陳 濤 ，李 蔓

(1貴州省測(cè)繪資料檔案館，貴州 貴陽 550004；2貴州省基礎(chǔ)地理信息中心，貴州 貴陽 550004；3貴州師范大學(xué)，地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550001；4貴州省山地資源與環(huán)境遙感應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550001)

0 引言

傳統(tǒng)大比例尺地形圖測(cè)繪主要采用全野外數(shù)據(jù)采集的方式，不管是平板儀測(cè)圖還是全站儀、GPS RTK測(cè)圖都需要外業(yè)布設(shè)大量控制點(diǎn)，然后進(jìn)行碎步地形圖測(cè)繪，需要投入大量的人力物力，且更新速度很慢，而數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量以面狀數(shù)據(jù)采集的方式，成圖速度快、效率高，成為了當(dāng)今測(cè)制大比例尺地形圖的主要方法[1-3]。

精度對(duì)數(shù)字化成圖來說，是衡量質(zhì)量的最重要性能指標(biāo)，也是成圖的核心問題，更關(guān)系著大比例尺成圖的成敗[4-6]。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量成圖的作業(yè)工序較多，影響成圖精度的因素復(fù)雜多樣[7-9]。對(duì)于如何在現(xiàn)有行業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)上，利用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方式測(cè)制符合精度要求的大比例尺地形圖有一定的探討意義。

1 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量測(cè)圖的精度要求

1.1 平面精度要求

地形圖上的地物點(diǎn)點(diǎn)位中誤差主要來源于：像控點(diǎn)點(diǎn)位中誤差m1、加密點(diǎn)點(diǎn)位中誤差m2、影像掃描中誤差m3、定向中誤差m4、影像匹配中誤差m5和房檐改正誤差m6等，各項(xiàng)誤差影響航測(cè)成圖平面精度的中誤差為：

在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，對(duì)于地物點(diǎn)的中誤差要求，是相對(duì)最近野外控制點(diǎn)的圖上點(diǎn)位中誤差不得大于表1

表1 地物點(diǎn)相對(duì)于最近野外控制點(diǎn)的圖上點(diǎn)位中誤差要求 單位： mmTab.1 Requirements for mean square error of points on the map of ground feature points relative to the nearest control point unit：mm

規(guī)定，特殊困難地區(qū)，按地形條件分可相對(duì)最近野外控制點(diǎn)的圖上點(diǎn)位中誤差放寬0.5倍[10]。

1.2 高程精度要求

航測(cè)測(cè)制地形圖過程中，其高程中誤差的主要來源是：像控點(diǎn)點(diǎn)位中誤差m1、加密點(diǎn)點(diǎn)位中誤差m2、定向中誤差m3、相對(duì)校正中誤差m4和測(cè)繪動(dòng)態(tài)誤差m5等，各項(xiàng)誤差對(duì)航測(cè)成圖高程中誤差mch的影響為：

對(duì)高程注記點(diǎn)和等高線的要求，是對(duì)最近野外控制點(diǎn)的高程中誤差不得大于表2的規(guī)定。在特殊困難地區(qū)，按地形條件分高程中誤差可放寬0.5倍[10]。

表2 高程注記點(diǎn)和等高線相對(duì)于最近野外控制點(diǎn)的高程中誤差要求 單位： mTab.2 Requirements for mean square error of elevation of elevation annotation point and contour relative to the nearest control point unit：m

2 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量測(cè)圖工程實(shí)踐——貴州某二級(jí)公路工程1∶2000地形圖成圖

2.1 測(cè)區(qū)情況

貴州地處我國(guó)西南云貴高原，山嶺縱橫，地表崎嶇，俗有“地?zé)o三里平”之說。某二級(jí)公路道路工程是貴州省某縣與國(guó)家規(guī)劃高速公路相接的主要交通干線，維系全縣經(jīng)濟(jì)交通命脈，總長(zhǎng)29.86 km，涉及測(cè)圖面積7.5 km2，主要由路基和橋梁組成，至下而上沿河道設(shè)計(jì)并修建，河道兩岸山勢(shì)陡峭，地形起伏大，道路工程涉及區(qū)域地面高程從295 m到550 m變化，最大高差達(dá)255 m，區(qū)域內(nèi)森林茂密，荊棘叢生，河道彎度大，測(cè)區(qū)內(nèi)通視、通行條件差，對(duì)野外測(cè)量工作開展極為不利。

2.2 作業(yè)技術(shù)路線

作業(yè)的技術(shù)路線從項(xiàng)目所有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集方式出發(fā)，包含了數(shù)據(jù)采集過程和檢查過程，為整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施提供思路，如圖1。

圖1 作業(yè)技術(shù)路線圖Fig.1 Operation flow chart

2.3 像控點(diǎn)的布設(shè)

由于項(xiàng)目區(qū)呈條帶狀，涉及航帶多，面積規(guī)模不便于進(jìn)行空中三角測(cè)量?jī)?nèi)插的方式布設(shè)像控點(diǎn)，采用全能法全野外布點(diǎn)方法進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)，即每個(gè)像對(duì)四角布設(shè)四個(gè)平高點(diǎn)，在航向重疊和旁向重疊的區(qū)域布設(shè)可以共同使用的平高點(diǎn)，對(duì)于四角不便布設(shè)像控點(diǎn)的像對(duì)，適當(dāng)增加布點(diǎn)數(shù)量以保證質(zhì)量。

項(xiàng)目區(qū)涉及航片共21張，所需像對(duì)11對(duì)，通過對(duì)獲取的影像重疊程度和實(shí)地能布設(shè)點(diǎn)的情況分析，擬布設(shè)30個(gè)外業(yè)像控點(diǎn)，其中包括基本定向點(diǎn)24個(gè)，多余控制點(diǎn)6個(gè)。

2.4 建模過程

目前采用的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)相對(duì)定向點(diǎn)可自行采集，項(xiàng)目的相對(duì)定向與絕對(duì)定向同時(shí)進(jìn)行，先對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行定位再進(jìn)行自動(dòng)相對(duì)定向，重點(diǎn)在于對(duì)絕對(duì)定向的精度控制，如圖2。

圖2 項(xiàng)目中對(duì)絕對(duì)定向的控制Fig.2 Control of absolute orientation in projects

絕對(duì)定向是立體建模過程中最重要的過程，同時(shí)也是精度控制的關(guān)鍵步驟，項(xiàng)目中要求對(duì)每個(gè)像對(duì)的控制點(diǎn)(包括基本像控點(diǎn)和多余控制點(diǎn))都如圖2中m-xy和m-z進(jìn)行控制，遠(yuǎn)超過規(guī)范要求，目的是將數(shù)據(jù)采集的誤差進(jìn)行更有利的規(guī)避，以免出現(xiàn)在立體建模過程中，為后續(xù)的數(shù)字線畫圖采集提供精度保障和檢查依據(jù)。

2.5 檢測(cè)結(jié)果及分析

由表1和表2看出，以成圖后的地物點(diǎn)對(duì)相鄰控制點(diǎn)的誤差來檢查平面精度，以高程注記點(diǎn)和等高線對(duì)相鄰控制點(diǎn)的誤差來檢查高程精度。

項(xiàng)目全線29.86 km，主要地物集中在河道兩側(cè)，檢核地物點(diǎn)選取主要以河道兩側(cè)的房角、圍墻角、田坎交叉或拐角處、橋梁的起始位置、水泥硬化地尖角等以及山上的小路交叉處和拐角處為主，總共選取典型地物檢查點(diǎn)330個(gè)，平均每個(gè)控制點(diǎn)檢查11個(gè)地物點(diǎn)，如表3。

通過表3可以看出：

測(cè)圖過程中房屋的輪廓是以墻基外角為準(zhǔn)，但是內(nèi)業(yè)測(cè)圖時(shí)僅能從房屋上面測(cè)到其外圍輪廓，把房檐包括在內(nèi)。而現(xiàn)實(shí)中有的房屋房檐參差不齊或由于采用不同的材料，會(huì)使得影像反差不一，容易造成錯(cuò)判，產(chǎn)生粗差或錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致房屋的精度降低；還有橋梁的起始位置如果不是硬化地和非硬化地的界限，一般很難判斷準(zhǔn)確位置，處理方法是注記點(diǎn)時(shí)盡量選在橋護(hù)欄的起始位置。經(jīng)檢測(cè)，房角的點(diǎn)位中誤差為0.985 mm，僅有36.25%的房角誤差小于規(guī)范的0.8 mm；橋梁的起始位置點(diǎn)位中誤差為1.120 mm，僅有31.25%的房角誤差小于規(guī)范的0.8 mm，但從總體的中誤差看出，沒超出規(guī)范的0.5倍，成圖平面符合精度要求。

在成圖的高程精度上，圍墻角和高矮田坎的交叉在建模后分辨率有限，采集點(diǎn)時(shí)中誤差比較偏大，分別為0.543 m和0.503 m，但均未超過規(guī)范的0.5倍，成圖高程符合精度要求。

3 結(jié)論

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量測(cè)制大比例尺地形圖過程中，立體建模過程主要把握絕對(duì)定向的精度，因?yàn)樵撨^程同時(shí)反映了相對(duì)定向與外業(yè)控制測(cè)量的質(zhì)量問題，在此基礎(chǔ)上，對(duì)于成圖的平面精度的誤差主要來源是地物點(diǎn)的遮擋和難于區(qū)分辨認(rèn)的地方，而高程精度的誤差主要來源是不利于模型測(cè)標(biāo)切準(zhǔn)地面的地方。

對(duì)于山區(qū)的航測(cè)成圖而言，地形高差大，地類復(fù)雜，在采集數(shù)據(jù)過程中會(huì)遇到很多處于斜坡上田坎面積大于水田面積情況的梯田，而此時(shí)只采集水田坎明顯對(duì)于成圖精度來說相當(dāng)不合理，此類情況應(yīng)在采集水田坎時(shí)再于坎腳采集相應(yīng)密度的高程點(diǎn)以保證成圖精度和方便后期的工程使用。