2012年12月第6期
城市勘测
Urban Geotechnical Investigation ＆Surveying
Dec．2012No．6文章编号：1672－8262(2012)06－84－05
中图分类号：P237
文献标识码：A
基于数字航测的3D 基础地理信息数据生产技术研究
李苏东
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收稿日期：2012—03—19
作者简介：李苏东（1964—），男，高级工程师，主要从事摄影航测与遥感、地理信息系统、土地调查等工程的开发和研究工作。
（山东正元地理信息工程有限责任公司，山东济南250101）
摘
要：主要介绍在采用航测方法进行平坦地区1ʒ500比例尺“3D ”数字产品生产时，在保证质量的前提下，像控测量采用区域网布点与空三加密代替全野外布点，经实际验证达到规范要求;在航片及航测各工序质量严格满足现有规范的前提下，经检测的航测内业高程可达到0.5m 等高距地形图对高程精度的要求。关键词：数字摄影测量;3D 数字产品;像控测量;区域网布点方法;全野外布点方法
以“周期短、成本低、效率高、精度匀、技术尖”为特点的航空摄影测量技术在经历了模拟摄影测量和解析摄影测量阶段后，已经发展到今天的全数字摄影测量时代，实现了摄影测量处理流程的全数字化。正在进行“数字城市”地理空间框架建设的主要内容有三项，即：数据库（基础地理信息数据库和各种专题数据库）、地理空间信息公共平台及若干应用系统。可见，数字3D 产品是“数字城市”建设中的基础地理信息数据库重要内容。在统一的标准与规范基础上，采用数字航空摄影实现基础地理数据采集，可快速形成3D 数字产品。经已经完成的“数字城市”地理空间框架建设事实表明，数字航测具有强大的生命力，是摄影测量的发展方向。数字摄影测量也成为摄影测量界研究和应用的热点，已经成为快速获取3D 数字产品的主要技术手段。
根据航测项目生产作业经验，
3D 基础地理信息数据采集成本大、
周期长，在保证质量的前提下进行探索采用新方法或新工艺进行基础地理数据采集，进行技术研究，通过数据验证该方法或工艺成产数据的正确性，进而在其他项目中推广应用，从而推动技术进步。
1问题的提出
目前，通过数码航摄技术的引进消化、自主研发及
推广应用，大大提高了航摄影像的高分辨率和高精度。数码航摄技术与GPS 全球定位系统、
IMU 惯性导航测量系统以及激光雷达测量系统集成进行航空摄影，其获得的影像数据在中小比例尺（1ʒ2000 1ʒ10000及以上）DLG 、
DEM 、DOM 和真三维建模中的应用更加广泛。而航测法用于平坦地区的大比例尺3D 产品的生
产则存在较大的局限性，其主要原因为：
（1）采用航测方法进行1ʒ500地形图测绘时，即使采用航摄效果较好的地面分辨率达2.52cm 的航片，也需要按全野外布点方法进行像控测量，现有技术规范和标准不容许采用区域网布点方案，造成外业像控测量工作量较大，体现不出航测作业方法的优越性。
（2）对航测内业高程精度没有把握，尤其对平坦地区的航内高程精度能否达到规范要求，制约了航测技术在大比例尺数字产品生产中的应用。
2关键技术研究的目标和内容
航测遥感项目施工过程可分为7道工序，在满足
现有规程规范对精度要求的基础上，探索提高效率，降低劳动强度，节约成本的作业方法，对航测作业流程的有关工序或步骤进行改进优化，达到快速高效且降低成本完成航测工程项目的目的。2.1
可进行改进的工序分析
第1道工序原始图像采集依赖于采集平台的改进和影像采集设备的发展，实际上就是整体科技进步，采用和购买好的飞行载台和高分辨率的影像拍摄仪器能达到效果，但留给作业单位进行改进的空间很小，主要依赖于外部条件。
第2道工序基础控制测量的技术和方法都比较成熟和先进，现在主要采用GPS 测量方法进行分级布网进行，改进的余地也很小。
第3道工序像片控制测量，可以一条航线段为单位布设像片控制点的航线网布点，也可以几条航线段或几幅图为一个区域布设像片控制点的区域网布点，还可以一张像片或一个立体像对为单位布设像片控制
第6期李苏东.基于数字航测的3D 基础地理信息数据生产技术研究85
点的全野外布点等，但规范要求大比例尺图按全野外布点，可探索像片控制测量在平坦地区采用区域网布点代替全野外布点。本项试验的成功可减少像片控制测量50%左右的工作量，另外在配合单基站CORS 可较大地提高效率，减少作业周期。
第4道工序3D 航测数字产品制作、第6道工序内业数据处理和图形编辑及第7道工序3D 数字产品数据库建设主要依赖于软件的自动化程度和作业员的熟练程度，只能通过软件开发努力、计算机硬件技术的进步和培训作业员上下工夫，
进行作业效率的提高，但作业方法及作业流程基本一致，进行创新的可能性较小。
第5道工序外业调绘与高程测量，无能是在人员投入还是在成本花销上，本工序在整个航测作业过程中都占较大比重。外业调绘方法经过这几十年的发展已相对成熟。在高程测量方面，随着数码航摄仪及数字摄影测量技术的发展，像片的分辨率已经很高，立体模型越来越精细，可探索采用以经检测的航测内业高程代替全野外高程测量方法，从而降低劳动强度，减少外业作业人员的数量，节约成本。2.2
确定关键技术研究内容
通过以上分析，确定本次技术研究的内容为以下
两点：
①研究在平坦区域，像片控制测量采用区域网布点代替全野外布点，通过大量数据精细验证精度，看是否达到现有规程规范要求，
完善采用区域网布点进行像片控制测量的方法、流程及作业具体技术细节。
②研究在航测成图高程测量时，以经检测的航测内业代替全野外高程测量，通过外业高程检测来验证航测内业采集高程点的精度，是否满足现行规范对大比例尺地形图DLG 的高程精度要求。
高程精度要求为：基本等高距为0.5m 的平坦地区，其高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差不大于ʃ0.15m 。其他地区地形图高程精度按《城市测量规范》要求执行。
3
关键技术研究的实施
3.1
选择项目
在青岛城阳区1ʒ500航测项目、福建石狮1ʒ500
航测项目、青岛胶南1ʒ500航测项目、青岛平度市1ʒ500航测项目等4个项目进行了实际应用和成果检验，
4个航测项目位置如图1所示
。图1实际应用项目位置图
采用航测方法进行3D （DLG 、
DOM 及DEM ）数据采集的4个项目等高距均为0.5m ；在实际生产中共
布设了438个区域网，
采用全站仪或GPS －RTK 对所有图幅随机抽取50个 60个高程点进行外业测量高
