向東

摘要：本文利用IMU/GNSS航攝資料對(duì)某測(cè)區(qū)（約4300km2）1∶10000 DLG進(jìn)行更新，從應(yīng)用研究的角度，分析已有資料，采用IMU與GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差的像控點(diǎn)布設(shè)方案。以PixelGrid空三加密軟件平臺(tái)為基礎(chǔ)，針對(duì)基于IMU/GNSS的航攝數(shù)據(jù)，詳細(xì)闡述了進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)、測(cè)量及數(shù)據(jù)處理、空三加密等步驟，最后根據(jù)空三加密精度結(jié)果，驗(yàn)證像控點(diǎn)布設(shè)方案的可行性。

Abstract： In this paper， IMU / GNSS aerial photography data is used to update 1∶10000 DLG in a certain measurement area （about 4300km2）. The existing data is analyzed from the perspective of applied research，The Photo control point layout scheme of the Regional network adjustment with IMU and GPS assisted beam method is adopted. Based on the PixelGrid aero-triangulation software platform， the steps of photo control point deployment， measurement and data processing， and aerial triangulation for the aerial photography data with IMU / GNSS are elaborated in detail. Finally， the aero-triangulation accuracy results are used to verify the image control point placement Feasibility of the scheme.

關(guān)鍵詞：數(shù)字航空攝影測(cè)量;IMU/GPS;像控點(diǎn)布設(shè);PPK

0? 引言

隨著數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展[1]，就國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而言，現(xiàn)有的CH/T 3006-2011《數(shù)字航空攝影測(cè)量 控制測(cè)量規(guī)范》，在數(shù)字航空攝影測(cè)量的像控點(diǎn)布設(shè)方面，相關(guān)規(guī)定還欠具體，可操作性不強(qiáng)。為了順利完成DLG更新任務(wù)，針對(duì)基于IMU/GNSS航攝資料的1：10000 DLG成圖問(wèn)題進(jìn)行具體的應(yīng)用研究。[1]

1? 研究區(qū)域概況

以省級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪某測(cè)區(qū)（約4300km2，共計(jì)172幅）1∶10000 DLG更新項(xiàng)目為背景[2]，測(cè)區(qū)大部分為平地，小部分丘陵地和山地。測(cè)區(qū)具有覆蓋全測(cè)區(qū)的框幅式數(shù)字航空攝影數(shù)據(jù)，攝影資料已通過(guò)國(guó)家測(cè)繪地理信息局組織的驗(yàn)收，可作為DLG更新的影像數(shù)據(jù)源，具有IMU/GNSS數(shù)據(jù)，GSD為0.4m。

2? 像控點(diǎn)的布設(shè)方案

2.1 區(qū)域網(wǎng)劃分

考慮到測(cè)區(qū)地形特點(diǎn)以及便于內(nèi)業(yè)的加密工作，測(cè)區(qū)劃分為兩個(gè)區(qū)域網(wǎng)，進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)以及空三加密，詳見圖1。

2.2 像控點(diǎn)的布設(shè)

①像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)采用IMU與GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差布點(diǎn)的方法：加密分區(qū)一為規(guī)則的區(qū)域網(wǎng)，在其四個(gè)角點(diǎn)處布設(shè)平高控制點(diǎn);加密分區(qū)二為不規(guī)則的區(qū)域網(wǎng)，在其角點(diǎn)（凸角和凹角的轉(zhuǎn)折處）處均布設(shè)平高控制點(diǎn)，見圖1。

②像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)要注意與相鄰航片重疊。

③自由圖邊像控點(diǎn)的布設(shè)要滿足成圖外擴(kuò)200m要求。

④各加密區(qū)均勻布設(shè)一定量的加密檢查點(diǎn)，用于空三加密精度驗(yàn)證，見圖1。

3? 像控點(diǎn)的測(cè)量及數(shù)據(jù)處理

3.1 測(cè)量方法及精度指標(biāo)

①測(cè)區(qū)有國(guó)家C級(jí)GPS點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)成果，其平面坐標(biāo)系統(tǒng)為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。將測(cè)區(qū)內(nèi)的C級(jí)GPS點(diǎn)作為基準(zhǔn)站點(diǎn)，采用GPS-PPK模式進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量[4]。

②精度要求：像片平面控制點(diǎn)對(duì)附近高等級(jí)控制點(diǎn)的平面位置中誤差不超過(guò)實(shí)地±1m。高程控制點(diǎn)對(duì)附近高等級(jí)控制點(diǎn)的高程中誤差平地不超過(guò)±0.1m、丘陵地不超過(guò)±0.25m、山地不超過(guò)±0.5m。

3.2 像控點(diǎn)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理

①像控點(diǎn)平面坐標(biāo)測(cè)量采用GPS-PPK方法進(jìn)行，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站截止高度角15°以上的衛(wèi)星數(shù)≥5個(gè)，PDOP值≤6。

②采用GPS-PPK方法進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量時(shí)，流動(dòng)站（像片控制點(diǎn)）與基準(zhǔn)站的距離≤35km，流動(dòng)站數(shù)據(jù)采樣間隔為2s，PPK觀測(cè)歷元數(shù)≥180個(gè)，觀測(cè)兩個(gè)測(cè)回，兩次較差平面≤±20cm，高程≤±10cm。在兩次觀測(cè)過(guò)程中，第二次需要重新初始化儀器。

③測(cè)量控制手簿設(shè)置控制點(diǎn)的單次觀測(cè)的平面收斂精度應(yīng)≤±15cm，高程收斂精度應(yīng)≤±20cm。

④采用GPS-PPK，觀測(cè)前必須檢測(cè)周邊已有同等級(jí)以上控制點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)互差應(yīng)≤±20cm、高程互差應(yīng)≤±20cm。

⑤以GPS-PPK測(cè)定的像控點(diǎn)，需使用TBC2.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理，在2000國(guó)家大地坐標(biāo)系下，導(dǎo)入臨時(shí)基準(zhǔn)站及像控點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，求解像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和大地高。

⑥以GPS-PPK方式施測(cè)得到像控點(diǎn)大地高，利用區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化模型進(jìn)行計(jì)算，求得像控點(diǎn)的正常高。

⑦像控點(diǎn)平面和高程成果應(yīng)在限差之內(nèi)取兩次結(jié)果的平均值。

⑧在像控點(diǎn)成果表、控制片、文檔簿中，像控點(diǎn)平面坐標(biāo)、高程成果均取至小數(shù)點(diǎn)后一位填寫。

4? 空中三角測(cè)量

4.1 精度要求

因更新區(qū)域空三加密成果只用于制作DOM數(shù)據(jù)，以及便于內(nèi)業(yè)的加密工作，測(cè)區(qū)的空三加密限差均按丘陵地的精度指標(biāo)執(zhí)行（平地、丘陵地的平面精度要求相同），具體見表1。

4.2 采用的方法和流程

使用PixelGrid軟件AAT模塊，導(dǎo)入具有IMU/GNSS的航攝數(shù)據(jù)和滿足精度要求的外業(yè)像控點(diǎn)成果，進(jìn)行光束法區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算，輸出最終加密結(jié)果。

4.3 加密精度驗(yàn)證

采用PixelGrid軟件進(jìn)行空中三角測(cè)量，GPS數(shù)據(jù)參與輔助平差，在加密一區(qū)進(jìn)行整體區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算后滿足加密精度要求，證明這種方法可以采納。因此，在加密二區(qū)域直接采用該方法進(jìn)行布點(diǎn)和加密，根據(jù)外業(yè)的22個(gè)像控點(diǎn)，選用其中14個(gè)像控點(diǎn)（加密二區(qū)角點(diǎn)）作為基本定向點(diǎn)，其余8個(gè)像控點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，點(diǎn)位分布具體見圖1，加密精度結(jié)果見表2。

由表2可知：基本定向點(diǎn)平面最大誤差為1.51m，高程最大誤差為0.52m，多余控制點(diǎn)平面最大誤差為1.08m，高程最大誤差為0.84m，滿足精度要求。

5? 結(jié)論與建議

利用IMU/GNSS航攝資料對(duì)1∶10000 DLG更新，可采用IMU與GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差的像控點(diǎn)布設(shè)方案，根據(jù)具有IMU/GNSS的航攝數(shù)據(jù)和滿足精度要求的外業(yè)像控點(diǎn)成果，在PixelGrid軟件中進(jìn)行空三加密后，能夠滿足相應(yīng)的精度要求。該像控點(diǎn)布設(shè)方案可行，可用于后續(xù)DOM的制作，確保1∶10000 DLG更新任務(wù)的完成。該項(xiàng)目現(xiàn)已通過(guò)省級(jí)質(zhì)檢部門驗(yàn)收，進(jìn)一步證明該方案可行。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊維君，李瑩，方愛平，等.新型數(shù)字航攝相機(jī)攝影測(cè)量精度驗(yàn)證比對(duì)分析[J].測(cè)繪科學(xué)，2019，6.

[2]王榮寶，張偉.基于UCD+POS的1：10000成圖像控網(wǎng)布設(shè)方案的試驗(yàn)與研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2012，35（7）：176-178.

[3]王皓，王丙濤.基于POS輔助航空攝影測(cè)量的1：10000基礎(chǔ)測(cè)繪DOM數(shù)據(jù)快速更新方法[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2014，37（5）：45-48.

[4]吳俊超.GPS PPK技術(shù)在像控點(diǎn)測(cè)量中的應(yīng)用[J]，價(jià)值工程，2013，30：168-169.