空三加密优化控制网布设方案的实验研究

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文章编号：1672-5603（2017）04-087-5

空三加密优化控制网布设方案的实验研究

佘迎晨*，陈炯炯

（湖南省第三测绘院 湖南长沙 410007）

摘 要：随着空中三角测量技术的不断发展，常规航空摄影测量中的外业控制测量任务虽然工作量大大减少，但它仍是加密以及后期4D产品生产的关键。本文用真实的项目数据进行实验，探索通过内业布网进一步减少外业控制测量工作量的可行性，分析得出像控点选取时所依据的原则和布设网型时可遵循的特点，以期为进一步合理减少外业控制测量工作量提供参考。

关键词：航空摄影测量；空中三角测量；像片控制点；布设精度中图分类号：P23 文献标识码：B

Experimental Study on the Scheme of Optimizing Control Network for

Aerial Triangulation

She Yingchen, Chen Jiongjiong

(The Third Surveying and Mapping Institute of Hunan, Changsha Hunan, 410007)

Abstract: With the continuous development of aerial triangulation technology, although the workload of the field control measurement in conventional aerial photogrammetry is greatly reduced, it is still the key to aerial triangulation and the production of late 4D products. This paper uses real project data to experiment, to explore the feasibility of further reducing the field control measurement workload through the industry designed network, and analyzes some of the principles based on the selection of control points and the characteristics that can be followed when designing the control network, so as to provide a reference for further reasonable reduction of field control and measurement workload..

Key words: aerial photogrammetry; aerial triangulation; the control points of photos; placement accuracy

0 引言

像片控制测量是在测区内实地测定用于空中三角测量或直接用于测图定向的像片控制点平面位置和高程的测量工作。像片控制点（简称“像控点”）是航空摄影测量空中三角测量和测图的基础，其位置的选择、平面位置和高程的测

定直接影响到内业成图的精度。

如今空中三角测量技术已日臻完善，航空摄影测量外业所需的地面控制点大大减少，不仅缩短了成图周期，而且极大减轻了外业工作量。虽然部分GPS辅助空中三角测量可以完成无像控点的测量任务，但受硬件条件限制或先进技术存在的一定局限性，完全脱离像控点尚需时

第一作者简介：佘迎晨，女，1985年12月生，本科，测绘工程师，主要从事基础测绘、遥感解译、国土资源管理等相关工作， E-mail：240969211@qq.com。

收稿日期：2017-06-20，改回日期：2017-09-25。

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日，必要的像控点及其布设方案对完成高精度航测成图仍然具有非常重要的意义。

本文将通过对像控点布设的一系列实验研究，在满足精度的情况下，得出关于简化像控点布点网型与优化像控点使用的布设方案。

1 实验设计

1.1 技术路线

实验利用高分辨率航空摄影数据，使用INPHO软件进行加密计算，在尽量少用像控点的前提下，依靠布设与调整合适的像控点网型使实验结果达到精度要求。

控制点布设的总体原则，仍采用按航线全区统一布设，一般在区域网四周布设平高点、中间加高程点；总体选取原则是数量由少到多。即以实验区为单位，控制点对称、均匀分布，以最少的控制点达到数据精度原则，对实验区进行像控点布设。对不同布设方案的实验结果进行对比分析，层层推进，从而得出最后的设计网型及实验结论。

1.2 实验区基本情况及精度指标1.2.1 实验区基本情况

选取实验区为某测区中四幅1:50000图幅的覆盖范围，加密比例尺为1:10000，实验区区域边界规则，地形以丘陵为主。

已有数据资料：实验区涉及原始航片200余张，地面分辨率为0.45 m，焦距70.5 mm，像元大小6 μm，幅面尺寸为11310×17310，共分布

九条航线；像控点40个，其中20个平高点、20个高程点，以“1条航线×8条基线”规则呈八行五列均匀分布于实验区，如图1。1.2.2 航测精度要求

根据《数字航空摄影测量 空中三角测量规范》（GB/T 23236-2009）要求，加密成果中基本定向点残差、检查点误差最大限值需满足表1精度要求。

图1 实验区像控点分布图

Fig.1 The control point distribution map of experimental area

2 控制点布设及选取实验

实验中，选取一定的已知像控点作为定向点，其余像控点则作为检查点。布设网示意图中圆圈为平高定向点，三角形为高程定向点。2.1 选取点数初探

实验第一阶段，初步探究点数选择与控制点权重对加密结果的影响。实验分别按照5个平

表1 基本定向点残差、检查点误差最大限值

Table 1 The maximum limit of the basic orientation point residual and the checkpoint error比例尺

1:50001:10000

基本定向点检查点基本定向点检查点

平面位置中误差

丘陵地1.5 m1.75 m3.0 m3.5 m

高程中误差丘陵地0.8 m1.0 m0.8 m1.0 m

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图2 5点网

Fig.2 the network using 5 points

图3 9点网

Fig.3 the network using 9 points

图4 17点网

Fig.4 the network using 17 points

高点（如图2）、9个平高点（如图3）、17个平高点（如图4）三种方案进行空中三角测量。

当选取对称均匀的五个平高点（如图2）时，完全不能达到控制目的，平面位置控制点尚在限差内，检查点在Y方向上五个点超限1倍，高程误差方面定向点仅两个、检查点仅三个满足要求，其他点均超限多倍，最大误差超过限差10倍；当布点为九个平高点（如图3）时，定向点误差已基本满足要求，检查点仍大量超限，其中平面位置存在四个点超限1倍，高程误差普遍超限，但误差值总体已明显减小，基本在高程误差四倍限值以内；根据九个点平差后平面精度报告，将误差较大的点纳入控制点平差，

个平高点（如图6）、23个平高点+调整分布（如图7）等多种方案进行空中三角测量。

实验发现定向点点数控制在25个左右时，平差结果大部分在限差内。经过十余种布设方案（如图5、图6、图7）尝试后，对部分检查点误差进行分析，发现区域网中部较稳，像控点中第二行与倒数第二行数据的平差结果非常不稳定。

此阶段还实验出同样的布点方案配置不同的控制点权重，当权重高时，控制点误差小，但检查点变化没有明显的规律。2.3 布设趋势渐现

实验第三阶段，排除像控点中粗差点，根据

并考虑高程控制相较平面控制更不理想的情况，平差结果确定布设网型及选点方案。

加入一定高程控制点，总控制点数增加到十七实验分别按照测试稳定部位（如图8）、核个（如图4）时，整体平差结果得到一定改善，误差超限约两三倍。2.2 选点逐步增加

实验第二阶段，适当增加选点，尝试调整网型，依然遵循对称均匀增加的原则，测试网中用于控制的稳定点数。

实验分别按照23个平高点（如图5）、25

减稳定部位像控点（如图9）、局部优化调整（如图10）等多种方案进行空中三角测量。

根据如图8、图9类似多次布设，测试出实验区中精度较稳定点位，像控点趋向网中不稳定部分布设，同时尝试核减稳定部位的点位布设，基本确定平面控制点的布点方案和高程用点的选取方向。根据平差结果中个别高程超限

图5 23点网

Fig.5 the network using 23 points

图6 25点网

Fig. 6 the network using 25 points

图7 23点调整网型

Fig.7 the adjusted network using 23 points

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图8 测试稳定部位网型

Fig.8 the network for testing stable parts

图9 核减稳定部位像控点网型

Fig. 9 the network for reducing control points

图10 局部优化调整网型

Fig.10 the network for partial optimization

点的情况，针对性调整网型，完成网型优化（如图10）。

上述测试均在连接点限差为五分之一个像元情况下，通过调整控制点权重或控制网网型来比较平差结果。从调整控制点权重改为调整自

由网像点权重后，进行多次实验，仍得到同样的测试网型，但后者的平差结果略优于前者。最后的平差结果见表2（连接点限差改为一个像元，控制点权重为软件默认平面0.09 m、高程0.24 m）。

表2 平差结果

Table 2 The results of the adjustment平面位置中误差（m）

控制点编号P20043P20049P20056P20230P20237P21030P21043P23030P23037P23043P23050P23056P24043P25030P25043P26030P26037P26043P26050P26056

X方 向0.0840.1280.095-0.009-0.013-0.2750.141-0.324-0.9090.1641.0380.319-0.467-0.25-0.0430.02-0.0580.0450.0180.123

Y方向-0.219-0.152-0.005-0.114-0.218-0.195-0.267-0.0120.7130.1880.707-0.0131.3310.1560.3320.0460.20.1820.1830.097

检查点检查点检查点检查点备注

控制点编号G20037G20043G20049G20056G20230G21037G21049G21056G22030G22037G22043G22049G22056G24030G24037G24050G24056G25037G25050G25056

Z方向0.3570.360.254-0.1510.20.5420.8010.001-0.508-0.018-0.1780.211-0.8160.0540.5470.841-0.4480.3810.4760.404

高程中误差（m）备注

控制点编号P20043P20049P20056P20230P20237

检查点检查点

P21030P21043P23030

检查点检查点检查点检查点检查点

P23037P23043P23050P23056P24043P25030

检查点检查点

P25043P26030P26037P26043P26050P26056

Z方向-0.489-0.2980.124-0.265-0.495-0.0240.2780.080.730.3060.4180.2950.5070.270.559-0.125-0.612-0.527-0.452-0.207

检查点检查点检查点检查点备注

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3 实验总结

像控点的选取从五个点开始测试，到最后确定网型时达到27个点（16个平高点与11个高程点），说明测区定向点的分布必须满足一定数量要求。

当选取像控点点数不足时，网型控制效果非常差；平高定向点至少每两条航线布设一个，网型调整仍是影响平差结果的重要因素。

当控制点均匀分布时，个别像控点控制效果不佳，易超限，如G24056、G20056、P21030；个别测区外围像控点控制效果显著，如：P20237、P26050，不能轻易舍弃；个别区域精度稳定，像控点可不参与平差，如G22030、G22056。根据多种方案测试，确定各像控点选为定向点的必要性，平高定向点基本分布在网型最外围，高程定向点主要布设在网型从外向内的第二圈，最后确定的网型，定向点基本分布在测区外围。

本次实验发现，在尽量缩减控制点数量的情况下，定向点在外围紧密分布，呈边缘向中心包围趋势，定向点与检查点均能达到空中三角测量规范要求；当边缘网型控制效果较好时，网型内部精度一般都能满足规范要求。适当加密外围控制点布设量，集中减少测区中心部分控制点布设量，辅以一定加密内业的优化工作，能在满足空中三角测量规范要求的同时减少部分外业控制布设工作量。

4 结语

本文研究像控点选取及其布设对内业空中三

角测量精度的影响，通过比较定向点多种布设方案的空中三角测量平差精度，得出较好的布设网型和选取标准，可为以后进一步减少外业控制测量工作量提供参考。实验证明，在像控点可自由取舍的前提下，通过优化网型，减少像控点的使用，定向点按由边缘向中心包围的趋势进行布设，选取先控制平面再控制高程的顺序，可使得加密效果趋于理想。

任何实验均有其局限性和偶然性，本文仅分析了丘陵地区1:10000成图比例尺空中三角测量的实验结果，得出普遍适用的探索结论还需在不同地形、不同比例尺要求下进一步验证。设计出最稳定的像控点布设网型，用最少的工作量控制出最佳的加密成果，还需在实际工作中总结更多的要点，积累更多的经验。参考文献/References

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