!文章编号!
!""#$%&’(!&"")""*$"!#!$"*7P X 在大比例尺地形图航测数字化测图中的应用
苏衍坤!!*!王瑞&!薛志宏!!赵亚蓓!!
%
"!+信息工程大学测绘学院!河南郑州!%)"")&#&+河南省交通规划勘察设计院!河南郑州!%)"")&#*+’&*8M 部队!山东济南!&)""!%#%+中铁大桥局集团总公司第一分公司!河南郑州!%)""*&
$摘要!结合某开发区!l &"""地形图航测数字化测图工程#探讨了采用,-.7P X 的自由基站二步法拟合方式测量航外像控点!平高点"#实施大比例尺地形图野外检测的可行性$对比测量实验表明#该方式在像控点要求的特定位置不仅能保证平面精度#也可以保证高程精度%与常规的7P X 相比#该方式具有基站设置位置灵活&不需单独提前解算基准转换参数#以及显著提高工效等优点$
关!键!词!航空摄影测量外业%大比例尺地形图%7P X 测量%自由基站%二步法拟合中图分类号!-&*!!!!文献标识码!0
!!,
-.配合大地测量数据处理技术已成功应用于大型工程测量任务!!"
#以静态测量方式单独求解,-.与当地坐标系基准转换参数后$将基站设置在地势较高的等级,-.控制点或建筑物上$
用7P X 施测像控点也能取得较好效果!&$*"%如何针对大比例尺地形图航测数字化测图的特点$采用
7P X 技术灵活设置基站$
减少工序和外业工作量$且使成果精度特别是高程精度达到厘米级的要求$文中结合某开发区!l &"""地形图航测数字化测图工程对此加以研究%!!测量方案
作业采用的测量方案是&
!’在航外像控点选点(刺点完成后$根据使用7P X 建立控制网的经验和本测区实验结果$将测区划分为若干个半径约为*N 9的区域)视地形复杂情况调整区域大小$复杂地区则区域较小’#&
’在各区域交界处附近选布基础控制点$其平面坐标采用\D C 53.7)*"仪器以静态或快速静态,-.方式求得$高程则采用\D C 53L 0*""*电子水准仪按三等水准施测#
*’按照文献!%"要求的精度以7P X 方式施测像控点坐标和高程$施测时基站选设在每个区域中心附近的高处而不是基础控制点上$以利于7P X 测量时信号的接收和传播#
%’直接以7P X 方式观测基础控制点和像控制点$当所测基础控制点数量及分布位置满足二步法拟合要求时$在野外用.7)*"分两步直接解
算所测各点在当地坐标系和高程基准下的坐标(高程$同时建立坐标和高程转换模型#
)
’使用该转换模型继续施测其他像控点坐标和高程#
M ’完成航内测图后$直接用相应区域的转换模型以7P X 方式进行外业检测和补测%!+!!基础控制点的补测或引测
若测区内基础控制点不能满足7P X 作业条件要求$
则需进行补测或引测%为减少外业工作量$基础控制点应兼顾以后7P X 测量各工序$必要时$可布设在测区外围%特别是$水准点要均匀布设在整个区域且满足7P X 观测条件和后续外业检测的需要%水准测量时$每隔约!N 9设一个临时水准点$用标石(道钉(钢钉等做好标志$以兼顾以后测图使用%
!+"!像控点选刺
根据大比例尺航测数字化成图的要求$像控点布设多采用全野外或区域网布点形式%选刺像控点时要尽量兼顾,-.测量对环境条件的要求)无法满足,-.测量条件的点可采用其他方法施测’%
!+#!测区划分
拟合区域较小时$拟合模型误差的影响变得次要$而水准测量的精度又很高$此时$精度主要
取决于,-.大地高的误差!)"
%因此$
依据地形特点和选设基站的计划$将测区划分为若干个约为
*"N 9&
的区域$保证7P X 测量时游动站与基站
间距离一般不超过*N 9%
收稿日期!&"")$"!$"*%修回日期!&"")$"%$!8!!!!
作者简介!苏衍坤!!#M ’e "
#男#山东郓城人#高级工程师#硕士生#主要从事大地测量和测量工程研究$第&&卷第*期&"")年"#月
测绘学院学报
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4+&"") 万方数据
!+$!基站选设
基站一般选设在有利于接收卫星信号和发射电磁波信号的每个区域中部较高楼顶或山顶上!设站时应注意量测天线高度"设站点可用钢钉#刻石#油漆等做标志!此方式相对于常规的差分定位或7P X 测量而言"因基站不需选设在基础控制点上而称为自由基站!
!+T !像控点测量
设置好基站及数据采样率$一般设为!B %等仪器参数后"游动站即可在各基础控制点和像控点上观测!观测基础控制点时"应使用对点器而不是对中杆"并精确量记天线高度!施测像控点时"为提高高程分量的精度"使用固定高度和相同规格的天线杆"以减小量取天线高时的随机误差
对高程精度的影响&M ’
!观测时段$一般不少于&"
个历元%和精度指标$一般要小于&%由操作员按作业技术规定执行!
当所测的基础控制点的数量和分布位置满足二步法拟合要求$,-.平面点一般不少于%个"且应均匀分布在该小区域的外围或分界处附近(水准点一般不少于M 个"且应均匀分布在该小区域内部和分界处附近%时"利用联测的基础控制点在野外求解所测各点在当地坐标系#
高程基准下的坐标和高程"同时求出基准转换模型!该求解过程分两步进行"先进行坐标匹配再进行高程匹配"因而称为二步法拟合!具体操作可参见文献&’
’!完成)二步法拟合*后"应通过查看其中未作为拟合点的其他,-.点和水准点的转换结果"也可在其他,-.点和水准点进行观测检查!若
7P X 测得数据与,-.点#水准点的已知成果较差小于限差$坐标#高程较差一般均为&!*99"
不超过!59%
"则认为拟合正确!建立转换模型后"可继续完成该区域其他像控点的测量!此时仪器显示的各点成果是经过转换模型转换后的数据!测量过程中也可随时增#减拟合点数量重新进行二步法拟合"以用于转换模型的筛选!经二步法拟合的各点成果由仪器导入微机"连同刺点像片按文献&8’验收合格后交内业使用!转换模型可在一定时间段内反复使用!
!+X !内业成图的外业检测和补测
外业检测中"建立测图控制网#补测要素等可直接使用像控点测量时建立的各转换模型而不必重新二步法拟合!若像控#检测工序间隔时间较长"应按像控点测量重新拟合"以作为对像控点测量的检验!
密集高层建筑群等不适宜采用7P X 施测的区域"可利用7P X 建立图根控制点后用全站仪补测!
"!测量检验与分析
为验证该方法的可行性和测量精度"我们进行了对比测量检验!
"+!!检验方式检验采用\D C 53P R’"&全站仪与\D C 53.7)*",-.$7P X %
进行对比测量!各点分别采用7P X 和全站仪施测"7P X 作业方式#各项指标要求均与上述作业方式相同"全站仪测量按)p 级导线和四等高程导线进行!考虑到大比例尺地形图航测数字化测图中航外像控点的位置可选择区域较小"尤其是采用全野外布点方式时"像控点位置难以较好地满足7P X 观测条件"为提高检验的代表性"
选择了*个区域进行试验!区域1+选在海滨旅游区内"共!)点!其中"M 点位于海中岩石或养殖池坝上(&点选在海边低矮山包上()点选在海边大面积草坪内"草坪与海之间有低矮山包阻隔而不通视!全站仪架设在低矮山包之上"能够观测海中和草坪中各点!
区域3+选在广播电视发射塔附近"共8点!发射塔位于山顶"各点布设在山下#山坡#山顶"距发射塔中心&"!%)"9不等"
山上树木较多"部分点与发射天线通视"部分点与电视塔之间有树林阻挡而不通视!
区域I +为城区主要道路交叉口及附近"共M 点!地势平坦"楼房#城市标志物#高大广告牌#高压电线#通行车辆较多"部分点设在高压线下!"+"!检验数据统计与处理
根据全站仪#7P X 两种测量方式测量结果的较差"检测数据统计处理结果见表!!
表!!检测数据统计处理结果
99!!!!!!
"T 1
"U 1"b 1
"T 3
"U 3
"b 3"T I
"U I "b I 数学期望e ’+&e %+’)+!!+"&+"e *8+"!+)e )+*e 8+"观测中误差q ’+&q ’+&q !!+8q ’+)q %+%q *%+&q *+!q )+&q M +)绝对偏差平均值
)+&’+M !&+#’+8%+)!M +%*+&*+8%+"最大较差
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#!!!!测绘学院学报
&"")年
万方数据
"+#!结果分析
!!由表!"按照同精度两次观测中误差计算公式B "e #==$%&,A 可得"
区域1&区域3及区域I 的像控点相对于已知点的平面位置中误差分别为e !5"&59&e 8’59及e "5M !59"最大较差&58*59’规范规定为e &%5"59!(高程中误差分别为e !5!859&e *5
%&59及e "5M )59"最大较差)5""59’规范规定为e !"5"59!)显然"7P X 成果满足规范要求)
&
!按常规数据处理方法分析各区域平面坐标较差的数学期望’表示整体偏离值!和方差表明"各区域全站仪&7P X 测量方式所得平面坐标成果均无明显差别"表明采用此方式作业"测区环境对7P X 测得的平面坐标的影响已不明显)*
!按常规数据处理方法分析各区域高程较差的数学期望’表示整体偏离值!和方差表明"此数据未表现出水面对7P X 高程成果的影响(但可倾向于认为电磁&交通对7P X 高程成果有明显影响"但不足于影响7P X 高程成果在本工程中的合格性)
%
!对各区域的平面坐标较差和高程较差进一步分析表明"水面&交通区域各点的高程中误差约为坐标中误差的!+)倍"即点位的高程精度略低于平面精度)这与大地控制测量中,-.测量情况基本相符)但电磁区域各点的高程中误差约为坐标中误差的%!8倍"高程误差约为点位中误差的%倍)
#!结语
文中所述自由基站二步法拟合的7P X 作业方式"在考虑了计算模型&构网图形&天线高误差&观测时段’历元!等因素对成果精度的影响后"其成果能够满足!l &"""大比例尺地形图航测数
字化测图工程中航外像控点测量和野外检测的精度要求)
!
!自由基站使基站位置不再局限于坐标已知的点"具有较大的灵活性(&
!使用一定数量&满足分布位置&精度等要求的点按二步法拟合方式进行拟合"能保证某些特定位置的点’甚至这些点位*不完全满足+,-.观测所要求的条件!的坐标&高程均能达到厘米级精度(
*
!求取转换模型与像控点’图根点&碎部点!测量交叉进行"可以减少重复劳动"明显提高工效)
进一步研究此种作业方式是否适用于其他测区"对大比例尺地形图航测数字化成图&航外像控点测量&大比例尺地形测图&地形图修测等测区呈面状的测绘任务具有较大意义"对完成特殊地区类似任务或工期特别紧急的任务有借鉴意义)参考文献!
!!"!郝金明#
李俊毅+,-.水准在杭州湾跨海大桥中的应用!:"+测绘工程#&""%#!*$!%+
!&"!傅文祥#
詹登峰#潘宝玉+7P X 像片控制测量及其精度检验!:"+测绘工程#&""%#!*$!%+
!*"!潘宝玉#
傅文祥#刘军+7P X 像片控制测量及其精度检验!:"+测绘通报#&""%#$8%+
!%"!,
U ’#*!$8’#!l )""&!l !"""&!l &"""地形图航空摄影测量外业规范!."+
!)"!许曦#
刘庆元#朱建军#等+基于天文水准的,-.跨障碍高程传递!:"+测绘学院学报#&""*#&"$*%’!’!$!’*+
!M "!高伟#
徐绍铨#余学祥#等+高精度,-.城市沉降监测网的数据处理与精度分析!:"+测绘学院学报#&""*#&"$%%’&%*$&%M +
!’"!徕卡公司+
仪器使用说明书!d "+!8"!,
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