全數字空中三角測量質量控制方法分析

徐峰 崔振 張四季 李亮

摘 ?要：全數字空中三角測量數據主要為攝影測量提供定向框架數據，其測量質量決定最終產品的質量。筆者結合生產實踐中遇到的實際問題，對提高空中三角測量數據成果質量的3個關鍵環節—航空攝影質量，像片控制測量及內業控制點量測、區域網平差中對外業控制點的殘差分、空中三角測量成果檢查及評定的重要性進行了闡述，分析了全數字空中三角測量質量的控制方法。

關鍵詞：全數字空中三角測量;區域網;一致性

中圖分類號：P231.4??文獻標識碼：A???文章編號：2096-6903（2019）03-0000-00

0引言

攝影測量學利用光學攝影機獲取的像片，經過處理獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關系。攝影測量與遙感是對非接觸傳感器系統獲得的影像及其數字表達進行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環境的可靠信息。空中三角測量是攝影測量中的重要過程。其目的在于：為測繪地形圖提供定向控制點和像片定向參數、測定大范圍內界址點的統一坐標、單元模型中大量地面點坐標的計算、解析近景攝影測量和非地形攝影測量。其意義在于：不觸及被量測目標即可測定其位置和幾何形狀、可快速地在大范圍內同時進行點位測定，以節省野外測量工作量、不受通視條件限制、區域內部精度均勻，且不受區域大小限制。

全數字空中三角測量是利用模式識別與多影像匹配等技術，自動或半自動選點與轉點，獲取像點坐標，并將其與之對應的地面控制點坐標進行區域網平差，以確定加密點在選定坐標系的空間位置和影像的定向參數的過程。利用空中三角測量獲取點位的空間位置，可用于：

（1）為DLG，DEM，DOM等提供定向控制點和像片外方位元素;

（2）為制作像片平面圖提供定向控制點和像片外方位元素;

（3）為檢測DLG，DEM，DOM的數學精度提供檢測點坐標;

（4）取代大地測量方法進行三、四等或等外三角測量，要求達到厘米級精度;

（5）用于地籍測量以測定較大范圍內界址點的坐標，或為測定界址點提供密集的控制格網;

（6）為城市規劃、水利建設、礦山開采等國民經濟建設提供基準數據。

全數字空中三角測量的數據主要是為攝影測量提供定向框架數據，其質量決定最終產品的數學精度，因此對全數字空中三角測量數據的質量控制、檢查驗收、質量評定顯得尤為重要。

1提高空中三角測量成果質量的關鍵環節

1.1航空攝影的質量

航空攝影就是以航空飛行器（飛機、氣球、飛艇等）為平臺，用航空攝影機按攝影計劃攝取地面物體影像的過程。航空攝影的質量直接影響攝影測量的質量。所以在航空攝影規劃時要考慮航攝儀的選型、包括其焦距、像幅、航高、飛行方向、航空攝影的航向重疊、旁向重疊、POS輔助數據的質量和影像質量等問題。像片重疊度分為航向重疊和旁向重疊，一般情況下，航空攝影測量作業規范要求航向應達到56%-65%的重疊，以確保在各種不同的地面至少有50%的重疊。旁向重疊度一般為30%-35%。航線彎曲度：一條攝影航線內各張像片主點至首末兩張像片主點連線的最大偏離值。通常規定航線彎曲度不得大于3%。POS輔助數據空三就是利用安裝于飛機上與航攝儀相連接的和設在地面一個或多個基準站上的至少兩臺GPS信號接收機同步而連續地觀測GPS衛星信號，同時獲取航空攝影瞬間航攝儀的快門開啟脈沖，經過GPS載波相位測量差分定位技術的離線數據后處理獲取航攝儀曝光時刻攝站的三維坐標，然后將其視為附加觀測值引入攝影測量區域網平差中，以取代地面控制，經采用統一的數學模型和算法來整體確定目標點位和像片方位元素，并對其質量進行評定。因此可極大減少甚至完全免除常規空中三角測量所必需的地面控制點，以節省野外控制測量工作量、縮短航測成圖周期、降低生產成本、提高生產效率

1.2像片控制測量

像片控制測量是指按照像片上的影像特征在實地找到并測量其對應地面坐標的過程。像控點的坐標是影像糾正及后續攝影測量作業的基礎和先決條件。目前主要采用GPS或RTK-GPS定位技術因其布網靈活方便、作業周期短、勞動強度低、生產效率高等優點替代常規聯測方法。該環節影響空三精度的主要內容有點位的選擇、點之記的制作，以及點位的觀測。作業時要對點位周邊環境進行遠、近景拍照或錄像，以供內業參考或出現點位說明、刺孔、略圖不一致時進行核準，減少外業控制成果的粗差和錯誤，確保控制成果的可靠性和惟一性。

1.3內業控制點量測

全數字空中三角測量作為攝影測量內業的第一道工序，正常條件下，按規范要求選取模型連接點、接邊點、測圖定向點在標準點位附近，最關鍵的就是判讀、匹配、量測外業控制點和加密點的像點坐標。

航測內業判讀控制點的正確性，即內業判讀外業控制點位置與外業施測同一點位的一致性。外業控制成果精度較好，內業控制點判錯位置也同樣降低空中三角測量的成果精度。比如，在地面植被茂盛地區，地面控制點被植被覆蓋，房角點，樹根和電線桿點等位置，在判讀時應認真考慮控制點的實際位置對應的影像位置。避免把自己的錯誤形成一種系統誤差而影響空中三角測量的成果精度。

1.4區域網平差中對外業控制點的殘差分析

在整個區域網平差解算過程中，作業員應認真分析控制點殘差的分布、大小及方向，找出殘差不正常分布的原因，盡可能剔除粗差。

對殘差較大的點應重新觀測，確保外業控制點的內業判讀與外業點位一致。

2空中三角測量成果檢查內容及方法

2.1檢查內容

基礎數據輸入檢查：包括攝影參數文件、影像信息文件（包括比例尺、掃描或攝影分辨率以及飛行方向正確性）等輸入的正確性。

控制點像方坐標采集檢查：檢查方法主要采取立體檢查，即在立體模型下，檢查控制點的觀測位置是否與點位說明一致，像點坐標觀測是否切準立體。

定向檢查：重點檢查內定向、相對定向、模型連接、絕對定向及公共點較差報告等，查看這些報告中的指標數值是否滿足測區精度要求及規范要求。

加密點檢查：測圖定向點的點位是否明顯、像點位置是否滿足要求、是否有漏洞、自由邊是否滿幅等。

輔助點檢查：保密點、水位點是否按要求的數量及位置選取，水位點平差是否合理。

接邊檢查：鄰區接連點的數量是否足夠，接邊較差是否滿足精度等。

平差計算檢查：平差中各種參數設置是否正確，如限差值、權值;誤差分布合理性和系統性檢查;平差中控制點的處理是否合理、誤差分布有無異常等。

數據成果檢查：包括打印成果和數據成果的正確性、完整性以及存放結構正確性檢查。

附件檢查：包括文檔簿填寫是否正確和完整等。

2.2檢查方法

根據空中三角測量數據的特點及作業平臺，檢查的方法可歸納為3種：

人工實物核對檢查：是將所輸入的文件數據與提供的原始數據進行人工核對，從而確定數據的正確性。如攝影參數、控制點坐標等信息和計算中各項精度報告的檢查等。

首先“自查”是利用空中三角測量系統在立體模型下進行觀測，或進行重新平差計算，判斷作業過程數據的正確性或可靠性。此方法是3種方法中最重要的檢查手段，與模擬、解析空中三角測量最大區別就在于此。

軟件自動檢查：就是利用空中三角測量系統軟件的自動檢查功能或自行編制的檢查軟件進行檢查。主要檢查各項殘差的分布、大小和方向等。

3質量評定

成果評定以區域網為單位，采用百分制缺陷制扣分法和區域網加密點中誤差統計法，即區域網平差后定向點的平面和高程的殘差、多余控制點不符值以及區域網間公共點的較差以及中誤差相結合進行綜合質量評定。

4結語

本文提出的全數字空中三角測量數據檢查及質量評定方法，是筆者近幾年生產實踐的總結，其在實踐中發揮了很好的作用。對于不同的作業平臺采取的方法可能有所差異，本文提出的方法具有共性。空中三角測量數據主要是為攝影測量提供定向框架數據，其質量決定最終新產品的質量。

參考文獻

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收稿日期：2019-06-16

作者簡介：徐峰（1977—），女，甘肅蘭州人，碩士研究生，高級工程師，從事攝影測量與遙感專業工作。

Quality Control Method Of Digital Aerial Triangulation

XU Feng，CUI ZHen，ZHANG Siji，LI Liang

（Unit 61243 ，Urumqi XinJiang ?830000）

Abstract：Digital Aerial Triangulation?data mainly provides orientation frame data for Photogrammetry，the quality determines the final product.Problems encountered in production practice，three key links to improve the quality of Aerial Triangulation data ，Quality of Aerial

Photogrammetry，photo control quality，Measurement of interior control points，expound the importance of inspection and evaluation of achievements.

Keywords：Digital Aerial Triangulation;Regional network;Uniformity