戈壁地区像片控制测量的方法
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[摘 要] 戈壁沙漠无明显地可以物点作为像控点，因此该地区的航摄制图只能采用航摄前布设地面标志的方法，本文通过具体的工程实践，对该方法的实施中，像控点的制作与布设，以及内业空三加密等问题做了探讨和研究，其结论对类似地区的航测制图具有指导性意义。
[关键词] 戈壁地区 航空摄影测量 像片控制 谷歌卫星影像
[Abstract] As there are no obvious features can be used as photo control point, when photogrammeric mapping in the Gobi desert, we have to produce ground target before aerial photography. During the project practice, we make a study of designing photo control point and absolute orientation of aerial triangulation in the paper. The results can give guidance to aerial photogrammetry in the similar area.
[Key words] Gobi desert aerial photogrammetry photo control Google satellite image
戈壁沙漠地区地面平坦，且无明显特征地物，因此该地区只能采用在航摄前布设地面标志的方法进行像控测量。同时，由于该地区荒无人烟，条件恶劣，如何布标以及如何在满足精度要求的前提下，最大限度的减少像控测量的工作量，值得我们研究。本文通过具体的工程项目实践，对此进行了分析和探讨。
1.项目概况
新疆某公路项目位于塔克拉玛干沙漠及库姆塔格沙漠边缘，整个测区为平原、微丘地形，地面无明显特征地物。采用航测制图的方法绘制该项目1/2000带状地形图，航摄仪焦距为152mm，航摄比例尺为1/10000黑白航空摄影，航片扫描分辨率21。
2.地面标志制作与设置
2.1航摄地面标志制作
航摄地标可以采用图1的样式制作，其材料可根据实际情况选取，如：石灰、白塑料布、纤维板等。
过大的航摄地面标志虽然更容易进行内业判读，但是降低了绝对定向的精度。根据相关行业规范的要求，地形图上重要地物的点位中误差不得大于图上0.6mm，而像控点的平面中误差不得大于重要地物点的1/5。因此，综合上述两个方面的因素，可以取地标中心点的尺寸a=，为成图比例尺分母。本项目a≈0.4m
图1 航摄地面标志（左为示意图，右为实物）
2.2 航摄地面标志的颜色
要从背景中精确的将标志点与背景分离出来，标志点和背景的灰度梯度必须足够大。如图1，戈壁地区为暗色背景，标志点应采用白色或者红色。
2.3 航摄地面标志的设置与测量
（1）根据航带设计方案，由布点方法设计地面标志的位置，并在图上读取其平面坐标；
（2）通过GPS导航到地面标志的设计位置，并设置标志，同时采集其WGS-84坐标。为了保证高程精度，地面标志尽量布设在地势平坦的地方。
（3）测量地面标志中心位置的平面与高程坐标。
3.谷歌影像辅助空三加密
因为像控点是航摄前在地面上布设的标志点，其影像在的航片中仅0.4 mm左右，很难判读，给内业绝对定向照成很大的困难，对此，可以将像控点的WGS-84坐标制成谷歌KML文件，并展绘到谷歌地球的影像上，通过与航片的与谷歌地图对比，如图2所示，确定像控点的大致位置，缩小搜索范围。
图2 谷歌卫星影像辅助绝对定向（左为谷歌影像，右为航片）
4.布点方案与加密精度分析
由于戈壁沙漠地区环境恶劣，外业工作开展困难，有些地方测量人员甚至很难到达。所以，外业布点应该选取在满足精度的前提下，工作量最少的方案。为此，以本项目N1测区为例，我们对区域网中不同的像控点布设方案进行了对比分析。
4.1像控点布设方案
（1）方案一：区域网双五点法布点
区域网的航线数不宜大于6条，其航线段端点间的基线数应与航线网双五点法布点相同，按照3条基线5点法布设，每2.1公里左右布设一列像控点。在区域四周均匀布设8个平高控制点，中央布设1个平高控制点。位于航线网段的1/4及3/4处的区域周边及隔航线的旁向重叠部分、区域两端的旁向重叠部分应均匀布设高程控制点，方案如图3所示。
图3 像控点点位布设方案
（2）方案二：航线两端及中间均隔航线布点、在平高点间每隔两条航线增布一个高程点
在方案一的基础上，隔航线抽掉像控点，此时整个测区剩9个平高点、4个高程点，较方案一少7个点。布点方式见图4。
（3）方案三：航向上按照6-8条基线4点法布点
在方案一的基础上，航向上减少一半的点，区域两端点位不变，测区少4个点。布点方式见图5。
（4）方案四：隔航线布点、航向上平高点间不增布高程点
在方案一的基础上，隔航线抽掉像控点后、在航向上也将像控点间的基线间隔增加至6-8条，整个测区布设9个平高点，较方案一少11个点。布点方式见图6.
（5）密周边布点、区域网中间不布点
以此种方式布点，将N1测区区域网中间像控点全部删除，只保留周边点。N1测区平高点8个，高程点8个，较方案一少5个点。布点形式见图7。
4.2空三加密精度分析
本项目采用JX-PBBA进行空三加密， N1测区4条航线×22像对/航线，采用方案一区域网双五点法布点，加密精度满足相关规范要求，其精度统计如表1所示。同时，我们对这几种布点方案的加密精度进行了对比分析，如表2所示。
通过表1，表2精度统计表可以看出：
（1）方案一为常规布点方法，精度最高，但是所布设的像控点数也最多，工作量最大。
（2）方案二高程加密中误差相对方案一下降17%，幅度较小，可认为无明显下降，而所需像控点数减少43%，值得采用。
（3）方案三和方案二的差别是一个是航线间减少像控点，一个是航向上减少像控点，两者平面及高程中误差无明显差异，但方案三所需布点数更多。
（4）方案四结合了方案二和方案三的布点方法，是五种方案中布点最少的，略少于方案二。其平面精度较方案一下降3%，可忽略不计，但是高程精度下降幅度过大。
（5）方案五的高程精度一般都达不到规范要求。
5.结语
采用航线两端及中间均隔航线布点、在平高点间每隔两条航线增布一个高程点的方法布点，能在保证加密精度的同时，大大减少像控测量的工作量，对戈壁沙漠等困难地区的航测制图具有十分积极的意义。
同时，通过制作和设置合适的地面航摄标志，以及采用谷歌影像辅助判识像控点，也能有效的提高空三加密的精度和效率。
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作者简介：
李圣明，湖北汉川人，1980年生，工学硕士，中交第二公路勘察设计研究院有限公司，主要从事工程测量，测量数据处理方面的生产和研究。