航测外业新方法探索

宗伟丽

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

POS(Positioning and Orientation System)系统是高精度定向定位系统，集全球定位系统(GPS)与惯性导航系统(INS)于一体，可以实时获取运动载体的空间位置和姿态信息，也就是可以获取摄影瞬间航摄像片曝光点的空间位置和摄影主光轴空间姿态数据。在开展数码航空摄影工作时，通过GPS载波相位差分定位，获取航摄仪的位置参数及惯性测量单元IMU测定航摄仪的姿态参数，经GPS、IMU数据的联合平差处理，直接获取航空摄影瞬间航摄像片的6个外方位元素。POS系统的问世不但给传统的航测内业带来了革命性的变化，同时也给传统的航测外业带来了全新的作业方法，改变了传统的作业模式。

1 航测外业现状分析

像控点的选刺和航摄像片的调绘对航测外业来说是必不可少的两道作业工序。像控点的选刺是航摄像片高精度恢复真实地理坐标的基础，像片调绘是航测地形图“定性”的依据，地物的正确定性对铁路勘察设计方案的稳定性会产生影响。对于传统的航测外业作业而言，像控点的选刺和航摄像片的调绘都是在纸质航片上进行的。

1.1 传统像控点布设存在的问题

像控点的布设和选刺都受制于航片，从航飞数据的后处理到航摄像片的冲洗需要一定的作业周期，像控点成果不能及时的提供必然影响航测内业作业的顺利开展。尤其是在铁路航测项目中，工期紧任务重，像控点成果成为了制约航测内业作业的一个重要环节。此外，传统的像控点布设需要人为将单张航片拼接成一个区域，以便于选点和测段接边。

1.2 传统航片调绘存在的问题

(1)随着数码航摄仪的问世及不断发展，目前大部分项目的航飞已采用数码航摄仪。相比于传统航摄仪，在制作相同比例尺地形图时数码航摄仪的航片比例尺要小很多，不利于地物辨别。

(2)通常情况下，调绘所用航片需要冲洗一整套，而真正有效利用的航片却是一小部分，造成了大量航片的冲洗浪费。

(3)传统的调绘范围和线位是通过比对相应图纸，人为判断，画到单张航片上，这种方式的弊端在于调绘范围和线位的准确性很难保证。

(4)单张航片调绘时图幅较小，图幅接边较多，尤其是在跨航线的区域，图幅接边显得尤为复杂。

(5)传统的调绘需要相关人员取送资料，造成了人力、物力、财力上的浪费，也需要一定的周期，尤其是线位多变，调绘较多的区域尤为明显。

基于传统航测外业中存在的问题，本文研究了基于POS系统的航测外业新方法，旨在解决以上存在的问题。

2 航测外业新方法

2.1 基于Google Earth的像控点布设

基于Google Earth的像控点布设流程如图1所示。

图1 基于Google Earth的像控点布设流程

基于定点曝光的航线设计图或是基于POS系统的航飞数据结合图都具有相当准确的地理坐标，将航带设计图或是航飞数据结合图导入Google Earth中，航摄像片与地面物体的对应关系一目了然，在Google Earth中通过比对判断，在适当的位置布设像控点，并将像控点布设的成果提交给外业刺点使用。基于Google Earth的像控点布设如图2所示。

图2 基于Google Earth的像控点布设

这种布点方法的优点在于无需等待航飞数据的后处理和航摄像片的冲洗，缩短了作业周期，同时也避免了单张航片的拼接，直接将航飞数据导入Google Earth中，测段的位置以及测段与测段之间的关系一目了然。考虑到目前网络的普及性，把Google Earth中布设像控点产生的文件提供给外业，还可以帮助外业生产组织管理，同时在完成现场刺点工作后，也可以导入Google Earth中进行比对检查，避免选点错误。

这种布点方式的弊端在于Google Earth中影像年份参差不齐，有些区域影像不具有很强的现势性，因此在布设像控点时要根据经验判断，像控点尽量避免布设在地物可能发生变化的区域。如果刺点过程中发现布设点位的地物发生变化，可以在变化地物附近现场选刺明显地物点，采用手持GPS精确定位，绘制刺点草图并拍摄刺点点位与周围地物对应关系照片，便于内业判断点位。

2.2 基于DOM的调绘片制作

基于DOM的调绘片制作流程如图3所示。

图3 基于DOM的调绘片制作流程图

在航空摄影时，POS系统所获取航摄像片的外方位元素可以直接用于GPS/IMU辅助空三，无约束平差后自动提取DEM。也可利用已有的DEM制作正射影像，通过正射影像的拼接、正射影像与调绘辅助资料的套合、正射影像的裁切以及正射影像的色调调整等快速制作调绘片提供给外业使用，基于DOM的调绘片制作如图4所示。

图4 基于DOM的调绘片制作

DOM应用于调绘片的制作打破了传统纸质航片的调绘模式，解决了数码航摄仪航飞比例尺过小，地物不易识别的问题，可以根据需要将调绘片打印成合适的比例尺，不受航摄像片比例尺的制约;打印或是冲洗时也只需处理有效范围的数据，避免了影像整套冲洗的浪费;同时DOM裁切时可以根据需要选择航片的尺寸，尽量处理成小带状图，避免外业调绘时大量的接边;采用带有真实坐标的DOM与线位等辅助资料套合，省去了人为转绘线位的麻烦;同时外业也可以根据具体情况选择打印纸质调绘片调绘或是使用电子调绘片调绘，为外业调绘提供了更为便利的手段。

采用DOM制作调绘片也为航测中的地形图编辑工序带来便利条件。这种调绘片制作方法使得调绘片的形式不再是单一的纸质形式，地形图编辑时使用电子调绘片与矢量图相套合，使得矢量图与地物的对应关系更加直观，以电子调绘片为底图可以更方便、更直观地填充植被，标示地名等注记，无需将纸质调绘片与矢量图做比对判断位置，同时对其他地物也会起到一定的参考作用。

3 结束语

基于Google Earth的像控点布设和基于DOM的调绘片制作已经在项目的生产实践中得到了应用，并产生了良好的效果，这种全新的作业方式与传统作业方式相比优势凸显，是一种有效可行的作业模式，但是这种调绘方式大部分还是依赖纸质调绘片。随着技术的进步，调绘的手段还可以进一步改进:可以利用带有定位功能的平板电脑直接在DOM上判读、解译以实现电子调绘，这种电子调绘的方式有待进一步实验研究。

［1］TB 10050—2010 铁路工程摄影测量规范［S］

［2］GBT7931—2008 1：500 1：1000 1：2000地形图航空摄影测量外业规范［S］