基于IMU/GNSS的航攝數據在1∶10000 DLG更新中像控點布設方案應用研究

向東

摘要：本文利用IMU/GNSS航攝資料對某測區（約4300km2）1∶10000 DLG進行更新，從應用研究的角度，分析已有資料，采用IMU與GPS輔助光束法區域網平差的像控點布設方案。以PixelGrid空三加密軟件平臺為基礎，針對基于IMU/GNSS的航攝數據，詳細闡述了進行像控點布設、測量及數據處理、空三加密等步驟，最后根據空三加密精度結果，驗證像控點布設方案的可行性。

Abstract： In this paper， IMU / GNSS aerial photography data is used to update 1∶10000 DLG in a certain measurement area （about 4300km2）. The existing data is analyzed from the perspective of applied research，The Photo control point layout scheme of the Regional network adjustment with IMU and GPS assisted beam method is adopted. Based on the PixelGrid aero-triangulation software platform， the steps of photo control point deployment， measurement and data processing， and aerial triangulation for the aerial photography data with IMU / GNSS are elaborated in detail. Finally， the aero-triangulation accuracy results are used to verify the image control point placement Feasibility of the scheme.

關鍵詞：數字航空攝影測量;IMU/GPS;像控點布設;PPK

0? 引言

隨著數字航空攝影測量技術的發展[1]，就國家標準、行業標準而言，現有的CH/T 3006-2011《數字航空攝影測量 控制測量規范》，在數字航空攝影測量的像控點布設方面，相關規定還欠具體，可操作性不強。為了順利完成DLG更新任務，針對基于IMU/GNSS航攝資料的1：10000 DLG成圖問題進行具體的應用研究。[1]

1? 研究區域概況

以省級基礎測繪某測區（約4300km2，共計172幅）1∶10000 DLG更新項目為背景[2]，測區大部分為平地，小部分丘陵地和山地。測區具有覆蓋全測區的框幅式數字航空攝影數據，攝影資料已通過國家測繪地理信息局組織的驗收，可作為DLG更新的影像數據源，具有IMU/GNSS數據，GSD為0.4m。

2? 像控點的布設方案

2.1 區域網劃分

考慮到測區地形特點以及便于內業的加密工作，測區劃分為兩個區域網，進行像控點的布設以及空三加密，詳見圖1。

2.2 像控點的布設

①像控點布設時采用IMU與GPS輔助光束法區域網平差布點的方法：加密分區一為規則的區域網，在其四個角點處布設平高控制點;加密分區二為不規則的區域網，在其角點（凸角和凹角的轉折處）處均布設平高控制點，見圖1。

②像控點布設時要注意與相鄰航片重疊。

③自由圖邊像控點的布設要滿足成圖外擴200m要求。

④各加密區均勻布設一定量的加密檢查點，用于空三加密精度驗證，見圖1。

3? 像控點的測量及數據處理

3.1 測量方法及精度指標

①測區有國家C級GPS點、水準點成果，其平面坐標系統為2000國家大地坐標系，高程基準為1985國家高程基準。將測區內的C級GPS點作為基準站點，采用GPS-PPK模式進行像控點測量[4]。

②精度要求：像片平面控制點對附近高等級控制點的平面位置中誤差不超過實地±1m。高程控制點對附近高等級控制點的高程中誤差平地不超過±0.1m、丘陵地不超過±0.25m、山地不超過±0.5m。

3.2 像控點測量及數據處理

①像控點平面坐標測量采用GPS-PPK方法進行，基準站和流動站截止高度角15°以上的衛星數≥5個，PDOP值≤6。

②采用GPS-PPK方法進行像控點測量時，流動站（像片控制點）與基準站的距離≤35km，流動站數據采樣間隔為2s，PPK觀測歷元數≥180個，觀測兩個測回，兩次較差平面≤±20cm，高程≤±10cm。在兩次觀測過程中，第二次需要重新初始化儀器。

③測量控制手簿設置控制點的單次觀測的平面收斂精度應≤±15cm，高程收斂精度應≤±20cm。

④采用GPS-PPK，觀測前必須檢測周邊已有同等級以上控制點，檢測點的平面坐標互差應≤±20cm、高程互差應≤±20cm。

⑤以GPS-PPK測定的像控點，需使用TBC2.5軟件進行數據后處理，在2000國家大地坐標系下，導入臨時基準站及像控點的觀測數據，求解像控點的平面坐標和大地高。

⑥以GPS-PPK方式施測得到像控點大地高，利用區域似大地水準面精化模型進行計算，求得像控點的正常高。

⑦像控點平面和高程成果應在限差之內取兩次結果的平均值。

⑧在像控點成果表、控制片、文檔簿中，像控點平面坐標、高程成果均取至小數點后一位填寫。

4? 空中三角測量

4.1 精度要求

因更新區域空三加密成果只用于制作DOM數據，以及便于內業的加密工作，測區的空三加密限差均按丘陵地的精度指標執行（平地、丘陵地的平面精度要求相同），具體見表1。

4.2 采用的方法和流程

使用PixelGrid軟件AAT模塊，導入具有IMU/GNSS的航攝數據和滿足精度要求的外業像控點成果，進行光束法區域網平差計算，輸出最終加密結果。

4.3 加密精度驗證

采用PixelGrid軟件進行空中三角測量，GPS數據參與輔助平差，在加密一區進行整體區域網平差計算后滿足加密精度要求，證明這種方法可以采納。因此，在加密二區域直接采用該方法進行布點和加密，根據外業的22個像控點，選用其中14個像控點（加密二區角點）作為基本定向點，其余8個像控點作為檢查點，點位分布具體見圖1，加密精度結果見表2。

由表2可知：基本定向點平面最大誤差為1.51m，高程最大誤差為0.52m，多余控制點平面最大誤差為1.08m，高程最大誤差為0.84m，滿足精度要求。

5? 結論與建議

利用IMU/GNSS航攝資料對1∶10000 DLG更新，可采用IMU與GPS輔助光束法區域網平差的像控點布設方案，根據具有IMU/GNSS的航攝數據和滿足精度要求的外業像控點成果，在PixelGrid軟件中進行空三加密后，能夠滿足相應的精度要求。該像控點布設方案可行，可用于后續DOM的制作，確保1∶10000 DLG更新任務的完成。該項目現已通過省級質檢部門驗收，進一步證明該方案可行。

參考文獻：

[1]齊維君，李瑩，方愛平，等.新型數字航攝相機攝影測量精度驗證比對分析[J].測繪科學，2019，6.

[2]王榮寶，張偉.基于UCD+POS的1：10000成圖像控網布設方案的試驗與研究[J].測繪與空間地理信息，2012，35（7）：176-178.

[3]王皓，王丙濤.基于POS輔助航空攝影測量的1：10000基礎測繪DOM數據快速更新方法[J].現代測繪，2014，37（5）：45-48.

[4]吳俊超.GPS PPK技術在像控點測量中的應用[J]，價值工程，2013，30：168-169.