基于攝影測量模擬系統的像控點布設與空三解算精度的關系研究

張海燕　馬嘉誠

摘要：伴隨著科學技術水平的不斷發展和成熟，攝影測量已經成為了測繪學科中非常重要的一部分，在社會生產中得到了廣泛的應用。攝影測量模擬系統是實驗室研究和社會生產的紐帶，它采用導軌模擬飛行系統代替飛行器，沙盤模型代替地形，在有限的小空間模擬了攝影測量的過程，給攝影測量的發展帶來了重要的意義。為了探究像控點的布設與空三解算精度的關系，本文基于攝影測量模擬系統，設計了四種不同的像控點方案，進行了空中三角測量，經過研究分析精度報告，總結了數量和位置對于空三解算精度的影響。最后對將實驗室的研究成果應用于實際生產的進行了展望。

關鍵詞：攝影測量;像控點;空中三角測量

一、研究背景

這些年來，隨著整體技術的提高，攝影測量已經在高精度空間信息獲取的工作中得到非常廣泛的應用，同時也在更新國家基礎地理信息方面有了一定的使用，從各方面來看，攝影測量已經成為測繪學科里一門非常重要的分支。而在當今的測繪領域里，無人機航測則是最常見的。但在研究中無人機實測局限性很大，常用攝影測量模擬系統來作為研究基礎。攝影測量模擬系統是由模擬地形系統、模擬飛行軌道系統以及數字成像系統構成的。

二、攝影測量模擬系統概況

本文是以某小區攝影測量模擬系統為研究對象。該系統實際占地面積2032畝。整體地勢東高西低，平均海拔在800m左右，以建筑和周圍的山地丘陵為主，道路眾多，有一處小型人工湖。該模型中有P01、P02...P12的12個控制點。

三、不同數量和位置的像控點布設方案

為了探究模型中不同數量和位置的像控點對空三加密精度的影響，像控點布設4種方案如下：

方案一：西北部綠化帶中的P01點、東北部山區的P03點、西南部草坪的P08點、東南部山區的P05和中心位置P06點這五個原始像控點。此方案為像控點數量最少的基礎方案。

方案二：在方案一的基礎上，增加模型東北部山區P02和南部山區P04，共七個點。

方案三：在方案二的基礎上，去除山區內的P02和P04點，增加北部草坪P11點和南部草坪P10點，共七個點。

方案四：將方案三中P11改為P9，P9位于北部建筑物角點。共七個點。

四、空中三角測量

空中三角測量指的是用利用攝影測量的解析法確定區域內所有影像的外方位元素。通過這些外方位元素，建立一個模型來反映地面點和對應像點之間的數學關系，同時也包括像片和航帶之間。然后依靠野外獲取影像上量測的像點坐標及少量控制點的大地坐標，求出未知點的大地坐標。本文采用Geolord-AT軟件進行空中三角測量。

五、結果分析

（一）獲得不同像控點布設方案的精度

按照不同的控制點布設方案完成四套方案的空中三角測量，其中將P06作為檢查單點，獲取精度報告。四個方案空三精度依次如下表所示。

不同方案中作為檢查點的P06的精度如下表。

不同方案中定向點的中誤差見下表。

不同方案中航帶連接點的超限個數見下表。

通過以上的數據指標進行對比來分析模型像控點的位置和數量對于空三解算精度的具體影響。

（二）不同方案精度對比分析

⑴ 方案一與方案二的對比分析

通過兩個方案的各項誤差指標可以看出，方案二的各項中誤差都低于方案一，所以它的精度是明顯高于方案一的，方案一有五個控制點，方案二有七個控制點，所有提高控制點的數量可以有效的提高空三解算精度。

⑵ 方案二與方案三的對比分析

先對比這兩個方案的平面坐標中誤差，方案二的平面坐標中誤差要低于方案三的平面坐標中誤差，說明方案二平面坐標的精度好。除公有點外，方案二的點位于空曠的山區，而方案三的點位于建筑物較多部分，從而得出布設控制點位于地物較多的區域會影響空三解算精度。

再對對比方案二和方案三的高程坐標的中誤差：方案二的控制點的于高差起伏較大的山區，而方案三則布設在地形比較平整的區域。此兩方案對比得出將控制點布設在空曠且地勢平整的地區，空三解算可以在平面和高程上都獲得更好的精度。

⑶ 方案三與方案四的對比分析

方案四相對于方案三，只改變了一個點的位置，就是將布設在方案三中一個位置突出明顯控制點去除，換成了地物的角點。對比方案三和方案四的各項中誤差可以明顯看出，方案三的中誤差是低于方案四的，所以在布設控制點時，將點布設在較為突出和明顯的位置更有利于空三解算精度的提高。

六、總結

根據四種方案獲得各項指標的精度報告并具體分析，得出了像控點的數量的影響要優先于位置所進行考慮;在數量足夠時，更多的像控點對整體精度的提高十分有限;在布設像控點的位置時，要選擇空曠的地區，避免地形起伏或與周圍較大的高差;同時和房角點相比，顏色和周圍有明顯差別的點更能精準的進行控制。

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作者簡介

張海燕（1980-8-），女，漢族，新疆烏魯木齊人，碩士學歷，新疆工程學院，講師，研究方向：地圖學與地理信息系統。