数字摄影测量测制大比例尺地形图的项目实践

陈 涛 ，李 蔓

(1贵州省测绘资料档案馆，贵州 贵阳 550004；2贵州省基础地理信息中心，贵州 贵阳 550004；3贵州师范大学，地理与环境科学学院，贵州 贵阳 550001；4贵州省山地资源与环境遥感应用重点实验室，贵州 贵阳 550001)

0 引言

传统大比例尺地形图测绘主要采用全野外数据采集的方式，不管是平板仪测图还是全站仪、GPS RTK测图都需要外业布设大量控制点，然后进行碎步地形图测绘，需要投入大量的人力物力，且更新速度很慢，而数字摄影测量以面状数据采集的方式，成图速度快、效率高，成为了当今测制大比例尺地形图的主要方法[1-3]。

精度对数字化成图来说，是衡量质量的最重要性能指标，也是成图的核心问题，更关系着大比例尺成图的成败[4-6]。数字摄影测量成图的作业工序较多，影响成图精度的因素复杂多样[7-9]。对于如何在现有行业规范的基础上，利用数字摄影测量方式测制符合精度要求的大比例尺地形图有一定的探讨意义。

1 数字摄影测量测图的精度要求

1.1 平面精度要求

地形图上的地物点点位中误差主要来源于：像控点点位中误差m1、加密点点位中误差m2、影像扫描中误差m3、定向中误差m4、影像匹配中误差m5和房檐改正误差m6等，各项误差影响航测成图平面精度的中误差为：

在现实生产中，对于地物点的中误差要求，是相对最近野外控制点的图上点位中误差不得大于表1

表1 地物点相对于最近野外控制点的图上点位中误差要求 单位： mmTab.1 Requirements for mean square error of points on the map of ground feature points relative to the nearest control point unit：mm

规定，特殊困难地区，按地形条件分可相对最近野外控制点的图上点位中误差放宽0.5倍[10]。

1.2 高程精度要求

航测测制地形图过程中，其高程中误差的主要来源是：像控点点位中误差m1、加密点点位中误差m2、定向中误差m3、相对校正中误差m4和测绘动态误差m5等，各项误差对航测成图高程中误差mch的影响为：

对高程注记点和等高线的要求，是对最近野外控制点的高程中误差不得大于表2的规定。在特殊困难地区，按地形条件分高程中误差可放宽0.5倍[10]。

表2 高程注记点和等高线相对于最近野外控制点的高程中误差要求 单位： mTab.2 Requirements for mean square error of elevation of elevation annotation point and contour relative to the nearest control point unit：m

2 数字摄影测量测图工程实践——贵州某二级公路工程1∶2000地形图成图

2.1 测区情况

贵州地处我国西南云贵高原，山岭纵横，地表崎岖，俗有“地无三里平”之说。某二级公路道路工程是贵州省某县与国家规划高速公路相接的主要交通干线，维系全县经济交通命脉，总长29.86 km，涉及测图面积7.5 km2，主要由路基和桥梁组成，至下而上沿河道设计并修建，河道两岸山势陡峭，地形起伏大，道路工程涉及区域地面高程从295 m到550 m变化，最大高差达255 m，区域内森林茂密，荆棘丛生，河道弯度大，测区内通视、通行条件差，对野外测量工作开展极为不利。

2.2 作业技术路线

作业的技术路线从项目所有的基础数据和数据采集方式出发，包含了数据采集过程和检查过程，为整个项目的实施提供思路，如图1。

图1 作业技术路线图Fig.1 Operation flow chart

2.3 像控点的布设

由于项目区呈条带状，涉及航带多，面积规模不便于进行空中三角测量内插的方式布设像控点，采用全能法全野外布点方法进行像控点布设，即每个像对四角布设四个平高点，在航向重叠和旁向重叠的区域布设可以共同使用的平高点，对于四角不便布设像控点的像对，适当增加布点数量以保证质量。

项目区涉及航片共21张，所需像对11对，通过对获取的影像重叠程度和实地能布设点的情况分析，拟布设30个外业像控点，其中包括基本定向点24个，多余控制点6个。

2.4 建模过程

目前采用的数字摄影测量系统相对定向点可自行采集，项目的相对定向与绝对定向同时进行，先对像控点进行定位再进行自动相对定向，重点在于对绝对定向的精度控制，如图2。

图2 项目中对绝对定向的控制Fig.2 Control of absolute orientation in projects

绝对定向是立体建模过程中最重要的过程，同时也是精度控制的关键步骤，项目中要求对每个像对的控制点(包括基本像控点和多余控制点)都如图2中m-xy和m-z进行控制，远超过规范要求，目的是将数据采集的误差进行更有利的规避，以免出现在立体建模过程中，为后续的数字线画图采集提供精度保障和检查依据。

2.5 检测结果及分析

由表1和表2看出，以成图后的地物点对相邻控制点的误差来检查平面精度，以高程注记点和等高线对相邻控制点的误差来检查高程精度。

项目全线29.86 km，主要地物集中在河道两侧，检核地物点选取主要以河道两侧的房角、围墙角、田坎交叉或拐角处、桥梁的起始位置、水泥硬化地尖角等以及山上的小路交叉处和拐角处为主，总共选取典型地物检查点330个，平均每个控制点检查11个地物点，如表3。

通过表3可以看出：

测图过程中房屋的轮廓是以墙基外角为准，但是内业测图时仅能从房屋上面测到其外围轮廓，把房檐包括在内。而现实中有的房屋房檐参差不齐或由于采用不同的材料，会使得影像反差不一，容易造成错判，产生粗差或错误，最终导致房屋的精度降低；还有桥梁的起始位置如果不是硬化地和非硬化地的界限，一般很难判断准确位置，处理方法是注记点时尽量选在桥护栏的起始位置。经检测，房角的点位中误差为0.985 mm，仅有36.25%的房角误差小于规范的0.8 mm；桥梁的起始位置点位中误差为1.120 mm，仅有31.25%的房角误差小于规范的0.8 mm，但从总体的中误差看出，没超出规范的0.5倍，成图平面符合精度要求。

在成图的高程精度上，围墙角和高矮田坎的交叉在建模后分辨率有限，采集点时中误差比较偏大，分别为0.543 m和0.503 m，但均未超过规范的0.5倍，成图高程符合精度要求。

3 结论

数字摄影测量测制大比例尺地形图过程中，立体建模过程主要把握绝对定向的精度，因为该过程同时反映了相对定向与外业控制测量的质量问题，在此基础上，对于成图的平面精度的误差主要来源是地物点的遮挡和难于区分辨认的地方，而高程精度的误差主要来源是不利于模型测标切准地面的地方。

对于山区的航测成图而言，地形高差大，地类复杂，在采集数据过程中会遇到很多处于斜坡上田坎面积大于水田面积情况的梯田，而此时只采集水田坎明显对于成图精度来说相当不合理，此类情况应在采集水田坎时再于坎脚采集相应密度的高程点以保证成图精度和方便后期的工程使用。