不同像控布設方案在航片DOM 生產中的應用研究

廖玉祥，吳洪憲*

（1. 廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500）

廣東省開展的優于0.2 m分辨率航空遙感影像DOM制作（2019年度）項目（以下簡稱“新高分項目”）需要利用航片數據制作覆蓋全省的1∶2 000DOM。為了減少外業實測像控點的工作量，需要對2015年廣東省高分辨率航空影像數據建設項目（以下簡稱“舊高分項目”）的像控點布設方案進行研究和優化，以保證DOM成果精度的同時提高作業效率。相關規范中對常規光束法區域網平差布點要求如下：區域網的大小（航線數和基線）可適當放寬0.5倍左右，控制點間航向和旁向間距可適當放寬0.5 倍左右，具體要求應經過實驗驗證成圖精度后，在技術設計書中明確[1]。根據上述規范要求，結合舊高分項目生產經驗和成果，本文選取一處具有代表性的區域，設計3 種像控點布設方案比較空中三角測量加密精度和DOM 成圖精度，最終確定新高分項目像控點布設方案。

1 使用軟件介紹

1）Inpho。Inpho全數字攝影測量系統由世界著名的攝影測量專家Fritz Ackermann教授于20世紀80年代在德國斯圖加特創立。經過30多年的發展，Inpho在框幅式相機（膠片相機、量測/非量測數碼相機）航空影像空三加密、DTM提取、正射校正和鑲嵌勻色處理中具有無以比擬的優勢。Inpho主要有如下優點：①高精度的空三加密模塊，便捷的空三分區操作；②分布式處理與多線程多線程并發運算；③可由DSM直接生成DOM[2-3]。

2）DPGrid。DPGrid 是武漢大學遙感信息工程學院張祖勛院士主導研發的航空攝影測量、無人機航測的綜合應用平臺，主要有如下優點：①空三完成后的DSM、DEM、DOM可以一鍵式自動化完成，具有良好的互操作性，具備DEM 與DOM 同步編輯功能；②各種功能可以定制；③與現有立體測圖設備及軟件結合緊密[4-5]。

2 實驗區情況

實驗區內舊高分項目采用的航攝儀和航攝區域與新高分項目一致，為減少實驗工作量，本次實驗采用舊高分項目實驗成果，增加布點方案，驗證新增布點方案生產的成果精度。

實驗以舊高分項目測繪航空攝影成果作為基礎影像數據源。選取其中有代表性的8 條航線、共629 張航片組成實驗區域網，位于廣東省云浮市和肇慶市部分地區，地形以丘陵地、山地為主。按照航向跨度10條基線、旁向跨度2條航線布點方案，結合實驗區的實際地形地貌情況及技術設計中角隅點布設雙點的要求，共布設基本定向點84個、檢查點102個。

3 實驗路線和方法

為保證驗證結果的可靠性，通過調整基線跨度、航線跨度的方式檢驗空中三角測量與DOM 成圖精度。即使用同一套航攝像片數據在調整航向基線跨度、旁向航線跨度的情況下，用Inpho 進行空中三角測量，用DPGrid 進行DOM 制作（為保證實驗結果對平地、丘陵地的適應性，數字正射影像圖精度按照平地、丘陵地平面位置精度要求執行），比較空中三角測量加密精度和DOM成圖精度[6-7]，具體路線如圖1。

本次實驗中，各實驗方案航向基線跨度、旁向航線跨度及定向控制點、空中三角測量檢查點和DOM成圖精度檢驗點數如表1所示。

表1 3種實驗方案的基本情況

3.1 實驗方案A

將12 個像控點作為基本定向控制點、72 個像控點作為檢查點（具體像控點分布如圖2 所示），進行空中三角測量，并在此基礎上制作數字正射影像圖。分別利用檢查點進行空中三角測量與成圖精度檢測。

圖2 實驗方案A各類像控點分布情況圖

3.2 實驗方案B

將6個像控點作為基本定向控制點、57個像控點作為檢查點（具體像控點分布如圖3 所示），進行空中三角測量，并在此基礎上制作數字正射影像圖。分別利用檢查點進行空中三角測量與成圖精度檢測。

圖3 實驗方案B各類像控點分布情況圖

3.3 實驗方案C

將4個像控點作為基本定向控制點、80個像控點作為檢查點（具體像控點分布如圖4 所示），進行空中三角測量，并在此基礎上制作數字正射影像圖。分別利用檢查點進行空中三角測量與成圖精度檢測。

圖4 實驗方案C各類像控點分布情況圖

4 結果與分析

4.1 空中三角測量精度

對以上3 種實驗方案的空中三角測量平差成果，分別統計定向點的精度，如表2所示。以及分別利用多余檢查點進行精度檢驗，精度統計如表3所示。

表2 3種實驗方案空中三角測量定向點精度檢測結果

表3 3種實驗方案空中三角測量結果精度檢測結果

表2 和表3 的結果表明，設計的實驗方案A、實驗方案B、實驗方案C 空中三角測量成果平面精度滿足CH/T 23236-2009《數字航空攝影測量空中三角測量規范》中1∶2 00 比例尺空中三角測量要求。定向點高程精度也滿足以上規范技術要求，檢查點存在部分點高程精度超過限值[8]。

4.2 DOM精度

對以上3 種實驗方案制作的數字正射影像圖（DOM）利用外業實測像控點進行精度檢測，精度統計如表4所示。

表4 的結果表明，設計的3 種實驗方案，最終數字正射影像圖均滿足CH/T 9008.3-2010《基礎地理信息數字成果1∶500、1∶1 000、1∶2 000 數字正射影像圖》對1∶2 000 比例尺數字正射影像圖平面位置精度要求[9]。

表4 3種實驗方案制作數字正射影像圖精度檢測結果

5 結 語

舊高分項目像控點布設方案為航向間隔20 張航片，旁向間隔4條基線，雙點布設。DOM成果精度較高，平面位置中誤差為±0.35 m，但外業像控測量工作耗費了大量的時間和人力物力。根據上述實驗結果，本著質量第一、兼顧效率的原則，并適當兼顧推廣應用的需要，新高分項目選擇方案B，即按照航向跨度30條基線、旁向跨度6條航線、單點布設的區域網布點方案作為外業像控點布設方案。由于實驗結果中部分空三檢查點存在高程精度超限的情況，考慮到項目成果為正射影像圖，少量點高程精度超限不影響成果平面精度，故利用該布設方案測量的外業像控點進行空三加密時，空三檢查點的高程精度要求在相關規范[1]規定基礎上放寬0.5倍。按照此技術要求生產制作的空三加密成果和DOM 均符合技術設計要求，滿足DOM 成圖精度（平面位置中誤差為±0.35 m）的同時，提高了新高分項目的生產效率。從實驗結果可知，方案C 的空三平面精度和DOM 精度也滿足要求。接下來將在放大航向間隔和旁向間隔方面開展進一步的實驗研究，盡可能減少類似項目的外業像控測量工作量，為項目的開展提供支撐。