劉禮衡

(湖南省第一測繪院，湖南 衡陽 421001)

機載GPS輔助在數(shù)字祁陽大比例尺地形圖航測中的應(yīng)用

劉禮衡

(湖南省第一測繪院，湖南 衡陽 421001)

通過對祁陽1∶1000地形圖機載GPS輔助航空攝影及機載GPS輔助空三的生產(chǎn)應(yīng)用進行精度分析，提出利用機載GPS進行輔助航攝，獲取高精度、快捷、經(jīng)濟的航空攝影測量成果的技術(shù)方案，以供國內(nèi)大比例尺航測生產(chǎn)同行進行借鑒。

POS;機載GPS輔助;航測;成圖精度

近年來，筆者所在單位利用武漢大學機載GPS輔助空三研究成果在大比例尺成圖應(yīng)用方面進行了許多探索和實踐，在提高成圖精度和減少外業(yè)像片控制工作量上取得了實質(zhì)性的突破。本文擬結(jié)合祁陽1∶1000航測實際生產(chǎn)項目，對利用機載GPS輔助航空攝影的作業(yè)方式、精度報告、傳統(tǒng)規(guī)范約束等方面進行剖析，以期能夠?qū)鴥?nèi)大比例尺航測成圖提供借鑒。

一、項目情況及機載GPS輔助航攝方案

本項目是湖南省數(shù)字城市的一部分,其中祁陽測區(qū)1∶1000地形圖成圖范圍為200 km2，屬于丘陵地區(qū)，按照武漢大學機載GPS輔助空三的技術(shù)要求和采用的航攝儀情況,共布設(shè)測圖航線20條,構(gòu)架航線3條。分兩個加密測區(qū)，共布設(shè)像控點8個，每個加密測區(qū)均勻布設(shè)10～20個檢查點以評定加密精度和檢查像控點的正確性。本文以該項目第2區(qū)為例,以進行記載GPS輔助航攝及空三精度剖析。

第2區(qū)位于測區(qū)南部，航攝東西跨度14 km，南北跨度15 km，實際航攝覆蓋面積為210 km2?？紤]到季節(jié)風的影響，測圖航線南北布設(shè)20條，構(gòu)架航線東西布設(shè)2條，在測區(qū)四角布設(shè)4個像控點(P003、P006、P007、P008)，均選刺在平房頂角，具有良好的判讀性，如圖1所示。

二、精度與工作效率剖析

1. 機載GPS輔助空三加密精度分析

考慮到投影變形的影響，本次項目中央子午線選擇為東經(jīng)112°，相應(yīng)的機載GPS攝站坐標均投影到112°中央子午線。該區(qū)域像片數(shù)量為1503片，采用WuCaps空三軟件進行自動連接點提取，最終將像控點、攝站坐標、曝光時刻等一起在WuCaps軟件下進行平差。

圖1 祁陽機載GPS輔助航攝及像控布點方案

(1) 像片量測中誤差

該加密區(qū)經(jīng)自動選取模型連結(jié)點和人工粗差剔除，有效連結(jié)點共189 961個，經(jīng)平差計算，像方中誤差Rx=0.5 μ,Ry=0.5 μ。

(2) 大地定向點坐標殘差

根據(jù)《祁陽縣1∶1000航空攝影測量項目技術(shù)設(shè)計書》和國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，本項目定向點坐標殘差限差平面為±0.30 m，高程為±0.26 m，其中定向點坐標殘差最小值平面為0.031 m，高程為-0.001 m；定向點坐標殘差最大值平面為0.056 m，高程為-0.023 m。滿足1∶1000地形圖航測技術(shù)規(guī)范的要求，詳見表1。

表1 平高控制點的定向殘差 m

(3) 檢查點坐標不符值

在本加密區(qū)，為了評定和檢查加密精度及像控點是否存在錯誤或粗差，在測區(qū)內(nèi)部均勻布設(shè)了18個檢查點，量測精度與像控點相同。

根據(jù)國家技術(shù)規(guī)程，本項目檢查點坐標不符值限差平面為±0.5 m，高程為±0.4 m；其中，檢查點坐標不符值最小值平面為0.013 m，高程為-0.003 m；檢查點坐標不符值平面最大值為0.105 m，高程為0.137 m；檢查點坐標不符值中誤差平面為±0.061 m，高程為±0.041 m，見表2。

表2 檢查點的坐標不符值 m

(4) GPS攝站坐標觀測值殘差

本項目測圖航線和構(gòu)架航線GPS攝站坐標共1503個，其GPS攝站坐標殘差最小值平面為0.010 m，高程為0.003 m；GPS攝站坐標殘差最大值平面為0.338 m，高程為0.237 m；GPS攝站坐標殘差中誤差平面為±0.087 m，高程為±0.035 m。

(5) 對機載GPS系統(tǒng)誤差的改正

本項目采用高動態(tài)量測型機載GPS完成機載GPS輔助相片外方位元素線元素的觀測工作。在項目飛行過程中，GPS進行長達4 h的連續(xù)觀測，由于GPS觀測值隨時間存在線性漂移，從航攝第一張航片到最后一條航片曝光時間間隔3個多小時，其直接內(nèi)插解算的線元素由于GPS漂移量累計的影響是不能直接用于機載GPS輔助空三平差的，在本項目的空三解算過程中，利用WuCaps對航線機載GPS觀測值進行漂移量改正，以達到消除漂移量的累計，使最終內(nèi)插的線元素滿足本項目機載GPS輔助空三的需要。

通過對加密數(shù)據(jù)進行分析，對于布設(shè)構(gòu)架航線的區(qū)域網(wǎng)，機載GPS輔助航攝在四角布設(shè)4個平高控制點，其加密精度是完全可以滿足國家相應(yīng)比例尺航測技術(shù)規(guī)范精度要求的。

2. 地形圖檢測精度分析

利用上述機載GPS輔助空三平差結(jié)果,在數(shù)字攝影測量工作站上恢復(fù)立體模型,采集地物要素,野外使用湖南CORS站RTK實地采集相比對，進行中誤差統(tǒng)計。其中，野外實地采集RTK平面486個點，進行平面中誤差統(tǒng)計,平面最大誤差為±0.56 m，平面中誤差μx=±0.14 m、μy=±0.20 m，即地物點的平面位置精度達到了±0.25 m(規(guī)范允許值為±0.6 m)；同樣利用RTK實地選擇明顯位置測定211個高程檢測點,高程最大誤差為0.42 m，統(tǒng)計高程中誤差μz=±0.29 m(規(guī)范允許值為±0.5 m)。從以上數(shù)據(jù)可以明顯看出,采用機載GPS輔助航攝和完善的機載GPS輔助空三軟件，利用四角布設(shè)4個平高控制點是完全可以滿足國家現(xiàn)行攝影測量大比例尺地形圖成圖精度要求的。

3. 野外控制工作量分析

本項目根據(jù)武漢大學機載GPS輔助空三WuCaps軟件的要求，布設(shè)4個平高控制點，另外測區(qū)均勻布設(shè)了18個平高檢查點，以檢測和評定該區(qū)加密精度。而按照常規(guī)技術(shù)規(guī)范要求，該測區(qū)大約需要布設(shè)300個平高控制點才能滿足最終地形圖成圖的要求，由此可見，采用機載GPS輔助航攝和有效的機載GPS輔助空三軟件，可以大幅度減少野外控制工作量，提高作業(yè)效率。

三、結(jié)束語

從本項目的實際實施情況和大量的精度統(tǒng)計分析得出結(jié)論：采用機載GPS輔助航攝技術(shù)和利用武漢大學的機載GPS輔助空三軟件進行作業(yè)，不僅可以減少野外像片控制工作量(大約為傳統(tǒng)航攝野外像片控制工作量的5%)，更重要的是利用航測技術(shù)直接獲得滿足國家技術(shù)規(guī)范要求的地形圖平面和高程精度，可以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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TheApplicationofAirborneGPSAssistanceintheDigitalQiyangLargeScaleReliefMapfromAerialPhotogrammetry

LIU Liheng

劉禮衡.機載GPS輔助在數(shù)字祁陽大比例尺地形圖航測中的應(yīng)用[J].測繪通報，2016(9)：67-68.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0295.

P237

B

0494-0911(2016)09-0067-02

2016-05-12

劉禮衡(1974—)，男，工程師，從事航空攝影測量技術(shù)、GIS等方面的研究。E-mail：hnliuliheng@163.com