像控布点在320国道(龙陵
—蒲缥)段航测项目中的应用

张青海（中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，云南 昆明 650118）

像控布点在320国道(龙陵
—蒲缥)段航测项目中的应用

张青海
（中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，云南 昆明 650118）

【摘 要】针对我国现阶段无人机数码航测技术发展水平及实际需求情况，结合云南省“十二五规划”，越来越多领域都利用无人机低空数码航测进行地理空间数据快速采集。该技术在公路设计、资源调查、土地利用、城市规划、国土普查、荒漠化监测等方面都起着极其重要作用。本文对使用无人机低空数码航测像控布点的作业方法、流程、人员及设备配置、测区像控点的起算及精度要求、质量控制等方面进行了介绍。并结合几年来的实际生产经验，总结出一套在保证成图精度的情况下减少外业工作量、降低生产成本、缩短生产周期的像控布点方案。

【关键词】像控点布设；像控点采集；人员及设备配置；质量控制

320国道(龙陵—蒲缥)段二级公路改造航测项目位于云贵高原西部，全长100km、带宽400m。测区地形复杂多变，区域高差较大(最大高差达1 500m)，树林茂密，交通不便。以上特点给像控作业增加了较大的难度。特别是区域内2/3的茂密森林给像控点的选取带来了极大的困难。经过实地进行勘察，采取先实地进行人工布设特征点并同时采集数据再航飞，待航飞结束之后再选取特征点的方法进行像控点的采集。

1　技术依据及相关作业要求

1.1 技术依据

GB/T 18314-2009《全球定位系统(GPS)测量规范》[1]；GB/T 12898-2009《国家三、四等水准测量规范》[2]；GB/T 7931-2008《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量外业规范》[3]。

1.2 测区像控点的起算及精度要求

各等级的三角点、导线点、GPS点等均可作为像控点的起算点,根据测区的情况选用已知控制点(C、D级GPS点)起算，必须使用D级以上GPS点作起算，要求核对点与原成果的较差应优于5cm。

1.3 坐标系统

本次测量坐标为1980西安坐标系，3度带投影，中央子午线为99°，高程为1985国家高程基准。

1.4 加密控制网测量要求

如果测区内控制点的分布情况满足不了RTK测量要求,可以在已有控制点的基础上加密控制点(注：控制点精度D级以上)，需采用静态测量方式，具体要求如下：

GPS网基本技术规定[1]：①卫星高度角≥15°；②有效观测卫星数≥4；③时段中任一卫星有效观测时间≥15min；④平均重复设站数：≥1.6；⑤时段长度：≥45min；⑥数据采样间隔15s；⑦点位几何图形强度因子(PDOP)<6。

1.5 人员及设备配置

根据测区工作量和作业工期，本项目的像控作业任务配备一个作业组共4人。其中作业组长一名，作业员两名，驾驶员一名。作业设备(RTK)3套，相机一台，皮卡车一辆。

2　像控点布设

2.1 布设方式及优缺点

无人机低空数字摄影具有相片多、像幅小的特点，在像控点的布设中可采取以下两种方式：

(1) 航飞行后根据影像中的特征点到实地采集像控点。这种方法可以更加有效的选择比较明显、有特点的地物作为像控点；可以节省一定的工期和成本。同时也存在许多不足，如在树林比较茂密、没有明显特征点可选取的地区，这种方法就不能满足像控点的获取要求。

(2) 在航飞前先到实地布设并采集部分特征点，航飞后再根据影像中的特征点到实地完成像控点的采集。此方法主要适用于人类活动少，树林比较茂密，没有较明显的特征点可以选取的地区。以往这种布点方式的尝试，均取得了不错的效果。这种方法最大的优点在于能有效地避免在没有较明显特征点可以选取的地区找不到特征点的问题。此方法可以通过Google Earth和相关航飞软件进行模拟飞行，得出相应的模拟数据，然后根据模拟数据在Google Earth上进行像控点布设位置的初步选定，见图1。

图1　像控点布设影像示意图

通过Google Earth能清晰的辨认出测区哪些区域需要在航飞前人工布设像控点。而且可以有效避免布点时因为主观判断的盲目性导致所布设的点位不合理，从而更好地提高工作效率。

2.2 外业布设及测量要求

(1) 像控点布设在航向旁向重叠范围内，尽量达到公用，当像控点不能达到公用时则分别布点。

(2) 左右相邻区域控制网间公用点的点位尽量布设在通过相片主点且垂直于方位线的直线左右不超过1.5cm的范围内[4]。

(3) 上下相邻区域控制网公用点的点位布设在旁向重叠中线附近，离开方位线不小于5cm，因旁向重叠度过大不能满足要求时分别布点。

(4) 像控点距相片边缘不小于1.5cm[5]。

(5) 像控点应选择在影像清晰的地物点、地物拐角点、接近正交的地线状地物交汇点或固定的点状地物上。

(6) 像控点在相邻的相片上均清晰可见[6]。

由于本项目为带状，为了更好的控制精度，采取密周边法和每隔一条航线、5条基线采集一个平高点，见图2。

在高等级控制点和加密点的基础上，用RTK测量模式测量像控点坐标。基准站架设在测区(两个D级以上点)中央或最高处，以保证数据链的无遮挡传输；在进行转换参数的求取时，已知控制点的个数＞3，并且转换参数的残差值＜0.03m，然后利用专用对中杆进行像控点的测量；施测前检测原有高等级或同等级控制点是否与原成果一致以作检核(平面≤5cm，高程≤10cm)，其目的是更好的保证像控点的点位精度；驾车到目的地测量的要求下车等待3～5min待仪器显示固定之后才能采点。设置平滑采集(设置采集10次以上)，每个像控点需要测量3次，间隔2min，保持杆直立。有条件的可以使用对中杆稳定，确保采点的准确，取3个数的平均值作为记录坐标。

2.3 像控点精度统计分析

检验像控点精度的通常做法有两种：①先取网中的一个像控点对GPS进行无约束平差，然后引入其他像控点进行约束平差，通过比较GPS网无约束平差与约束平差的精度来判断像控点的可靠性[3]；②在像控点采集时同时采集所有的首级控制点的坐标，把所采集的坐标(除设站时用来检验的点)与已知坐标相比较的方法来判断像控点的可靠性。在本项目中采取第二种方法。根据像控点采集时所采集的首级控制点坐标与已知坐标相比较，平面位置误差和高程误差均≤0.5m，困难地区可放宽一倍。满足了测量精度要求，为后续遥感图像数字纠正提供了可靠的精度保证。

2.4 质量控制

(1) 杜绝各类测绘质量事故，最大限度地减少因测绘错误引起的重测或返工，像控点选点及采集质量优良率≥95%。

(2) 建立完善的质量控制体系。根据我单位以往工程经验，并结合本项目特点，建立一整套完善的质量控制体系，监理项目总工为测量质量管理第一责任人、各作业组和作业员分头负责的工作机制。

(3) 作业人员的培训。所有作业人员应是经过专业培训，作业工作实施过程中根据工作的需要，项目部对参与作业人员进行定期和不定期的技术培训，提高技术水平，满足测量工作的要求。

图2　像控点布设展点示意图

(4) 仪器设备的控制和管理。本工程计划配置的仪器应满足测量工作的要求，仪器设备在使用前都要送国家技术监督局认可的检定单位进行检定，检定的各项指标都满足要求才能使用，以后按照有关规定定期送检，经常对测量仪器设备进行维护保养，保持良好状态，建立仪器使用情况台帐。

(5) 建立完善检查制度。日常作业过程中，要严格执行“三查制”即：①自查：作业组长在每次作

业完成后立即对本组的作业任务进行自查，自查中如发现问题立即叫作业员进行修正，直到全部合格，并填好自查记录；②互查：作业组之间的工作任务进行交叉检查，发现不合格项立即改正至合格；③终查：由测量技术负责人或院质检部定期对像控点成果进行检查，发现问题及时改正。

3　材料说明记录及注意事项

3.1 材料说明

(1) 像控点坐标文件：提供像控点的经纬度坐标文件，反应的是点位大致的位置，方便找到与之对应的像控点航片所在位置。

(2) 像控点分布简图：按照字头为北方向，显示点位的分布图。

(3) 像控点航片：航片名称为记录点名称，如：航片“IMG_0357-- LL104”则像控点记录点名为“LL104”。

(4) 像控点记录表：记录内容包括测量日期、坐标系统、仪器名称、天气情况、地点、序号、点名、坐标X、坐标Y、高程H，平面坐标和高程均保留三位有效小数。备注需要说明测量点位的具体位置。

(5) 实地照片：在准确找到需要测量的像控点，要求拍两张测量时刻的采点照片，一张为近景一张为远景，要求近景照片上反映出测量点具体位置，远景照片上反映出测量点位周围大致情况，见图3、图4。

3.2 注意事项

(1) 要避免距离高压线、雷达站等其他会干扰RTK作业过于近的地物角。最重要也最主要的是高压线一般要距离高压线外线垂直投影10～20m以外。

(2) 所有像控点为房屋角或石头的均测量顶部，反映坐标的高程和平面坐标均为顶部的。

(3) 如果所选择的像控点由于实地破坏或变化而无法采集，需要在被破坏点周围选取符合采集要求的其他点位，在航片上用蓝色箭头做标记。则点记录名在原点名后加“G”，如“LL104”变更为“LL104G”，实地照片和备注说明与前面说明一样。

图3　外业打点近景图

图4　外业打点远景图

(4) 像控点的采集过程中移动站仪器高设置请切记：若采集地面上比较矮的地物角时把仪器放置在点上方，仪器高输入当前刻度量取方式选择杆高；若采集的是平顶房屋，则仪器高输为0.001量取方式选择杆高，软件内部会进行自动高度改正；如果采集起伏状的石棉瓦类的房角则输入0.03量取方式选择杆高；其他地物则根据情况进行高度改正。

4　结语

320国道(龙陵—蒲缥)段二级公路改造项目中所采用的在航飞前先到实地布设并采集部分特征点，航飞后再根据影像中的特征点到实地完成像控点的采集的方法，能充分、高效、准确布控，提高作业精度。同时这种方法可以有效避免树林茂密区域找不到有效特征点的尴尬，导致区域网内像控点缺失，从而影响整个测区的控制网精度。采用这种方法也能更好地提高工作效率、控制作业成本。

【参考文献】

[1]国家测绘局.GB/T18314-2009 全球定位系统(GPS)测量规范[S].北京:中国标准出版社,2009.

[2]国家测绘局.GB/T12898-2009 国家三、四等水准测量规范[S].北京:中国标准出版社,2009.

[3]国家测绘局.GB/T7931-2008 1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量外业规范[S].北京:中国标准出版社,2008.

[4]张祖勋,张剑消.数字摄影测量学[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,2002.

[5]李德仁,王树根,周月琴.摄影测量与遥感概论[M].北京:测绘出版社,2008.

[6]国家测绘局.CH/Z 3004-2010 低空数字航空摄影测量外业规范[S].北京:中国标准出版社,2010.

【其 他】

【收稿日期】2014-08-01

【文章编号】1007-9386(2015)01-0058-03

【文献标识码】A

【中图分类号】P228.4