基于IMU/GNSS的航摄数据在1∶10000 DLG更新中像控点布设方案应用研究

向东

摘要：本文利用IMU/GNSS航摄资料对某测区（约4300km2）1∶10000 DLG进行更新，从应用研究的角度，分析已有资料，采用IMU与GPS辅助光束法区域网平差的像控点布设方案。以PixelGrid空三加密软件平台为基础，针对基于IMU/GNSS的航摄数据，详细阐述了进行像控点布设、测量及数据处理、空三加密等步骤，最后根据空三加密精度结果，验证像控点布设方案的可行性。

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.

关键词：数字航空摄影测量;IMU/GPS;像控点布设;PPK

0  引言

随着数字航空摄影测量技术的发展[1]，就国家标准、行业标准而言，现有的CH/T 3006-2011《数字航空摄影测量 控制测量规范》，在数字航空摄影测量的像控点布设方面，相关规定还欠具体，可操作性不强。为了顺利完成DLG更新任务，针对基于IMU/GNSS航摄资料的1：10000 DLG成图问题进行具体的应用研究。[1]

1  研究区域概况

以省级基础测绘某测区（约4300km2，共计172幅）1∶10000 DLG更新项目为背景[2]，测区大部分为平地，小部分丘陵地和山地。测区具有覆盖全测区的框幅式数字航空摄影数据，摄影资料已通过国家测绘地理信息局组织的验收，可作为DLG更新的影像数据源，具有IMU/GNSS数据，GSD为0.4m。

2  像控點的布设方案

2.1 区域网划分

考虑到测区地形特点以及便于内业的加密工作，测区划分为两个区域网，进行像控点的布设以及空三加密，详见图1。

2.2 像控点的布设

①像控点布设时采用IMU与GPS辅助光束法区域网平差布点的方法：加密分区一为规则的区域网，在其四个角点处布设平高控制点;加密分区二为不规则的区域网，在其角点（凸角和凹角的转折处）处均布设平高控制点，见图1。

②像控点布设时要注意与相邻航片重叠。

③自由图边像控点的布设要满足成图外扩200m要求。

④各加密区均匀布设一定量的加密检查点，用于空三加密精度验证，见图1。

3  像控点的测量及数据处理

3.1 测量方法及精度指标

①测区有国家C级GPS点、水准点成果，其平面坐标系统为2000国家大地坐标系，高程基准为1985国家高程基准。将测区内的C级GPS点作为基准站点，采用GPS-PPK模式进行像控点测量[4]。

②精度要求：像片平面控制点对附近高等级控制点的平面位置中误差不超过实地±1m。高程控制点对附近高等级控制点的高程中误差平地不超过±0.1m、丘陵地不超过±0.25m、山地不超过±0.5m。

3.2 像控点测量及数据处理

①像控点平面坐标测量采用GPS-PPK方法进行，基准站和流动站截止高度角15°以上的卫星数≥5个，PDOP值≤6。

②采用GPS-PPK方法进行像控点测量时，流动站（像片控制点）与基准站的距离≤35km，流动站数据采样间隔为2s，PPK观测历元数≥180个，观测两个测回，两次较差平面≤±20cm，高程≤±10cm。在两次观测过程中，第二次需要重新初始化仪器。

③测量控制手簿设置控制点的单次观测的平面收敛精度应≤±15cm，高程收敛精度应≤±20cm。

④采用GPS-PPK，观测前必须检测周边已有同等级以上控制点，检测点的平面坐标互差应≤±20cm、高程互差应≤±20cm。

⑤以GPS-PPK测定的像控点，需使用TBC2.5软件进行数据后处理，在2000国家大地坐标系下，导入临时基准站及像控点的观测数据，求解像控点的平面坐标和大地高。

⑥以GPS-PPK方式施测得到像控点大地高，利用区域似大地水准面精化模型进行计算，求得像控点的正常高。

⑦像控点平面和高程成果应在限差之内取两次结果的平均值。

⑧在像控点成果表、控制片、文档簿中，像控点平面坐标、高程成果均取至小数点后一位填写。

4  空中三角测量

4.1 精度要求

因更新区域空三加密成果只用于制作DOM数据，以及便于内业的加密工作，测区的空三加密限差均按丘陵地的精度指标执行（平地、丘陵地的平面精度要求相同），具体见表1。

4.2 采用的方法和流程

使用PixelGrid软件AAT模块，导入具有IMU/GNSS的航摄数据和满足精度要求的外業像控点成果，进行光束法区域网平差计算，输出最终加密结果。

4.3 加密精度验证

采用PixelGrid软件进行空中三角测量，GPS数据参与辅助平差，在加密一区进行整体区域网平差计算后满足加密精度要求，证明这种方法可以采纳。因此，在加密二区域直接采用该方法进行布点和加密，根据外业的22个像控点，选用其中14个像控点（加密二区角点）作为基本定向点，其余8个像控点作为检查点，点位分布具体见图1，加密精度结果见表2。

由表2可知：基本定向点平面最大误差为1.51m，高程最大误差为0.52m，多余控制点平面最大误差为1.08m，高程最大误差为0.84m，满足精度要求。

5  结论与建议

利用IMU/GNSS航摄资料对1∶10000 DLG更新，可采用IMU与GPS辅助光束法区域网平差的像控点布设方案，根据具有IMU/GNSS的航摄数据和满足精度要求的外业像控点成果，在PixelGrid软件中进行空三加密后，能够满足相应的精度要求。该像控点布设方案可行，可用于后续DOM的制作，确保1∶10000 DLG更新任务的完成。该项目现已通过省级质检部门验收，进一步证明该方案可行。

参考文献：

[1]齐维君，李莹，方爱平，等.新型数字航摄相机摄影测量精度验证比对分析[J].测绘科学，2019，6.

[2]王荣宝，张伟.基于UCD+POS的1：10000成图像控网布设方案的试验与研究[J].测绘与空间地理信息，2012，35（7）：176-178.

[3]王皓，王丙涛.基于POS辅助航空摄影测量的1：10000基础测绘DOM数据快速更新方法[J].现代测绘，2014，37（5）：45-48.

[4]吴俊超.GPS PPK技术在像控点测量中的应用[J]，价值工程，2013，30：168-169.