航空摄影测量像片控制点布设方法

曾庆连

摘要：在各类勘察测绘研究实验与作业中，航空摄影测量是十分重要的基础手段之一。文章对航空摄影测量像片控制点的布设方案进行了探究，通过分析光束法平面以及高程精度，详细叙述了像片控制测量过程，提出了三种不同的常见布设方案。

关键词：航空摄影测量；像片控制；像控點布设

引言

当前国内航空摄影测量过程中，大量采用的是进口的模拟航空相机，其价格较为昂贵，采用工艺也十分复杂，不仅要使用胶片成像，还需要用到相关的专业仪器来对胶片进行影像数字化处理，胶片的动态范围较小，大大降低了航空摄影的质量，拉长了整个摄影周期，对行业的进步发展造成了阻碍。同时，现在普遍采用的有关像控点布设的技术规范等都较为落后，已经不能良好的适应航空摄影中新技术的发展，增加了航空摄影所需工作量。因此，为了有效地提高工作效率和质量，同时节约摄影成本，探究航空摄影测量过程中像片控制点的最佳布设方案具有重要意义。

一、光束法平面以及高程精度

利用光束法对区域网的空中三角进行测量，这一运算过程中，利用每条空间光线作为运算单元，并根据三点共线条件列出相应的误差方程。在摄影工作中，三点共线指的是是在进行拍摄过程中三个目标点应当保持在同一条直线上，这三点分别是地面点、相应的像点以及摄影站点。通过这一条件的约束即可构成共线方程，这一方程的理论基础是平差理论。通过共线方程，可以构建出误差方程，即在整个区域内通过最小二乘法将像片的外方位元素以及物方坐标其最或是值计算出来。通过上述方法构建的共线方程式如式所示：

1.1平面精度理论

一般来说，平面的控制方案大多数都可以按照区域进行划分，分别分为四角控制、密周边布点以及8点法。分别分析这三种布点方案，若考虑其旁向重叠是百分之二十，利用光束法来进行区域网各部分平差，所具有的平面精度分别是：

上式中，σ₀是像点观测中的误差，为单位权中的误差；σ_xy可用于衡量区域网平差所对应的平面精度；m为航带数。通过上式可见，区域网平差其平面精度受到其周边的平面控制点分布密度以及航带数等的影响。

1.2高程精度理论

式中，i是高程控制中的航向跨度。通过上式可知，区域网平差的高程精度和高程控制的跨度相关。对于采用光束法的区域网平差，其平面以及高程都可以进行分别平差的计算，分别平差的引入，能够有效降低计算过程中对计算机性能的更高要求。

二、像片控制测量

像片控制点有三种不同的类型，分别是平面控制点、高程控制点以及平高控制点。它们之间的区别是，像片平面控制点和高程控制点分别只需要对平面坐标或是高程进行测量，而平高控制点要求测量平面坐标以及高程。像控点的测量可以采用RTK（Real-time kinematic）的技术，因为其精度随着现代科学技术的发展，正在不断的提高。根据以往的测量结果，这一测量技术不仅能够满足像控点对于精度的要求，相对于传统的测量方式，更节约了测量时间，具有较大的优势。对于野外控制点的布设，只有少数的测区应当按照全野外的布点方式进行联测，并直接将测量结果用于内业定向，其他的测量方式都应当采取非野外式：采用少量的像控点进行联测，测量结果应当作为内业控制起始数据。之后采用空中三角进行测量，解算其纠正点以及定向点的大地坐标和实验过程所需要的相关数据。采用这样的测量方式，一方面能够保证测量精度，另一方面可以节省野外工作的时间及工作量，提高测量作业的效率。下面分析一下在像控点测量过程中应当坚持的布点原则以及布点要求。

2.1像片控制测量布点原则

像片控制测量过程中，为了更好的提高测量质量，在布点方案设计时应当遵循一定的原则。首先，一般来说，像控点应当分布在航线全区内，不能由于图幅单位限制而覆盖不周全，若在同一位置布设了平面点以及高程点，则应当尽量将其进行联测成为高平点。其次，对于相邻的像对以及航线来说，其之间的像控点尽量共同使用，若航线间的像片的排列交错面无法共用时，必须进行分别布点。再次，对于在自由图边中或是在非连续作业其待测图边的点，应当在图廓线外进行布点，才能确保成图是满幅的。最后，布点时，应当尽量在摄影前进行像控点地面标识的布设，能够提高刺点的精度并增强其外业控制点所具有的可取性，而点位也必须选择处于像片上的较为明显的目标点，以确保正确的进行互相转刺以及在立体观察过程中辨认点位。

2.2像片控制点布设要求

像片控制点在像片以及航线上进行布设的位置，不仅要满足各个不同的布点方案对其布点位置的特殊要求，同时也应当满足所有布点过程中均需注意的基本要求。通常像控点应当在航向的三片重叠以及旁向重叠中线的附近，若这一方法实施起来较为困难，则可以将像控点布设在航向重叠的范围内。像片上布设的点应当处于标准位置，即在通过像主点且与方位线相互垂直的直线附近进行布设。另外，像控点与像片边缘之间的距离不应小于1厘米，这是由于边缘部分的影像质量是相对较差的，同时像点容易受到畸变差以及大气折光差等因素的影响而产生较大移位。点位必须同像片上所标记的压平线以及其他标记等区别开来，方便更明确的辨认。当旁向重叠低于百分之十五，或是由于其他的原因，像控点处于相邻的两航线上但不能公用时，应当进行分别布点，注意分别布点的两点之间垂直距离不得超过像片上的2厘米。

2.3像控点布设方案

在区域网中的像控点布设方案主要有以下三种（如图1、图2、图3所示）：

上述三种常见的布点方案在航空摄影测量工作中是极为常见的，而在实际的应用过程中，应当根据实际的测区地形以及测区大小等采取不同的像控点布设方案，需要时也可以将上述方案结合使用。在实际的像控点布设时，应当充分考虑测量需求以及经济成本等因素，采取最为经济合理的布点方案。

三、结束语

当前我国航空摄影测量像片控制点布设的方法多种多样。在进行航空摄影测量时，我们应该认真勘察测区的实际情况等，作好测量前的准备工作，在进行像控点布设时，综合考虑测量时间、测量工作量、经济成本以及实际的测量需求等因素，并结合现有的测量技术，才能更好的完成航空摄影测量工作。endprint