航測成圖法在1 2000 地形圖測量中的應(yīng)用

1、航測成圖法在1：2000地形圖測量中的應(yīng)用（Aerial mapping method in 1 : 2000 topographic map survey application） 劉玉建 山東正元地理信息工程有限責(zé)任公司 山東 250101摘要：結(jié)合濟(jì)寧市微山縣舊城區(qū)地形圖補(bǔ)測的實例，介紹了利用無人機(jī)數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)進(jìn)行內(nèi)外業(yè)一體化測制數(shù)字化地形圖的工藝流程和作業(yè)方法，與傳統(tǒng)作業(yè)方法相比，優(yōu)勢十分明顯。職稱論文代發(fā)表 關(guān)鍵詞：航測成圖 航空攝影測量 工藝流程1.引言數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像與測量的基本原理應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影響匹配、摸式識別等多學(xué)科的理論和方法，提取所攝對

2、象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測量學(xué)的分支科學(xué)。目前，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的新時代背景下，航測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了實踐當(dāng)中。本測區(qū)為1995年測制的1:2000地形圖，該數(shù)據(jù)原為大平板儀測制，后經(jīng)矢量化為電子數(shù)據(jù)，年代比較久遠(yuǎn)，變化很大，而且該圖平面坐標(biāo)系為1954年北京坐標(biāo)系，高程為1956年黃海高程系。無論從坐標(biāo)系統(tǒng)或成圖精度來說，均不滿足本次成圖的要求。所以采用航測技術(shù)重新測量1:2000地形圖。2.主要作業(yè)方法（1）航空攝影：采用先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)，配合Canon 5D Mark數(shù)碼相機(jī)對測區(qū)進(jìn)行數(shù)碼航空攝影，獲取數(shù)字影像。（2）像片控制測量：像片控制點按區(qū)域網(wǎng)布設(shè)，為提高像控加密

3、的精度，要求在區(qū)域網(wǎng)的兩端和中部位置各增加一個平高點。像控點平面采用GPS快速靜態(tài)法、RTK或測距導(dǎo)線測定，高程采用GPS曲面擬合法或圖根水準(zhǔn)測定。（3）內(nèi)業(yè)測圖：在全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站上進(jìn)行內(nèi)業(yè)地形要素數(shù)據(jù)采集。采編所有地物外輪廓。對立體判測有疑問或影像模糊不易測定的地物，要加以說明或做出記號供外業(yè)補(bǔ)調(diào)，盡量為下工序提供準(zhǔn)確、可靠、完整的數(shù)據(jù)。點狀地物中心位置要求準(zhǔn)確，線狀地物要求線段連續(xù)，面狀地物的測定要求圖形連續(xù)且封閉，內(nèi)業(yè)能定性的地形要素可直接標(biāo)注圖式符號。（4）外業(yè)地形圖調(diào)繪：在外業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行100的調(diào)繪和修補(bǔ)測，對個別簡單易補(bǔ)測的新增地物可利用相關(guān)地物（需先檢驗其正確性）直接補(bǔ)測上圖

4、，并標(biāo)注相關(guān)距離尺寸；對于毗連或成片新增地物可先圈出其大概位置，用全站儀全野外采集數(shù)據(jù)，外業(yè)畫草圖，內(nèi)業(yè)編輯后再巡視檢查直至最終成圖。（5）將外業(yè)調(diào)繪修補(bǔ)測完成的數(shù)字線劃地形圖按照CASS數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在計算機(jī)上編輯成滿足要求的1:2000比例尺數(shù)字線劃地形圖（DLG）。生產(chǎn)技術(shù)流程圖物資設(shè)備人員準(zhǔn)備組織準(zhǔn)備技術(shù)設(shè)計、資料收集及分析內(nèi)業(yè)按地形要素分類、層（色）編輯，賦相關(guān)屬性外業(yè)現(xiàn)場巡視檢查外業(yè)調(diào)繪、補(bǔ)測地形要素、測注高程點內(nèi)業(yè)全數(shù)字?jǐn)z影測量地形要素空三加密像片控制測量基礎(chǔ)控制測量航空攝影內(nèi)業(yè)成果檢查數(shù)字線劃圖輸出二次外業(yè)巡視檢查、檢測 地形圖修改成圖項目成果驗收3.航攝技術(shù)要求（1）保證全攝區(qū)無

5、航攝相對漏洞和絕對漏洞，航向超出攝區(qū)范圍至少一條基線，旁向超出攝區(qū)范圍不少于30%像幅。要求航攝像片影像清晰，反差適中，層次豐富，色彩鮮明、色澤飽和無云影和劃痕。（2）航空攝影過程中，每天晚上數(shù)據(jù)處理時若發(fā)現(xiàn)漏洞或其它缺陷影響質(zhì)量時，第二天及時補(bǔ)攝。（3）像片數(shù)據(jù)的存貯和包裝：像片數(shù)據(jù)應(yīng)按要求記錄在硬盤上，每個數(shù)據(jù)載體都應(yīng)清楚地標(biāo)明航攝日期、攝區(qū)代號、航線號、起止片號、總片數(shù)。（4）主要技術(shù)指標(biāo)項 目技術(shù)指標(biāo)比例尺航拍比例尺1:20000（CCD幅面比例）航攝平臺測繪鷹航攝數(shù)碼相機(jī)佳能5DMark相機(jī)焦距fx=24mm數(shù)碼影像分辨率6.41um像片像素數(shù)56163744像片影象的地面分辨率14

6、cm相對航高h(yuǎn)500m4.航空攝影作業(yè)流程成果提交航攝技術(shù)設(shè)計制定飛行計劃航攝技術(shù)設(shè)計成果檢查驗收低空數(shù)碼航空攝影全過程質(zhì)量控制5.像片控制測量應(yīng)滿足CH/Z 3004-2010低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范4.3.1和4.3.2區(qū)域網(wǎng)布點的規(guī)定要求。根據(jù)CH/Z 3004-2010低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范中附錄A中表A.1、A.7、A.8計算本測區(qū)像控點布設(shè)為航向不超過5條基線，布設(shè)平高點，航帶跨度為每4條航帶布設(shè)平高點。 當(dāng)像主點、標(biāo)準(zhǔn)點位落水時，落水范圍的大小和位置如不影響模型連接，可按正常航線布點。當(dāng)航向三片重疊范圍內(nèi)選不出連接點時，落水像對按全野外布點。定向點的標(biāo)準(zhǔn)點位置附近落水時

7、，離開方位線4cm以外的航向三片重疊選不出連接點，落水像對全野外布點。全野外布點時，應(yīng)最大限度地控制測繪面積，在正射影像作業(yè)時，要求在每個立體像對測繪面積的四個角上各布一個平高點。選用的像片控制點點位目標(biāo)影像應(yīng)清晰，易于判讀和立體量測。當(dāng)目標(biāo)與其它像片條件發(fā)生矛盾時，應(yīng)著重考慮目標(biāo)條件；像片控制點距離像片上各類標(biāo)志應(yīng)大于l00個像素，距像片邊緣不得小于150個像素。6.空三加密本項目空三加密使用的軟件是低空飛行器航空影像處理系統(tǒng)PixelGrid-UAV，除半自動量測控制點之外，其它所有作業(yè)，包括內(nèi)定向、選取加密點、轉(zhuǎn)刺加密點、相對定向、模型連接和生成整個測區(qū)像點網(wǎng)等步驟均為自動完成。另外PA

8、TB光束法區(qū)域網(wǎng)平差程序具有高性能的粗差檢測功能和高精度的平差計算功能。所以，本項目結(jié)合這兩套軟件的優(yōu)點，即PixelGrid-UAV和PATB進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)和有機(jī)集成，實現(xiàn)自動空中三角測量。（1）內(nèi)定向使用理論值設(shè)置內(nèi)定向參數(shù)，其理論誤差為0；（2）相對定向和模型連接當(dāng)植被覆蓋較多的山區(qū)或影像質(zhì)量不理想導(dǎo)致自動相對定向失敗時，則采用人工添加同名地物點進(jìn)行匹配完成相對定向；對于連接失敗的模型由人工添加同名連接點來完成區(qū)域網(wǎng)的模型連接，同時在選點中盡量在標(biāo)準(zhǔn)點位選取成對連接點，以增加網(wǎng)的連接強(qiáng)度。（3）立體量測像控點根據(jù)外業(yè)刺點照片和點之記使用PixelGrid-UAV立體量測功能進(jìn)行像控點的轉(zhuǎn)刺

9、，加點時首先量測測區(qū)四周的控制點初次平差解算后預(yù)測加密點，利用預(yù)測結(jié)果立體量測為準(zhǔn)，這樣大大提高工作效率。當(dāng)在絕對定向量測像控點發(fā)現(xiàn)問題時及時與外業(yè)溝通，采取補(bǔ)救措施保證像控點正確。（4）區(qū)域網(wǎng)接邊以相鄰區(qū)域網(wǎng)中的同名地物點進(jìn)行接邊，當(dāng)接邊符合要求后取平均值作為最終成果。并且對于相鄰區(qū)域網(wǎng)重疊區(qū)域選取大量的同名點進(jìn)行接邊，保證加密點的精度。PATB挑粗差量測控制點PATB平差輸出加密點連接點編輯自動內(nèi)定向確定航線偏移連接點提取人工干預(yù)創(chuàng)建測區(qū)影像列表影像格式轉(zhuǎn)換創(chuàng)建相機(jī)文件創(chuàng)建控制點文件原始資料分析創(chuàng)建測區(qū) 無人機(jī)空三加密流程圖7.內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行航測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集時，按照CJJ 8-99城市測

10、量規(guī)范要求進(jìn)行。（1）航測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集采用VirtuoZo NT全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)。采集過程中要分清地物的類型。（2）航測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)在三維模式下進(jìn)行，導(dǎo)出數(shù)據(jù)時，必須保留三維信息。（3）航測內(nèi)業(yè)采集過程中直接調(diào)用空三加密成果時，必須嚴(yán)格對各項定向誤差進(jìn)行檢查核實。（4）數(shù)據(jù)判繪采集時應(yīng)保持原始記錄的完整性、正確性，不應(yīng)有斷缺、遺漏、移位。（5）針對本次成圖的特點，對房檐的采集規(guī)定如下:有陽臺的或無陽臺的沿房屋的外輪廓進(jìn)行采集；對于人字型屋頂房，平房能看到房基角的，直接測定基角，看不到基角的，先沿房屋的外輪廓進(jìn)行采集，后對平行于屋脊的房屋邊進(jìn)行0.4m的內(nèi)縮改正處理；樓房或占地面積較大的房屋

11、(廠房)，有的房檐較窄或沒有房檐，沿房屋的外輪廓進(jìn)行采集，不作房檐改正。特殊情況內(nèi)業(yè)做上標(biāo)記，由外業(yè)處理；對于人字型屋頂、平頂結(jié)合的房屋，先沿房屋的外輪廓進(jìn)行采集，后對人字型的房邊線進(jìn)行追加輔助線，為外業(yè)調(diào)繪提供判別取舍的依據(jù)。（6）內(nèi)業(yè)采集完成后，應(yīng)按照CJJ 8-99城市測量規(guī)范、GB-T 20257.1-2007 國家基本比例尺地圖圖式 第1部分：1:500 1:1000 1:2000地形圖圖式要求對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行初步編輯，形成航測線劃原圖，以供外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測使用。8. 外業(yè)調(diào)繪初編圖供野外巡視檢查，進(jìn)行地名、單位名稱、路名、橋名、水流方向等屬性調(diào)繪和糾正需要房檐改正的房屋，并解決處理內(nèi)業(yè)標(biāo)

12、明的疑點問題。（1）調(diào)繪工作按全要素外業(yè)調(diào)繪法調(diào)繪。調(diào)繪工作底圖為航內(nèi)立體數(shù)據(jù)判繪采集和初編的回放圖。（2）調(diào)繪工作的內(nèi)容包括全面核查、調(diào)注和補(bǔ)測。全面核查，即要逐一核對和確定圖上要素的性質(zhì)和巡視檢查應(yīng)表示的要素有無錯、漏。錯的要糾正，漏的要補(bǔ)測。調(diào)注的內(nèi)容一般包括房屋層數(shù)的調(diào)注、房檐寬度的量注，應(yīng)有外業(yè)進(jìn)行的比高、深度、寬度的量注，通訊線、電力線性質(zhì)及河流、渠道流向調(diào)繪，管道輸送物質(zhì)的調(diào)注，植被、土質(zhì)調(diào)繪，用途、性質(zhì)等方面的說明注記和各種地理名稱的調(diào)注等。補(bǔ)測工作的內(nèi)容：一是應(yīng)測而被陰影等壓蓋的地物；二是內(nèi)業(yè)雖概略判繪了其位置但注有“不準(zhǔn)”、“不清”記號處的地物；三是應(yīng)測而內(nèi)業(yè)漏測的地物(當(dāng)

13、漏測較多時退內(nèi)業(yè)補(bǔ)測)；四是攝影后新增的重要地物。當(dāng)補(bǔ)測地物較多或圖解法補(bǔ)測不能保證精度時，宜采用全站儀補(bǔ)測。（3）房檐寬度量注至分米，當(dāng)房檐寬度大于3分米時，應(yīng)在相應(yīng)處注明其寬度，如3、4、5等。方便內(nèi)業(yè)編輯時進(jìn)行檐寬改正。（4）地物原則上以攝影時為準(zhǔn)，航攝后新增的重要建筑、主要道路要補(bǔ)測，新增的一般性地物可不補(bǔ)。正在建筑中的地物按圖式規(guī)定符號表示。航攝后拆除的建筑在相應(yīng)處打“”，成片的用地類界標(biāo)出范圍，內(nèi)注“拆遷區(qū)”字樣。（5）各種獨立地物，凡能依比例尺表示的，要準(zhǔn)確繪出外圍輪廓，內(nèi)配置符號；不能依比例尺表示的，應(yīng)準(zhǔn)確表示其定位點或定位線并以不依比例尺符號繪出。（6）軍事禁區(qū)不進(jìn)入調(diào)繪。外

14、業(yè)調(diào)繪時，周圍圍墻等垣柵以相應(yīng)符號繪出。軍事設(shè)施不表示，空出的部分以附近植被偽裝處理。內(nèi)部的營房、辦公樓等按一般房屋表示，房屋層數(shù)在墻外能看到的調(diào)注于圖上，看不到的不注層數(shù)以平房對待。其它建（構(gòu)）筑物、內(nèi)部道路等配合像片能判繪的判繪，判不清的可不繪。通往外部的道路、管線等繪至圍墻等垣柵相應(yīng)處。單位名稱或番號不調(diào)注。圖面上要交代合理，內(nèi)注“禁測區(qū)”字樣。如個別單位經(jīng)溝通后仍不讓進(jìn)入測量的，按軍事禁區(qū)處理。（7）各種數(shù)量指標(biāo)如寬度、長度、深度、比高，規(guī)范、圖式和本技術(shù)設(shè)計書中稱“大于”或“以上”的，含數(shù)字本身，“小于”或“以下”的不含數(shù)字本身，作業(yè)中予以注意。寬度、長度、深度量注以m為單位，量注至

15、0.1m；比高小于3m時量注至0.1m，大于3m時量注至整米。9.結(jié)語濟(jì)寧微山縣舊城區(qū)補(bǔ)測項目采用航測技術(shù)及“內(nèi)外業(yè)一體化”成圖，總計用時約60天，與傳統(tǒng)全野外數(shù)字化測繪比較，內(nèi)外業(yè)工作量減輕、減少，特別是外業(yè)工作大量壓縮，人、財、物配置得到充分合理優(yōu)化，工作效率、項目利潤較大幅度提升。因此，采用無人機(jī)數(shù)碼航測新技術(shù)，工藝流程自動化程度高，工作量較大幅度減少，成圖周期短，生產(chǎn)成本低，測繪成果精度好，在未來測繪領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)（1）昊恒友，大面積大比例尺數(shù)字化成圖在山區(qū)的實踐武漢大學(xué)出版社19988（2）劉莉，航測成圖法測繪12000地形圖的體會，中國高新技術(shù)企業(yè)2008（14）（3）張祖勛，張劍清數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué)M武漢大學(xué)出版社。1997（4）王成亮，航測法在第二次土地調(diào)查中的應(yīng)用，北京測繪2010（3）Abstract：The combination of the old city of Jining Weishan examples of topographic maps and supplementary to introduce the use of UAV technology for digital photogrammetry measurement system integr