摄影测量；平高控制网；像控点
高文涛,广东省电力设计研究院工程师,广东 广州,510663
TM62
A
1007-772308-0088-0002
一、工作思路
本工程地处广东西部山区,测区内冲沟颇多,地形地貌极其破碎,测区面积比较大,工程测量比较困难,适合于采用全数字摄影测量系统成图。根据本工程特点,航测面积14 km2,航测比例尺为1：8000,成图比例尺1：2000,共布设了3条航线,见图1。
按照《1：500,1：1000,1：2000地形图航空摄影测量外业规范》的布设规定,区域网布点满足平面点位精度要求。考虑到电厂工程对高程精度应达到1／5等高距要求,高于区域网布点的0.7m高程中误差的要求,本工程采用全野外布点法加密像控点,即采用以区域网布点法为基础,按照全野外布点法适当加密像控点。
按照规范GB/I"7931-2008对像控点平面测量的精度要求为不应超过地物点平面位置中误差的1/5,本工程对地物点的平面位置中误差规定为0.6m,即应达到0.12m的精度要求。对像控点高程测量的精度要求为不应超过基本等高距的1／10,工程地形地貌以丘陵为主,基本等高距设定为2m,即应达到0.2m的精度要求。考虑到测区以应用GPS快速静态测量方法建立起D级平面控制网和四等GPS高程控制网,而Leical230 GPS-RTK标称作业精度,平面为1cm+1ppm、高程精度为3cm+1ppm,应用各控制点5cm／km的要求。
由相关资料可知,当测点离中央子午线距离达到45km时,由于高斯投影产生变形达到2.5cm／km,应当进行投影变形改正；当测区平均高程达到150m时,由于高程面归算产生即达到2.5cm／km,应当进行投影变形改正。本工程测区位于3°带投影中心附近,由于高斯投影产生变形较小,可以忽略不计；而平均高程为180m,因此只需进行高程面归算变形改正计算。
为方便工程计算,平面控制网采用了“一点一方位”的起算方式,即将两基准控制点归算至高程基准面180m,获取两新坐标值；然后以一点为固定值,以方位不变和WGS84水平值计算另一基准点的新坐标；再进行GPS网三维约束平差。最后经全站仪现场检测比较精度,见表1。
由表1可以看出,经过投影变形改正后,其平面控制点精度基本满足规范要求。
高程控制网的建立采用WGS84大地高差和距离为权进行高程控制,即仅联测到一个已知高程点时,将联测点作为起算高程点,用平面网平差所得的坐标反算出网中各边长,并利用各边的WGS84大地高差,以距离定权,按常规高程网平差。最后经全站仪按四等三角高程精度现场检测比较,见表2。
由表2可以看出,其高程控制点精度满足规范要求。
确定外控方案和布设像控点
考虑到本工程对地形点高程精度的要求,采用了全野外及区域网布点相结合布点方案。本工程共有3条航线,单条航线最多有14条基线,在满足《1：500,1：1000,1：2000地形图航空摄影测量外业规范》关于应用区域网方法布设像控点方案的前提下,共布设了14个平高控制点,布设方案如图2。遵循的布点原则是：测区外围均匀布设、每3～4条基线布设1对平高点、旁向重叠重合处布点、突出及拐角处加密布点,起点和终点处像控点应在二度重叠区,上下边缘处像控点应在三度重叠区,内部像控点应尽量选在六度重叠区内,最少应保证在四度重叠区内。平高点位置的选择满足规范中对方位线和像片边缘的要求,主要选在交通方便、现场易判别、区分较直观的地方,本工程一般以房角、地角为主。
RTK作业和现场选点的调整
采用GPS-RTK作业方式现场测量像控点,转换参数的求取方式为：在已建立的厂区控制网基础上,选取测区四周的控制点和中心点,以GPS快速静态测量的WGS84坐标和控制点成果按仿射变换法求定七参数。
经现场检测,以GPS-RTK校测其他控制点,最大较差为：△X=15mm；△Y=9mm；△Z=25mm,证明转换参数求定方法准确。为防止粗差问题的发生,作业过程中采用分两次初始化后分次测量像控点,即每一像控点都有无相关联的两个坐标值,其较差最大值为：△X=9mm；△Y=6mm；△Z=12mm。
比较结果表明RTK作业过程正确。
为防止刺点位置错误问题的产生,一是现场比对多种判定条件,如相对关系、植被覆盖、明显地物等完全相符的情况下再进行刺点；二是在作业过程中有选择性地多测量一些地物地貌点,如像控点邻近地势变换明显处、道路交叉中心等,可作为后续空三加密成果准确性的检核条件或出现错误时的补救方法。
测量特征地物地貌点
按前面所分析,由于工期的要求和成图检核的需要,在现场调绘的同时,采用RTK方式对80处主要特征点进行了实际测量。
在实际应用中,这些特征点一方面起到了成图检核的作用；另一方面,应用这些特征点在完成空三后,作为控制点去拟合完善数字地面模型,提高其精度。
空三加密及测图
内业处理采用DPS成图作业方法。选用中国四维测绘科技公司的自动空中三角测量程序pbba进行空三加密。限差设定值同《1：500,1：1000,1：2000地形图航空摄影测量内外业规范》中关于内定向、绝对定向的限差要求,将合格的空三加密成果导人JX4数字测量系统下经内定向、相对定向、绝对定向、核线生成建立起各像对立体模型,然后采用JX4在各像对立体模型下结合调绘成果直接生成线划图、锁定等高线值法勾绘等高线。注意对等高线的勾绘应结合实际地形特征和地貌合理取舍,最后结合外业调绘特征点进行比较与修改。
检核比较和精度判定
检核采用判定图面值与测量值较差满足限差要求的方式。
按特征点位坐标差值和特征地物间距离两种比对方式,共均匀选取比对点24个。
比对边长值12处,其最大相对误差为1／1500。
精度判定：由以上检核结果可以得出利用DPS和GPS-RTK技术进行的1：2000地形图测量完全满足成图精度要求。
三、三维模型的再应用
由于地形条件的限制,地质、水文专业的断面测量工作现场很难进行,即使能作业精度也难以保证。借助送电线路平断面成图的作业经验,应用优化后的数字地面高程模型和正射影像图,利用TL测量软件对地质、水文专业选择的断面进行测绘,效果明显。既方便直观又保证了作业精度,可以满足三维设计数字地理模型的基本要求；同时减少了勘测专业外业量,为航测数据多专业的应用提供了一个新的方向。
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