低空摄影测量高程数据处理探讨

2010-05-31胡吉伦

电力勘测设计 2010年1期

胡吉伦，徐辉

(中南电力设计，湖北武汉 430071)

1 概述

随着我国经济建设和测绘新技术的发展，航空摄影测量技术现已成为各行各业测绘各种比例尺地形图的首选技术，在电力勘测设计领域，传统航空摄影测量技术已经广泛应用于长距离高压输电线路勘测设计的各个阶段，但在火电厂、变电所等小面积范围进行大比例尺地形图测量中，由于航摄成本高、空域管制等因素，始终未能得到广泛的应用。

随着数码相机技术的发展和应用，低空摄影测量技术的研究与应用已成必然趋势，它是一种基于数字信息和数字影像技术的数据获取手段。主要分为数码相机检校、外业数据获取和内业数据处理三个步骤。相机检校采用室外控制场检校法;外业包括控制点联测和影像获取，控制点联测可采用常规控制测量手段，影像信息采用大面阵非量测数码相机获取，能直接获取大幅面数字影像，数码相机以超轻型飞机为平台并配以稳定装置；内业数据处理包括数字影像零级处理和数字摄影测量工作站(以下简称数字工作站) 处理,其中数字工作站处理主要包括摄影测量数学解析(数字定向) 、矢量测图及4D 产品制作等。具体流程见图1 。

图1 低空摄影测量流程图

低空摄影测量采用较为简易的航空摄影测量遥感平台，采用普通的非量测数码相机进行影像获取，飞行高度低于1000m，场地限制少，适用于小范围地形图测量。但低空摄影测量与传统的摄影测量相比，摄影平台稳定性较差，采用的非量测相机镜头畸变较大，航摄比例尺大导致几何变形大，事后数据处理难度大，获取的数字影像所建模型的高程误差较大，难以满足大比例尺工程用图的要求。为了确保地形图的高程精度，需要利用野外实测高程点对航测高程数据进行修正。如何对低空摄影高程数据进行处理，满足工程测量大比例尺用图的要求，我们在华能正宁电厂一期地形图测量项目中进行了有效尝试，取得了良好的效果。

2 高程数据处理

华能正宁电厂一期项目，工程用图测量范围，包括厂区和灰场部分约有10个平方公里的面积，测图比例尺1∶1000，采用无人机低空飞行摄影测量技术，使用相机为佳能450D(Canon EOS 450D Mark II (36×24 mm))，飞行高度500米，航向重叠60%，旁向重叠30%，采用武汉大学遥感院研制开发的新一代航空航天数字摄影测量处理平台：数字摄影测量网格(Digital Photogrammetry Grid-DPGrid)进行本次的内业加密。其空三加密精度为：平面：±0.3m ，高程：±0.3m。

由于测区主要为平坦地形，按规范规定：注记点高程中误差为±0.2m。因此，成图精度不能满足规范要求。

为了提高高程精度，根据空三加密结果，在正射影像图或镶嵌图上设计野外高程检查的点位，检查点包围整个测区，对误差较大的模型重点检查。在JX4数字测图系统下生成数字地形图(草图)，使用纸质打印后，再到测区进行布设检查点位的测量、野外调绘、电力线及管线等补测，计算内外业高程差值，根据差值进行区域面状线性拟合。其具体做法是：在中南电力设计开发的《大比例尺地形图测图软件》(PowerMap)中读入JX4线划图，再读入野外测量数据，在PowerMap地形图软件中计算野外测量数据与JX4内业测量数据的平面和高程差值，并将结果输出。

内外业测量数据差值采用如下方法进行计算：对于平面检核点，在PowerMap软件中建立与航测内业点的匹配关系，利用两个的坐标计算X坐标、Y坐标和距离差值；对于高程检核点，需要对航测内业高程点构造三角网(TIN，德劳内三角形)，利用TIN解析实测点位的航测内业高程，将此高程与外业实测高程进行比较。依此方法对所有实测点进行统计并输出。

本工程项目中的部分检测数据差值见表1。

表1 部分检测数据差值

(续表1)

计算高程中误差为m=±0.41。

从计算结果看，地形图高程精度不能满足规范规定的1∶1000地形图平地高程中误差0.2m的要求。为此，必须对航测内业高程点进行数据处理。我们处理的方法是：对输出的差值结果进行确认，对航测内业高程点进行区域线性拟合，再结合野外调绘及检测数据生成1∶1000地形图。

航测内业高程点区域线性拟合方法见图2。

图2 航测内业高程点区域线性拟合方法

如图2 所示，1、2、3、4点为检测点，dH1、dH2、dH3、dH4为对应点的高差值(外业高程-内业高程)，P1、P2分别为两个三角形的角平分线交点，对1、2、3、4点封闭区域的高程点进行数据处理时，假定该区域内的高程误差呈线性分布，如1、3点间测点P , 测点P投影到直线1-3的垂点为O，P点的高差值处理，以垂点O到1或3点的距离进行线性内插，修改P点的高程值，同理，修改该区域内其它高程点。