方玉球

一、概述

全数字摄影测量技术经过20多年的发展，已进入实用化阶段，目前我国有相当一部分测绘单位陆续引进了全数字摄影测量系统,并逐步形成生产能力。安徽省水利水电勘测设计院于2005年引进全数字摄影测量系统，至今已完成了多项大型工程地形图测量。本文以青弋江分洪道工程地形图测量为实例，浅谈航空摄影测量技术在水利工程测量中的应用。

二、工程要求及航测影像资料概况

青弋江分洪道工程位于安徽省芜湖市境内，工程呈带状分布，长约80km，宽约3km。要求测量1∶2000带状地形图，在工程枢纽地方测量1∶1000工点图。测区为平原圩区，房屋树木较多，河流水塘密集，宜于冬季拍摄。2008年12月采用UltraCamX航摄相机在测区上空由南向北和由西北向东南两个方向分13条航线拍摄了547张1∶16000彩色航片。像幅尺寸为193mm×295mm，地面分辨率为0.12m，航片影像清晰，地物地貌易分辨。航片航向重叠绝大部分大于60%，旁向重叠大于30%。

三、像片控制点内业布置和外业采集刺绘

在此次工程地形图测量中，测量单位事先在航片上共布设了189个像控点。在像控点布设方案上采用沿飞机航向方向间隔3～4条基线布设1个平高点，沿旁向间隔1条基线布设1个平高点。而像控点布设在航向3片重叠范围内；若上下相邻航线公用,则还布设在旁向6片或5片重叠范围内。布设的所有像控点距像片边缘都大于1.5cm，且像控点选在旁向重叠中线附近，当离开方位线距离小于4.5cm时，则上下相邻航线都分别布点。当旁向重叠过小，上下相邻航线的像控点不能公用时，也分别布点。若遇到像主点、标准点位落水，但落水范围的大小和位置不影响模型连接时，可视为正常布点；否则应进行全野外布点。当所有像控点都在内业布置好后再进行外业采集和刺绘。

由于事先已在航区内做好了14个C级GPS控制点，并都接测了四等水准。根据已有控制资料，把WGS-84坐标系与测区内的大地坐标系进行坐标转换，转换参数采用七参数内业点校正，经外业检查，其精度满足航测像控点精度要求。并采用S86型RTK来采集像控点平面坐标和高程。根据内业布设的像控点与野外实地查看位置相比较，选择明确辨认的位置来刺点。刺点误差和刺孔直径都不大于0.1mm。像控点一般选在高程变化较小、近于直角且又水平的线状地物的交点或地物拐角上，如道路交叉点、围墙或平台的拐角点等，只有少数点位刺在平房顶拐角上。所有像控点在现场绘制了点位略图。为便于在内业处理时方便辨别所刺点位，还用数码相机现场拍照刺点位置。像控点点位刺孔都由第二人在实地进行全面检查。

四、自动空中三角测量、数字地形图测绘及其外业调绘

在空中三角测量中，选用的是VirtuoZo-AAT空三平差软件来进行。自动空三量测（AATM）模块除半自动量测控制点及调点之外，其他所有作业（包括选取加密点、加密点转点、相对定向、模型连接等）都可自动完成。采用PAT-B光束法平差程序进行区域网整体平差。因为航片是用UCX数码相机拍摄的，不需要进行内定向操作。模型连接较差（选用解析测图仪联机空中三角测量加密模式）均符合下列公式要求：

式中：ΔS——平面位置较差（m）；

ΔZ——高程较差（m）；

f——航摄仪焦距（mm）；

m——像片比例尺分母；

b——像片基线长度（mm）。

在航片的调点过程中由于进行人工干预比较多，人为因素程度比较大，该过程进行的质量控制结果如表1。

而加密点相对于最近的像控点在图上的中误差，平面均小于0.40mm，高程均小于0.24 m。平差过程中选取均匀分布像控点，而对于控制点不符值都及时到外业进行复测检查。

在数字地形图测绘中，VirtuoZo全数字摄影测量系统是利用计算机代替解析测图仪，用数字影像代替模拟像片，用数字光标代替光学光标，直接在计算机上按解析测图仪的作业方法进行数字测图。地形图高程采用全注记。地形图等高距为0.5m，测绘的等高线是用测标切准模型描绘。对地形、地物要素进行采集时，测标中心准确切准地形地表、地物外轮廓，地物平面位置图误差小于±0.6mm，高程注记点的高程误差小于±0.14m，图幅等高线高程误差小于±0.17m。

在数字地形图测绘完后及时进行了外业调绘。先从VirtuoZo中生成DXF格式的不带符号数字线划图进行内业初步编辑，套合正射影像图打印输出白纸图，再进行野外调绘。外业调绘采用南方S86型GPS-RTK1+2作业模式。外业调绘、补测和检查同步进行。在野外调绘图时，以实地为准，配合正射影像图来现场修改线划图。补绘航内漏测无影像、无法定性及难以准确判读的地物，如高压线杆（电压数）、通讯线、各种地下管道、地下光缆等，以及线路、管道、水工建筑物参数、行政区划界线等。在外业调绘过程中,现场采集了2000多个明显地物的平面坐标和高程点与地形图上绘制点进行比较：平面坐标的平均较差约为0.15m，最大较差为0.3m，而有70%的高程点较差小于0.1m,有5%的高程点较差大于0.3m，有的甚至达到0.6m。分析原因是：大部分是由于在内业制图过程中切取点位不合理造成的，少数点切取到地面植被上。当外业调绘图完后，从VirtuoZo中生成DXF格式的不带符号数字线划图，结合野外调绘图进行符号化编辑，分幅接边并进行图廓整饰。最后采用南方cass6.1制图软件进行地形图编辑。

表1 质量控制表

五、经验和体会

1.就航测地形图精度来看，平面位置成图精度比较高，可以满足大比例尺成图的要求，但是高程精度相对比较差，主要是切取高程点时选取位置不合理，分不清地面地物及其他一些原因造成的。但随着3S技术的不断发展，航测的高程精度将可以满足各种大比例尺成图的要求。

2.当前的水利工程制图工作主要还是通过外业人员在野外直接采集坐标点进行绘制。而数字摄影测量只要内业测图,外业调绘，可减少大量野外工作，提高劳动效率，减少劳动强度。同时可以将大量的外业测量工作移到室内完成，成图速度快且成本低，不受气候和季节的限制。

3.对于小面积地区地形测量，当前还是常规测量占有优势。但对于大面积水利工程建设地形测量，如山区水库库区、河流及其大型水利枢纽工程等，航空摄影测量技术就能发挥它的绝对优势