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航空摄影测量数字化图技术总结分析.doc

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航空摄影测量 数字化 技术 总结 分析
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芜湖县规划区1/1000航测数字化地形图测绘及正射影象图的制作技术总结 内业项目负责人: 项 目 负 责 人:审 核:编 写: 芜湖市勘察测绘设计研究院2008年10月芜湖县规划区1/1000航测数字化地形图测绘技术总结一、任务来源为加快芜湖县城市规划建设的需要,经过竞争性谈判,对县城规划区建设用地约30平方公里进行1:1000地形图航空摄影数字化测量(航拍面积50平方公里)。其成图区域为县城以北地区—蟠龙加油站以北,赵家河以东,汪溪坝河以西,杨黄路以南约12平方公里;城南湾红路两侧约3平方公里和城区15平方公里同时按规范要求进行E 级GPS网7个点和I级导线网120个点的测量,并制作50平方公里县区航摄正射影像图一幅,30平方公里1:1000线划图159幅。二、地理概况芜湖县位于安徽省东南部,长江三角洲西部。古称鸠兹,汉初置县,至今已有2100年历史。全县辖8个镇,人口53万,总面积943.5平方公里。境内现存“楚王城遗迹”、“南唐九十殿”、“宋代珩琅宝塔”以及沈括《万春圩图》。现又开发出“江南周庄”,芜湖十景之一“陶辛水韵”,万鹭齐飞的“和平生态公园”,集科技示范、生态观光一体的“芜湖农业高新技术示范园”等。   芜湖县境内有快速通道直通市区,还有芜宣芜马高速从境内穿过,交通方便快捷。县城区域内部道路纵横,便于导线点的布设。四、项目内容1、基础控制测量1.1 E级GPS网及I级导线点成果表一套2、四等水准测量成果2.1 四等水准点成果表一套3、制作1:1000数字线划图(30平方公里)提供电子版一套(含补测15平方公里和城区15平方公里测绘),纸质图十套。4、制作彩色正射影像图十套(含电子版1套) 五、作业依据1、《全球定位系统(GPS)测量规范》 GB/T 18314-2001。简称《GPS规范》;2、《国家三、四等水准测量规范》(GB 12898-91);3、《城市测量规范》(CJJ8-99);4、《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》(GB/T 7929-1995);5、《1∶500、1∶1000、1∶2000比例尺地形图航空摄影规范》(GB 6962-86);6、《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量外业规范》(GB 7931-87);7、《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》(GB 7930-87);8、《国家基本比例尺地形图修测规范》(GB/T 14268-1993);9、本技术设计书;六、已有资料1、E级GPS网起算点根据芜湖市三等GPS网(由本院提供)2、四等水准网起算点根据芜湖市三等水准网(由本院提供)七、投影、坐标和高程系统投影方式采用高斯-克吕格1.5°带投影,中央子午线为118°30′;平面坐标系统采用芜湖独立坐标系(1954北京坐标系);高程系统采用1956年黄海高程系统(与芜湖市高程联测,原芜湖县高程基准由于发生沉降,本次高程基准采用芜湖市境内的高程基准)八、E级GPS及I级导线控制网测量本次芜湖县的E级GPS网和I级导线均采用GPS进行测量1.1 E级GPS网(1)E级GPS点布设7个,采用不锈钢标志,编号为“GPS1”、“ GPS2” “GPS3”、“ GPS4” “GPS5”、“ GPS35” 、“ GPS1709”(2)E级GPS点和I级导线点位均选在基础坚实稳定,便于安装仪器和操作,视场高度角应大于15°,易长期保存的地方。(3)点位远离大功率无线电发射源不小于200m,并远离高压输电线不小于50m,并避开大面积水域,以防对GPS信号的反射。(4)E级GPS网中相邻点之间的平均距离在0.2—5km。1.2、Ⅰ级导线测量(1)Ⅰ级导线网布设120个点,起算点7个,分别为GPS1~GPS5、GPS35、GPS1709。由于芜湖县城区域已由我院做过I级导线,为区分老点,本次Ⅰ级导线点采用不锈钢标志,编号为“II”、以示区分。(2)导线网也采用天宝和徕卡GPS卫星接收机测量(3)导线网计算采用天宝随机平差软件。2、GPS观测2.1仪器GPS观测采用4台美国天宝公司Trimble 4600LS单频接收和2台徕卡SR530双频GPS接收机,美国天宝公司Trimble 4600LS标称精度为:平面5mm+1ppm(×基线长度<10KM),5mm+2ppm(×基线长度>10KM);垂直 10mm+2ppm(×基线长度)。双频GPS接收机后处理基线标称精度为:3mm+0.5ppm(×基线长度)。2.2操作(1)安装接收机天线严格对中、整平,天线定向标志应指向正北,定向误差不宜超过±5度。(2)观测时段长度40分钟,有效观测卫星数≥4颗,数据采集间隔30秒,卫星高度角>15°。(3)每次作业前,均对到了电池说明书上规定的使用时长的旧电池及时更换新电池。同时,对接收机的光学对中器及圆水准器也进行检验,发现问题及时送仪检站调试,使仪器保持正常状态。(4)在观测时,对接收机号、点名、观测员、观测日期、开关机时间、测前及测后天线高度均作了记录。天线高均量至毫米。2.3 数据处理(一)基线解算采用天宝公司Trimble 4600LS接收机配备的TGO 1.6随机数据处理软件。在基线处理过程中,对一些残差较大和周跳较多的卫星信号作了删除或截取。经处理,所有基线类型均为固定,每条基线的比率、参考变量、RMS都达到要求。平差结果,χ方检测(α=95%)通过。 最弱相邻点的相对点位中误差都小于5cm。全网共有615个闭合环,最大闭合差为0.019m(限差为0.05m),平均全长闭合差为1.365ppm.(二)网平差计算平差仍采用天宝公司Trimble 4600LS 接收机配备的TGO 1.6随机数据处理软件。(E级网和I级导线放在一个网里统计)(1)无约束平差◆点位轴向误差点数分段点位纵轴误差点位横轴误差0.0~0.5CM1541550.5~1.5CM651.5 ~2.5CM00>2.5CM00最大误差0.007m0.007m起点号终点号I1043I1043最小误差0.0010.001起点号终点号GPS35GPS35◆点位误差最优点号:GPS35 点位误差: 0.14cm X误差: 0.1cm Y误差: 0.1cm最弱点号:I1043 点位误差: 0.99cm X误差: 0.7cm Y误差: 0.7cm◆相对误差相对误差起点~终点最佳1/3516084GPS4—GPS125最差1/66172I1696—I1695(2)二维约束平差在无约束平差确定的有效观测量基础上在北京坐标系中进行二维约束平差。平差仍采用天宝公司Trimble 4600LS 接收机配备的TGO1.6随机数据处理软件。把各坐标系下的已知点坐标代入进行解算,总结如下:网点数共133个, 其中约束点13个。◆点位轴向误差点数分段点位纵轴误差点位横轴误差0.0~0.5CM1521500.5~1.5CM791.5~2.5CM11>2.5CM00最大误差0.016m0.0120起点号终点号I1690I1040最小误差0.003m0.003m起点号终点号I1040I1040◆点位误差最弱点点号:I1690点位误差 : 2.0cm X误差: 1.3cm Y误差: 1.2cm最优点点号:I1040点位误差 : 0.42cm X误差: 0.3cm Y误差: 0.3cm◆相对误差相对误差起点~终点最佳1/ 1345910GPS1709—I1039最差1/53594I1078—I1079从对全网的各项精度统计中可知,各项精度均小于限差,达到规程和设计要求。九、四等水准测量1、E级GPS点与另行布设的Ⅰ级导线,合并组成四等水准网。水准网中闭合线路7条,附合线路1条,共8条水准线路。2、四等水准观测采用DNA03电子水准仪和DS3型水准仪配合红黑面尺。3、水准平差采用清华山维平差软件,平差结果:最大闭合差0.0087米,限差0.01681米,最大高程中误差0.002228米。最大点位误差0.00716米,最大点间误差0.00367米,符合《城市测量规范》的要求。十、像控点测量1、本测区总共24条航线,50平方公里正射影像图测区布设像控点223个,其中30平方公里线划图测区布设像控点92个,像控点采用小木桩标志。2、像控点的选刺:像控点均选刺在线状地物交角良好的交点上或影像小于0.2mm的点状地物中心,高程变化较小,在相邻像片上影像清晰便于联测的目标。点位实地的判刺精度为图上0.1mm。当点位高出或低于地面目标时,均量其至地面比高,注至0.1m。3、像控点整饰:像片正面整饰,平高点和高程点均以刺孔为中心,绘7mm直径的圆,平高点用红色、高程点用绿色整饰,点号与高程用分式表示。像片反面整饰用铅笔,略图绘在2cm×2cm的方框内,在方框旁加注点位简要说明,刺孔影像、桩位、略图说明一致。并注明了点号,选刺者、检查者的签名。4、像控点联测:像控点联测采用GPS RTK测量技术。对采用RTK测量技术进行的像控点的平面和高程作了抽样检验,检验结果证明,平面坐标中误差和高程中误差均达到像控点测量的精度要求,完全满足了航空测量内业的加密需要。十、航测内业总结1.空三部分1.1技术要求采用Virtuozo全数字摄影测量工作站,加密软件采用自动空中三角测量(AAT)及光束法平差软件(PAT-B)。1.1相对定向:由计算机自动完成定向,人工干预剔除粗差。当森林地区匹配点稀少时,手工增加匹配点。标准点残余上下视差△q不大于±0.005mm,检查点残余上下视差△q不大于±0.008mm。1.2整体平差:基本定向点平面残余误差一般0.100 m,最大0.195 m;高程残余误差一般0.160 m,最大0.245 m。区域网间公共点平面接边一般0.250m,最大0.336m;高程接边一般0.260m,最大0.407m。1.2完成的工作量本测区加密共分3个区域网进行平差计算,野外平高程点全部作为模型的定向点。1.3质量评定区域网内部平差精度良好,区域网之间进行严格的接边,限差满足设计要求。空三加密精度统计标准点上下视差: RMS = 0.0020定向点残差 测区平面一般(m)平面最大(m)高程一般(m)高程最大(m)芜湖1000_010.0800.1240.0700.121芜湖1000_020.0900.1850.1000.245芜湖1000_030.0700.1720.1500.202区域间误差: 测区平面一般(m)平面最大(m)高程一般(m)高程最大(m)芜湖1000_01-芜湖1000_020.1000.1900.1200.189芜湖1000_02-芜湖1000_030.1100.2150.1600.2592.航测数字化内业测图2.1技术要求在数字摄影测量工作站上将加密成果直接导入建模。内业立体采集时根据影像上地物构像所形成的各自的几何特性和物理特性, 如形状、大小、色调、阴影和相互位置关系等,来识别地物对象范围和性质内容,确定所有地物的轮廓特征。对立体判读有疑问的地物影像加注符号说明,供外业调绘时修改。在最后提交的采集初编图中,测定的点状地物要在其几何位置中心,线状地物连续,面状地物的外围边线连续且使图斑封闭。2.2完成的工作量本项目采用VirtuoZo全数字摄影测量工作站进行数据采集,生成*.XYZ文件,共完成159幅图。2.3质量评定绝对定向残差平面一般0.050m,最大为0.150m;高程残差一般0.100m ,最大0.202m。图幅接边误差平面一般0.150m ,最大0.250m;高程接边误差一般0.100m ,最大0.200m。3.地形图编辑3.1技术要求利用CAD对地形图进行编辑,按照该测区的设计要求对地形图进行层色处理,按照调绘底图处理图面。3.2完成的工作量在CAD中进行159幅地形图编辑十一、成图质量该测区航测数字线划图,经查图员全面检查后,总体质量情况良好,经综合评定该测区159幅图全部合格。对检查中发现的一些错误,线划不匀,衔接不顺,少数电杆漏测、个别名称未注,道路整饰不统一,个别高程错误、少数楼层注记错误等,都责成作业人员现场进行了改正处理,其中野外巡视30幅为总数的18.8%,实地检测8幅为总数的5%,平面误差最大38.6cm,最小误差3.60cm,地物点点位中误差均小于规范要求的50cm,高程误差最大18.2cm,最小2.4cm, 高程中误差均小于15cm, 十二、数字正射影像图的制作作业方法当DEM生产后,可进行正射影像的制作。(1)在批处理中生成多个像对的DOM并对生成的DOM进行检查(变形、拉丝、重叠、划痕)(2)DOM拼接DOM的拼接我们采用适普软件公司的ImageXuite,因为它有很好的影像镶嵌功能,可以生成无缝镶嵌的影像,大大提高了影像(原始影像和正射影像)拼接的质量。(3)DOM修饰、调色成图后用PHOTOSHOP对图幅有划痕、变形的进行修饰、调色。(4)图例整饰在整个区域内,主要道路、河流用0.2mm的实线画出并标注名称;重要单位(如县委、县政府等)在其实地位置进行注记表示。(5)DOM图廓整饰根据项目技术要求不同的数据格式,采用不同的软件进行整饰。即在拼接好的图幅上加图名、地名、图廓、结合表及图内说明文字。(6)DOM数据输出以及打印成图数字正射影像(DOM)制作流程航摄影像数字化创建模型内定向相对定向绝对定向核线重采样、影像匹配 全野外控制成果空中三角测量加密野外控制成果数字高程模型(DEM)(单模型)匹配前预处理影像匹配 匹配编辑DOM输出及打印出图DLG物方导入数字地形图(DLG)调DEMMake模块利用匹配编辑后生成的DEM,进入DEMMake模块后,检查、编辑、裁切DEM,然后导出单模型的DEM自动生成正射影像图(DOM)DOM镶嵌、裁切DOM修饰、调色DOM图幅整饰十二、提供资料成果1、E级GPS控制点和Ⅰ级导线点成果表、点之记;2、1:1000数字化幅地形图一套(DWG电子数据光盘);纸图一套3、彩色正射影像图十套;4、技术设计书、技术总结、检查报告;5、测区图幅结合表一张;芜湖市勘察测绘设计研究院2008年10月25日16
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