呂 寧（四川中水成勘院測(cè)繪工程有限責(zé)任公司，四川成都 610072）

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關(guān)于低空攝影測(cè)量像片控制測(cè)量方法的討論

呂 寧
（四川中水成勘院測(cè)繪工程有限責(zé)任公司，四川成都 610072）

摘 要：無(wú)人機(jī)測(cè)繪航空攝影技術(shù)是一種新型的低空航攝影像獲取途徑，像片控制測(cè)量是無(wú)人機(jī)航攝影像后處理中的重要環(huán)節(jié)。本文從像控點(diǎn)布設(shè)要求、像控點(diǎn)刺點(diǎn)以及像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)等三個(gè)方面，闡述了無(wú)人機(jī)影像后處理中像片控制測(cè)量的具體工作流程，旨在為如何得到符合國(guó)家規(guī)范及項(xiàng)目需求的高精度像控點(diǎn)，提供指導(dǎo)性建議。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航攝；測(cè)繪航空攝影；像片控制點(diǎn)；像控點(diǎn)布設(shè)

0 前 言

測(cè)繪學(xué)是一門(mén)古老的學(xué)科，隨著歷史的變革，已拓展為一門(mén)龐大的、系統(tǒng)的多分支的學(xué)科。攝影測(cè)量學(xué)是測(cè)繪學(xué)的分支學(xué)科，是利用光學(xué)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)獲取的影像，經(jīng)過(guò)處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系，主要用于測(cè)繪各種比例尺的地形圖、建立數(shù)字地面模型，為各種地理信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)、電子、通信等先進(jìn)技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)向數(shù)字化技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變。伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)圖方法正逐步被不斷涌現(xiàn)的新儀器、新設(shè)備、新技術(shù)、新方法所取代。低空數(shù)字航空攝影測(cè)量是近幾年發(fā)展較為迅速的地形圖測(cè)量方法，地表信息數(shù)據(jù)可由超輕型飛行器航攝系統(tǒng)和無(wú)人飛行器航攝系統(tǒng)進(jìn)行采集，獲取低空地面影像，生產(chǎn)符合國(guó)家規(guī)范及項(xiàng)目需求的數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品，對(duì)航攝影像進(jìn)行像片控制測(cè)量是攝影測(cè)量的重要環(huán)節(jié)。筆者以低空無(wú)人機(jī)數(shù)字航空攝影測(cè)量討論像片控制點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量方法。

1 航空攝影數(shù)據(jù)采集

無(wú)人機(jī)數(shù)字航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)獲取分別采用垂直攝影和傾斜攝影技術(shù)。而傾斜攝影技術(shù)是國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜共五個(gè)不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺(jué)的真實(shí)三維直觀世界。

常用航拍設(shè)備使用帶自主穩(wěn)定裝置的可垂直升降多軸飛行器拍攝懸掛五鏡頭專(zhuān)業(yè)傾斜相機(jī)，有效像素2 400萬(wàn)像素。垂直飛行高度約180－300 m，具備在4級(jí)風(fēng)力下穩(wěn)定飛行能力，雙人操作，也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸相機(jī)鏡頭所視畫(huà)面，便于地面人員選擇拍攝位置和范圍。起降落場(chǎng)地條件優(yōu)越的地方，也可使用常規(guī)布局固定翼無(wú)人機(jī)，起飛重量18 kg，飛行高度1 000～3 000 m，航程150～200 km，一個(gè)機(jī)組由3人操作。固定翼無(wú)人機(jī)攜帶定焦鏡頭相機(jī)，采用有效像素2 400萬(wàn)或以上的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行低空攝影。

2 像片控制測(cè)量工作流程

根據(jù)相關(guān)國(guó)家規(guī)范要求，像片控制點(diǎn)測(cè)量采用的工作流程見(jiàn)圖1。

3 像控點(diǎn)的布設(shè)要求

像片控制點(diǎn)應(yīng)根據(jù)測(cè)繪產(chǎn)品精度的要求采用相應(yīng)的布設(shè)方案，像片控制點(diǎn)的布設(shè)方案分為區(qū)域網(wǎng)、航線網(wǎng)和全野外等。根據(jù)低空數(shù)字航空攝影影像分辨率高、像幅面積小、像幅多、航線多的特點(diǎn)，像片控制點(diǎn)一般采用區(qū)域網(wǎng)布設(shè)。

采用區(qū)域網(wǎng)法布設(shè)像片控制點(diǎn)時(shí)宜劃分為矩形圖形分別布設(shè)區(qū)域網(wǎng)，各區(qū)域網(wǎng)間的像控點(diǎn)宜布設(shè)為公用點(diǎn)。區(qū)域網(wǎng)的劃分應(yīng)依據(jù)成圖比例尺、地面分辨率、測(cè)區(qū)地形特點(diǎn)、攝區(qū)的實(shí)際劃分、圖幅分布等情況全面進(jìn)行考慮，根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)實(shí)施方案。規(guī)則矩形區(qū)域網(wǎng)以外的不規(guī)則區(qū)域網(wǎng)中，當(dāng)受地形等條件限制時(shí)，應(yīng)在凸出處布設(shè)平高點(diǎn)，低凹處布設(shè)高程點(diǎn)。區(qū)域網(wǎng)的大小和像控點(diǎn)之間的跨度依據(jù)成圖精度、航攝資料參數(shù)、系統(tǒng)誤差的處理情況等因素確定，應(yīng)確保能夠滿足空中三角測(cè)量精度要求，否則必須增加像控點(diǎn)的密度。

圖1 像控點(diǎn)測(cè)量工作流程示意

當(dāng)采用GPS或IMU／GPS輔助航攝時(shí)，其區(qū)域網(wǎng)平面控制點(diǎn)采用角點(diǎn)布設(shè)法，即在區(qū)域網(wǎng)凸角和凹角的轉(zhuǎn)折處布設(shè)平面控制點(diǎn)，區(qū)域網(wǎng)的航線數(shù)和基線數(shù)都可適當(dāng)放寬?？筛鶕?jù)需要加密布設(shè)高程控制點(diǎn)，以滿足高程精度的需要。區(qū)域網(wǎng)中還應(yīng)至少布設(shè)1個(gè)平面檢查點(diǎn)，部分加密的高程控制點(diǎn)可以布設(shè)為平高點(diǎn)，代替平面檢查點(diǎn)。

特殊困難地區(qū)（大面積森林、沼澤、沙漠、戈壁等）的平面和高程中誤差均可按相應(yīng)要求放寬0．5倍，像控點(diǎn)的密度也可相應(yīng)放寬。當(dāng)遇到像主點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位落水和航攝漏洞等特殊情況，不能按正常情況布設(shè)像控點(diǎn)時(shí)，以滿足空中三角測(cè)量和立體測(cè)圖精度要求為原則布設(shè)控制點(diǎn)。

像控點(diǎn)距像片邊緣不應(yīng)小于150像素。

4 像控點(diǎn)的刺點(diǎn)與聯(lián)測(cè)

4．1 像控點(diǎn)的刺點(diǎn)

（1）像片控制點(diǎn)的目標(biāo)影像應(yīng)清晰，易于準(zhǔn)確判讀和立體量測(cè)。交角良好（30°－150°）的細(xì)小線狀地物交點(diǎn)、明顯地物拐角點(diǎn)、原始影像中不大于3 ×3像素的點(diǎn)狀地物中心都是理想的像控點(diǎn)選擇的目標(biāo)。同時(shí)應(yīng)注意高程起伏較大、位置可能不固定和弧形地物等不應(yīng)選作點(diǎn)位目標(biāo)。

（2）高程控制點(diǎn)點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)選在平面位置能準(zhǔn)確判讀和局部平緩的地方，以線狀地物的交點(diǎn)和平山頭為宜。

4．2 像控點(diǎn)的整飾

（1）像控點(diǎn)的目標(biāo)點(diǎn)采用在數(shù)碼影像圖上選定的方法，尋找影像中的交通方便、易于辨識(shí)易于尋找的目標(biāo)位置作為像控點(diǎn)。

（2）像控點(diǎn)刺點(diǎn)采用電子刺點(diǎn)方式，即在真彩數(shù)碼影像圖上以1 cm×1 cm十字絲標(biāo)注像控點(diǎn)位置，十字絲中心即為像控點(diǎn)目標(biāo)位置。外圍再用5 cm×5 cm正圓形加粗邊框框定，下方加說(shuō)明注記，注明點(diǎn)號(hào)、刺點(diǎn)位置及外業(yè)測(cè)量要求。

（3）保存像控點(diǎn)刺點(diǎn)圖片至電腦中，每個(gè)像控點(diǎn)一張刺點(diǎn)圖片，供內(nèi)業(yè)加密使用。

（4）每個(gè)像控點(diǎn)應(yīng)制作點(diǎn)位的局部影像放大圖電子文檔，放大圖中應(yīng)能清楚識(shí)別確切的點(diǎn)位，以便內(nèi)業(yè)加密時(shí)判別具體位置。

（5）每個(gè)像控點(diǎn)建立影像截圖和實(shí)地照片及成果表的對(duì)應(yīng)檔案。

4．3 像控點(diǎn)的聯(lián)測(cè)

（1）像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程應(yīng)以測(cè)區(qū)基本控制點(diǎn)成果為起算數(shù)據(jù)，采用GNSS－RTK、全站儀方式進(jìn)行聯(lián)測(cè)，或與就近的CORS站采用RTK進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

（2）像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范的要求。

（3）像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)結(jié)束后，應(yīng)整理聯(lián)測(cè)成果，編制像控點(diǎn)成果表及點(diǎn)之記。

5 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)人機(jī)航測(cè)作為一種新型的低空遙感技術(shù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中正在發(fā)揮著重要的作用。像控點(diǎn)布設(shè)作為其后處理工作中的必要環(huán)節(jié)，選擇較合理的像控點(diǎn)布設(shè)方法，布設(shè)滿足國(guó)家規(guī)范要求的像片控制點(diǎn)，最終獲得滿足項(xiàng)目要求和高精度的測(cè)繪成果是至關(guān)重要的。制定合理的布設(shè)方法，布設(shè)最少的滿足項(xiàng)目需求的像控點(diǎn)，不僅節(jié)省了時(shí)間，也提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

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［3］ 廖永生，陳文森．無(wú)人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量參數(shù)計(jì)算和路線設(shè)計(jì)系統(tǒng)［J］．測(cè)繪通報(bào)，2011（9）．

作者簡(jiǎn)介：呂寧（1966－），女，四川井研人，工程師，從事測(cè)繪技術(shù)工作。

收稿日期：2015-10-27

中圖分類(lèi)號(hào)：P231．2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003－9805（2016）01－0089－02