位置、高程和像片外方位元素及內業成圖的精度。鑒于此，深入探討和分析地形圖測繪中像控點的布設方法和數量在攝影測量中的重要性。

1 無人機野外像控點的布設特征和原則

1.1 像控點的布設特征說明

鑒于無人機進行航拍時擁有自身的特征，與從前的測量方法存在著一定的差異性，具體而言：第一，相片的數量較多、框幅較小，讓野外航測時需要布設的像控點數量增多，使工作人員的任務量加劇；第二，航測無人機不僅質量較輕，而且體積較小，航測時形成的改變較大，導致航空攝影測量中相片的航向傾斜度和其旋轉角變化隨之增大。而野外像控點的布設部位、數量以及方案將對空三解算的精度產生很大的影響，通過科學布設與制定方案，才能順利完成地形圖測繪的工作任務[1]。將有關地形圖測繪規范作為主要依據，針對1∶2000的地形圖，進行野外像控點的布設過程中運用全野外測量方法，其中每2～3條航線數相應的平高控制點之間的基線數量是2～5條，而相應高程控制點之間的基線數量則是4～7個。不夠基于對野外區域常擁有復雜地理環境、易于形成破壞以及信號穩定性不足等因素的考慮，無法完全根據相關規定實施像控點的布設，使無人機進行地形圖航測過程當中的像控點布設的難度得以增加。

1.2 像控點的布設原則說明

通過將無人機進行野外地形圖航空攝影測量相關規范當作有效的依據，要求像控點的布設工作開展需要遵守下述幾點原則：第一，進行像控點布設的時候，需要對相應點位的清晰度、周邊的環境條件等因素考慮，盡可能保證周邊的地形較為平穩且容易區分；第二，像控點的布設過程當中應該保持一定的均勻性，針對像控點的布設方式航向與周邊的方向情況，要求其處于6片重疊的航測區間當中；第三，相應的點位處于自由的圖邊和其他方式形成圖的控制點位置，確保布設像控點位于研究區域之外[2]。

2 基于不同地貌1∶2000地形圖下的無人機航測像控點布設方案的比較

2.1 研究區域的說明

對于有所差異的地貌種類而言，無人機進行野外地形圖航測過程當中，相應的地面控制點進行布設的時候，尚未確定相應的參數，致使初期很多航測工作開展之前應掌握有關的參數，方可以符合大比例圖在精度方面的航測規定。對此，此次研究以不同的地區為分析目標，區域1是平原地形，區域2則是山地丘陵地形，將兩個區域的方案予以比較，明確地貌下的像控點布設形式。

區域1：該區域隸屬沿海平原地區，東北部區域擁有很多的山嶺，西南地區則呈現出傾斜的梯形狀態，表現出較為寬闊的狀態，在這當中最小的高程是13m，最大的高程是37m，相應的平均坡度是2%～4%。

區域2：該區域隸屬丘陵地區，地勢表現為，從東到西逐漸降低，在這當中的最小高程是37m，最大的高程是410m，相應的平均破度是9%。

此次無人機航空攝影測量的過程當中，其中涉及到的重要構成部分包括：無人機的類型：大疆M600 Pro；航測的高度是：420m；使用的相機：哈蘇A6D-100c；相應的重疊度：65%（旁向）72%（航向）；具體的航測時間：2018年4月9日中午的12：30；2018年6月25日下午的13：24。

2.2 差異化像控點的布設方案設計說明

2.2.1 針對像控點布設數量和空三精度統計的分析

本次研究通過將有關地形圖測繪規范作為主要依據，針對1∶2000的地形圖，進行無人機野外像控點的布設方案與數量對于空三解算的精度影響分析，把像控點的布設方案、數量和空三解算精度作為研究的切入點，科學計算與分析所在區域的數據結果，相關的分析數據運用區域1和區域2當中的信息，詳情見下表1。

表1 像控點布設對空三解算精度的統計

根據相應的擬合結果分析可知，像控點布設的數量和空三解算相應的中誤差精度表現出冪函數的變化狀態。當像控點布設的數量逐漸增多的時候，相應的空三解算精度也不斷得以提升，不過地面的控制點的相應數量較為固定的情況下，相應的空三解算精度則同樣處于較為穩定的狀態。

圖1 像控點布設對空三解算精度的統計圖

2.2.2 像控點的布設方案設計說明

此次研究依據相關規范，采用野外無人機航空攝影測量像控點布設方式，同時參考相關大比例尺地形圖情況，針對野外像控點的布設方案予以不斷改進和優化。通過分別結合平原與丘陵等不同種類的地形情況予以考慮，制定出科學的像控點布設方案，如下表2所示。

表2 像控點的布設方案信息表

根據上圖研究發現：

方案1：根據網狀結構布設，使其在區間內均有所包括，相應的布設距離分別以1000～1100m、1000～1200適合，通視效果顯著。

方案2：根據網狀結構布設，使其在區間內均有所包括，相應的布設距離分別以500～600m、600～800m適合，通視效果顯著。

方案3：根據網狀結構布設，使其在區間內均有所包括，相應的布設距離分別以350～400m、200～300m適合，通視效果顯著。

2.2.3 精度分析說明

通過運用Pix4軟件完成數據解算的處理，獲得最終計算結果，如表3所示。

表3 三種不同方案的統計情況（m）

通過表3結果可以得出如下結論：

采用2倍中誤差為極限誤差，方案1至方案2均不滿足要求，方案3平面和高程計算結果滿足空三解算精度要求。其全部檢查點的平面和高程誤差滿足航拍無人機外業控制點精度要求。

3 結束語

本文探討了地面像控點與空三解算精度的關系，對比了無人機航測像控點布設方案和研究區域說明及相應的精度分析說明：平原地區地勢平坦，像控點高程變化幅度小，檢查點解算的高程精度提高緩慢，像控點布設距離采用350～400m；山地丘陵地區地勢起伏大，地勢相對較陡，像控點高程變化幅度大，檢查點解算的高程精度提高較快，點位距離采用200～300m，空三解算點位誤差滿足地形圖規范要求。望此次研究的結果，能夠帶給相關人員相應的借鑒，以便推動無人機航空攝影測量法在地形圖測繪中的應用進程，為無人機航空測繪的提供技術支持。