胡吉倫，徐 輝

(中南電力設計，湖北 武漢 430071)

1 概述

隨著我國經(jīng)濟建設和測繪新技術的發(fā)展，航空攝影測量技術現(xiàn)已成為各行各業(yè)測繪各種比例尺地形圖的首選技術，在電力勘測設計領域，傳統(tǒng)航空攝影測量技術已經(jīng)廣泛應用于長距離高壓輸電線路勘測設計的各個階段，但在火電廠、變電所等小面積范圍進行大比例尺地形圖測量中，由于航攝成本高、空域管制等因素，始終未能得到廣泛的應用。

隨著數(shù)碼相機技術的發(fā)展和應用，低空攝影測量技術的研究與應用已成必然趨勢，它是一種基于數(shù)字信息和數(shù)字影像技術的數(shù)據(jù)獲取手段。主要分為數(shù)碼相機檢校、外業(yè)數(shù)據(jù)獲取和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三個步驟。相機檢校采用室外控制場檢校法;外業(yè)包括控制點聯(lián)測和影像獲取，控制點聯(lián)測可采用常規(guī)控制測量手段，影像信息采用大面陣非量測數(shù)碼相機獲取，能直接獲取大幅面數(shù)字影像，數(shù)碼相機以超輕型飛機為平臺并配以穩(wěn)定裝置；內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理包括數(shù)字影像零級處理和數(shù)字攝影測量工作站(以下簡稱數(shù)字工作站) 處理,其中數(shù)字工作站處理主要包括攝影測量數(shù)學解析(數(shù)字定向) 、矢量測圖及4D 產(chǎn)品制作等。具體流程見圖1 。

圖1 低空攝影測量流程圖

低空攝影測量采用較為簡易的航空攝影測量遙感平臺，采用普通的非量測數(shù)碼相機進行影像獲取，飛行高度低于1000m，場地限制少，適用于小范圍地形圖測量。但低空攝影測量與傳統(tǒng)的攝影測量相比，攝影平臺穩(wěn)定性較差，采用的非量測相機鏡頭畸變較大，航攝比例尺大導致幾何變形大，事后數(shù)據(jù)處理難度大，獲取的數(shù)字影像所建模型的高程誤差較大，難以滿足大比例尺工程用圖的要求。為了確保地形圖的高程精度，需要利用野外實測高程點對航測高程數(shù)據(jù)進行修正。如何對低空攝影高程數(shù)據(jù)進行處理，滿足工程測量大比例尺用圖的要求，我們在華能正寧電廠一期地形圖測量項目中進行了有效嘗試，取得了良好的效果。

2 高程數(shù)據(jù)處理

華能正寧電廠一期項目，工程用圖測量范圍，包括廠區(qū)和灰場部分約有10個平方公里的面積，測圖比例尺1∶1000，采用無人機低空飛行攝影測量技術，使用相機為佳能450D(Canon EOS 450D Mark II (36×24 mm))，飛行高度500米，航向重疊60%，旁向重疊30%，采用武漢大學遙感院研制開發(fā)的新一代航空航天數(shù)字攝影測量處理平臺：數(shù)字攝影測量網(wǎng)格(Digital Photogrammetry Grid-DPGrid)進行本次的內(nèi)業(yè)加密。其空三加密精度為：平面：±0.3m ，高程：±0.3m。

由于測區(qū)主要為平坦地形，按規(guī)范規(guī)定：注記點高程中誤差為±0.2m。因此，成圖精度不能滿足規(guī)范要求。

為了提高高程精度，根據(jù)空三加密結(jié)果，在正射影像圖或鑲嵌圖上設計野外高程檢查的點位，檢查點包圍整個測區(qū)，對誤差較大的模型重點檢查。在JX4數(shù)字測圖系統(tǒng)下生成數(shù)字地形圖(草圖)，使用紙質(zhì)打印后，再到測區(qū)進行布設檢查點位的測量、野外調(diào)繪、電力線及管線等補測，計算內(nèi)外業(yè)高程差值，根據(jù)差值進行區(qū)域面狀線性擬合。其具體做法是：在中南電力設計開發(fā)的《大比例尺地形圖測圖軟件》(PowerMap)中讀入JX4線劃圖，再讀入野外測量數(shù)據(jù)，在PowerMap地形圖軟件中計算野外測量數(shù)據(jù)與JX4內(nèi)業(yè)測量數(shù)據(jù)的平面和高程差值，并將結(jié)果輸出。

內(nèi)外業(yè)測量數(shù)據(jù)差值采用如下方法進行計算：對于平面檢核點，在PowerMap軟件中建立與航測內(nèi)業(yè)點的匹配關系，利用兩個的坐標計算X坐標、Y坐標和距離差值；對于高程檢核點，需要對航測內(nèi)業(yè)高程點構(gòu)造三角網(wǎng)(TIN，德勞內(nèi)三角形)，利用TIN解析實測點位的航測內(nèi)業(yè)高程，將此高程與外業(yè)實測高程進行比較。依此方法對所有實測點進行統(tǒng)計并輸出。

本工程項目中的部分檢測數(shù)據(jù)差值見表1。

表1 部分檢測數(shù)據(jù)差值

(續(xù)表1)

計算高程中誤差為m=±0.41。

從計算結(jié)果看，地形圖高程精度不能滿足規(guī)范規(guī)定的1∶1000地形圖平地高程中誤差0.2m的要求。為此，必須對航測內(nèi)業(yè)高程點進行數(shù)據(jù)處理。我們處理的方法是：對輸出的差值結(jié)果進行確認，對航測內(nèi)業(yè)高程點進行區(qū)域線性擬合，再結(jié)合野外調(diào)繪及檢測數(shù)據(jù)生成1∶1000地形圖。

航測內(nèi)業(yè)高程點區(qū)域線性擬合方法見圖2。

圖2 航測內(nèi)業(yè)高程點區(qū)域線性擬合方法

如圖2 所示，1、2、3、4點為檢測點，dH1、dH2、dH3、dH4為對應點的高差值(外業(yè)高程-內(nèi)業(yè)高程)，P1、P2分別為兩個三角形的角平分線交點，對1、2、3、4點封閉區(qū)域的高程點進行數(shù)據(jù)處理時，假定該區(qū)域內(nèi)的高程誤差呈線性分布，如1、3點間測點P , 測點P投影到直線1-3的垂點為O，P點的高差值處理，以垂點O到1或3點的距離進行線性內(nèi)插，修改P點的高程值，同理，修改該區(qū)域內(nèi)其它高程點。

表2 世面部分檢測數(shù)據(jù)

其具體做法是：在PowerMap環(huán)境中，先讀入JX4線劃圖，再讀入野外測量數(shù)據(jù)，將野外測量數(shù)據(jù)連成三角網(wǎng)，對三角網(wǎng)圖進行編輯確認，然后進行區(qū)域線性擬合。

我們對擬合改正后的高程點進行實地再次檢測，其高程差值的絕對值均小于0.3m，統(tǒng)計計算高程誤差為：±0.15m。

部分檢測數(shù)據(jù)見表2。

計算檢測點高程中誤差為m=±0.15m，規(guī)范規(guī)定高程中誤差：1∶1000，平地為0.2m，滿足測量規(guī)范的要求。

3 結(jié)語

通過這次試驗，經(jīng)過面狀線性擬合數(shù)據(jù)處理后的地形圖高程精度明顯提高，其高程精度滿足規(guī)范要求。這種處理方法還可以用于一般航攝成圖的高程數(shù)據(jù)處理。

[1]張祖勛，張劍清 .數(shù)字攝影測量學[M].武漢：武漢大學出版社，1997.

[2]袁修孝.GPS 輔助空中三角測量原理及應用[M].武漢：測繪出版社,2001.

[3]張劍清,潘勵,王樹根.攝影測量學[M].武漢：武漢大學出版社,2006.