淺析航空攝影測(cè)量像控點(diǎn)的布設(shè)與測(cè)量

1、引言

航空攝影是為了獲取指定范圍內(nèi)，在航空器上安裝航空攝影儀，從空中對(duì)地表進(jìn)行的攝影，從而得到的一定比例尺和重疊度的航空影像。多數(shù)情況下，航空攝影所獲取的像片是傾斜的。即使是地面嚴(yán)格水平，航攝像片上的目標(biāo)物體也會(huì)因像片傾斜而產(chǎn)生變形或像點(diǎn)位移。

航空攝影的對(duì)象是地球表面。而地球表面是有起伏的。由此引起像點(diǎn)位移稱為像片上投影差。正是由于投影差的存在，使得地面目標(biāo)物體在航攝像片上的構(gòu)像偏離了其正射投影的正確位置。

投影差的特點(diǎn)：越靠近像片邊緣，投影差越大;像片底點(diǎn)投影差最小或沒(méi)有。地面點(diǎn)的高程或目標(biāo)高度越高，投影差越大。

2、像片控制測(cè)量

像片控制測(cè)量是在測(cè)區(qū)內(nèi)實(shí)地測(cè)定用于空中三角測(cè)量(空三加密)或直接用于測(cè)圖定向的像片控制點(diǎn)平面位置和高程的測(cè)量工作。

空中三角測(cè)量是利用航攝像片與所攝目標(biāo)之間的空間幾何關(guān)系，根據(jù)少量像片平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，計(jì)算待求點(diǎn)的平面位置、高程和像片外方位元素的測(cè)量方法。像控點(diǎn)是航空攝影測(cè)量解析空三加密和測(cè)圖的基礎(chǔ)，其位置的選擇、平面位置和高程的測(cè)定直接影響到內(nèi)業(yè)成圖的精度。

像片控制測(cè)量的布點(diǎn)方案分為：全野外布點(diǎn)方案、非全野外布點(diǎn)方案和特殊情況的布點(diǎn)方案

3、野外像片控制點(diǎn)的布點(diǎn)方案

3.1全野外布點(diǎn)方案

全野外布點(diǎn)是指攝影測(cè)量測(cè)圖過(guò)程中所需要的控制點(diǎn)，全部通過(guò)野外控制測(cè)量獲得的，航攝像片控制點(diǎn)不需內(nèi)業(yè)加密，直接提供內(nèi)業(yè)測(cè)圖定向或糾正使用。本布點(diǎn)方案精度高，但是外業(yè)控制的工作量大。只有在測(cè)圖精度要求高的測(cè)區(qū)，視野開(kāi)闊，地面聯(lián)測(cè)條件良好，或是在小面積測(cè)圖情況才選擇使用。

以立體測(cè)圖儀作業(yè)單模型測(cè)圖的布點(diǎn)方案為例：需在測(cè)繪面積四角上各布設(shè)一個(gè)平高控制點(diǎn)，共計(jì)布設(shè)4個(gè)平高控制點(diǎn)。

3.2非全野外布點(diǎn)方案

按航線數(shù)分為單航線和區(qū)域網(wǎng)兩種。

3.3特殊情況的布點(diǎn)方案

對(duì)于航攝區(qū)域結(jié)合處、航向重疊不夠、旁向重疊不夠、水域和島嶼等特殊情況的布點(diǎn)，均應(yīng)按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行。

4、野外控制點(diǎn)的選擇

像控點(diǎn)目標(biāo)選擇：航攝像片控制點(diǎn)的布設(shè)不僅和布點(diǎn)方案有關(guān)，還要考慮航測(cè)成圖過(guò)程中像點(diǎn)量測(cè)的精度、各類(lèi)誤差改正對(duì)像片控制點(diǎn)的具體點(diǎn)位要求，航攝像片控制點(diǎn)應(yīng)滿足以下基本要求：像片控制點(diǎn)的目標(biāo)影像應(yīng)清晰易判讀。為消除或消弱投影差的影響，要求像片控制點(diǎn)距像片邊緣大于1.0～1.5cm以上。像片控制點(diǎn)應(yīng)選在旁向重疊中線附近;像控點(diǎn)的選擇如果位置不當(dāng)，其結(jié)果不僅給外業(yè)實(shí)地觀測(cè)作業(yè)造成不便與困難，而且給內(nèi)業(yè)成圖工作造成一定困難，并影響和降低內(nèi)業(yè)成圖的質(zhì)量與精度。

5、野外像片控制點(diǎn)的施測(cè)

5.1刺點(diǎn)目標(biāo)的選擇要求

刺點(diǎn)目標(biāo)應(yīng)根據(jù)地形、地物條件和像片控制點(diǎn)的性質(zhì)進(jìn)行選擇，以滿足規(guī)范與合同要求。無(wú)論是平面點(diǎn)、高程點(diǎn)或平高點(diǎn)均要選擇在影像清晰、目標(biāo)明顯、能準(zhǔn)確刺點(diǎn)的目標(biāo)點(diǎn)上，明顯目標(biāo)點(diǎn)是指野外的實(shí)地位置和像片的影像位置都可以明確辨認(rèn)的點(diǎn)。一般理想的明顯目標(biāo)是近于直角而且又近于水平的線狀地物的交點(diǎn)和地物拐角上，特別是固定的田角和道路交叉經(jīng)常作為優(yōu)先選點(diǎn)的理想目標(biāo)。

5.2像控點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程的施測(cè)

無(wú)論平面控制點(diǎn)，還是高程控制點(diǎn)，其測(cè)量工作必須遵循“從整體到局部，先控制后碎部”的原則，即先進(jìn)行整個(gè)測(cè)區(qū)的的控制測(cè)量，再進(jìn)行碎部測(cè)量。

目前GPS已廣泛作用，利用GPS可極大提高像控點(diǎn)外業(yè)測(cè)量工作效率。采用GPS網(wǎng)、CORS站(連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng))，雙基準(zhǔn)站、GPS RTK等方法，可迅速獲取像控點(diǎn)平面位置與高程。

6、使用GPS RTK對(duì)像控點(diǎn)布設(shè)的幾點(diǎn)建議

像控點(diǎn)布設(shè)應(yīng)優(yōu)先選擇影像清晰、可以準(zhǔn)確刺點(diǎn)的目標(biāo)上。多選擇線狀地物交點(diǎn)和地物拐角上?；⌒蔚匚锖完幱耙话悴荒苓x做刺點(diǎn)目標(biāo)。

像控點(diǎn)測(cè)量時(shí)，可按近景顯示像控點(diǎn)位置，遠(yuǎn)景顯示像控點(diǎn)方向與周邊環(huán)境，多個(gè)方向拍攝像控點(diǎn)照片，以便于內(nèi)業(yè)繪圖人員判讀像控點(diǎn)。(近景一張，相反方向遠(yuǎn)景兩張)

在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)有等級(jí)道路時(shí)，盡量選擇道路路面上的交通指示。如地面上前進(jìn)方向標(biāo)示的箭頭、限速數(shù)字尖點(diǎn)與拐點(diǎn)、拐彎箭頭、過(guò)街斑馬線拐角等。

測(cè)區(qū)內(nèi)有房屋，在選擇像控點(diǎn)時(shí)，建議優(yōu)先選擇平頂房房角或圍墻角，并且最好選擇航攝像片上沒(méi)有陰影的房角，或是房屋北邊的房角(原因是受攝影時(shí)光照的影響，在立體模型上北邊的房角易立體切準(zhǔn)。)

在選擇房屋角時(shí)，盡可能選平屋，且四個(gè)房屋角清晰，并避免選高樓房角。測(cè)量此房頂角像控點(diǎn)時(shí)，將此房角屋頂與地面的比高，記錄在像控點(diǎn)反面整飭中。

在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，可有真針性的選擇地坪拐角、鐵絲網(wǎng)支樁、在建房屋基角等目標(biāo)點(diǎn)。但要考慮時(shí)間間隔，若攝影時(shí)間與選點(diǎn)時(shí)間間隔太長(zhǎng)，目標(biāo)地物現(xiàn)狀可能發(fā)生變化，則不建議選擇此類(lèi)地物目標(biāo)。

當(dāng)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，可識(shí)別的地物稀少時(shí)，建議優(yōu)先選擇水渠的分水口、橋、閘、涵等水工建筑物拐角或中點(diǎn)。

測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，還可選擇通訊線電桿地面中心作像控點(diǎn)。此類(lèi)像控點(diǎn)，可分別測(cè)電桿左、右兩側(cè)作為參考點(diǎn)，然后取兩參考點(diǎn)的平面位置的算術(shù)平均值，作為此電桿像控點(diǎn)平面位置，并將電桿長(zhǎng)度記錄在像控點(diǎn)反面整飭中。(此類(lèi)像控點(diǎn)只用作平面控制點(diǎn))

在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，可識(shí)別地物在攝影陰影內(nèi)時(shí)，可將像片無(wú)陰影線狀地物沿其方向，用紅筆畫(huà)出參考輔助線(延長(zhǎng)線，垂直線等)，再標(biāo)記出交點(diǎn)，以交點(diǎn)作為刺點(diǎn)目標(biāo)，此刺點(diǎn)目標(biāo)即為像控點(diǎn)。(此類(lèi)像控點(diǎn)只用作平面控制點(diǎn))

在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，像片顯示區(qū)域內(nèi)，人工地物稀少，可識(shí)別地物只有弧形地物時(shí)，也可將弧形地物的特殊點(diǎn)作為刺點(diǎn)目標(biāo)即像控點(diǎn)。如弧形水渠的分水口拐點(diǎn)，弧形水池邊緣的排水管中點(diǎn)等。

在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，也可以墳頭作為像控點(diǎn)刺點(diǎn)目標(biāo)。但是，要考慮攝影時(shí)間與選點(diǎn)時(shí)間是否間隔清明節(jié)，清明節(jié)前后墳頭點(diǎn)位高程及形狀可能發(fā)生變化。若墳?zāi)骨暗募漓肫脚_(tái)的，則首先考慮祭祀平臺(tái)的拐角，從而保證攝影測(cè)量前后的高程一致性。

建議野外像控點(diǎn)測(cè)量小組，最好以兩名有多年工作經(jīng)驗(yàn)組成，可相互驗(yàn)證對(duì)目標(biāo)地物與像片影像的判讀。從而保證像控點(diǎn)的正確性與惟一性。

7、結(jié)語(yǔ)

航空攝影野外像片控制點(diǎn)的目標(biāo)選擇與測(cè)量是航測(cè)成圖最重要的關(guān)鍵所在。外業(yè)工作中，各測(cè)量小組成員都要認(rèn)真仔細(xì)，都要反復(fù)判讀像片影像，分析、比對(duì)地面目標(biāo)與像片影像，經(jīng)過(guò)反復(fù)比較選出符合要求的明顯刺點(diǎn)目標(biāo)。

文/《綠色科技》, 詹勇，黃維，2014(11)