马学良

摘要：随着航空摄影测量技术在我国公路测量应用中的快速普及，尤其是在大比例地形图中的应用更加普及，这在一定程度上促进了大比例航测成图技术在城市测绘机构中的应用，推动了多种高新测绘技术的发展。本文以G5京昆高速广元至绵阳段扩容工程为例，分析激光航空摄影测量技术的实施与质量控制重点，旨在减少测绘时间周期并提升影像质量水平。

关键词：高速扩容激光航空摄影测量实施流程质量控制

Implementation and Quality Control of Laser Aerial Photogrammetry in High-Speed Expansion Project

MA Xueliang

（Sichuan Transportation Survey and Design Institute Co.， LTD.， Chengdu， Sichuan Province，610000 China）

Abstract： With the rapid popularization of aerial photogrammetry technology in the application of highway survey in China， especially in the application of large proportion topographic map is more popular， which to a certain extent promotes the application of large proportion aerial mapping technology in urban mapping institutions， and promotes the development of a variety of high-tech mapping technology. Taking the G5 Beijing-Kunming expressway from Guangyuan to Mianyang section expansion project as an example， this paper analyzes the implementation and quality control focus of laser aerial photogrammetry technology， aiming at reducing surveying time cycle and improving image quality level.

KeyWords：High-speed capacity expansion;Laser aerial photogrammetry;Implementation process;The quality control

1项目和地理概况

1.1 项目概况

G5京昆高速广元至绵阳段扩容工程A2标，AK55+000～AK123+817.610主体工程建设里程约68.818公里，特大桥5943米/5座，大、中桥14594米/24座，小桥230米/10座;长隧道3600米/3座，中隧道1826米/3座，特长隧道7302米/2座，短隧道400米/1座;设互通式立交7座，其中一般互通7处。桥隧比48.6%，建安费94.661亿元，设备费1.129亿元。测绘分院负责本项目地形图航测、控制测量、中桩放线、横断面复检等测量工作。

1.2 自然地理概况

项目地处四川盆地东北部丘陵与低山过渡带，近盆地边缘，主要为低山、丘陵地貌，间有河流堆积阶地。地表水体为涪江、嘉陵江水系。季候类型为亚热带湿润气候，其特征为：降雨量大，气候温和，光照充足，四季节气明显，具有暖冬特点，一年中属秋季雨水绵绵，汛期较为集中。此次的扩容工程项目处于扬子准地台西北部川北古中坳陷低缓构造区，属于新华夏排名第3位的沉积地带的川北台凹构造体系。项目的东南方向与川中古隆重的平缓地带相临，西南方面与川中新坳陷低陡地带相接，向向与龙门山台缘褶皱凹陷带毗连。该地段的岩层分布具有一定的沉积韵特点，砂岩颜色为紫红参杂灰绿泥岩且有互层现象，由于受到盆地结构的侵蚀和风化剥蚀，该地区的岩石、泥岩土质较为疏松，大部分砂岩地区被侵蚀转化为悬岩状。

2航空摄影的實施的流程

2.1 航摄前的准备工作

现场需要组织好飞机组、摄影组相关人员待命，只要天气条件具备，立即安排这些工作人员进行设备试飞及试拍摄，将拍摄影像及时进行处理和分析，为后面正式的航空拍摄做好准备。

2.2 航空摄影的实施

准备工作做好后，工作人员在现场等待适合航拍的条件出现，在等待过程中同时对航拍使用的各类硬件进行现场检查与维护，以保证航拍设备状态的为最佳状态，等到天气条件符合航拍时，将各条航线的无人机放飞后进入正式航拍，尽可能在气候条件相似或是选择同一架次的飞机执行航拍工作。

2.3 质量控制与检查

对航拍资料的质量控制和检查主要包括两个方面的内容：

（1）飞行质量控制：航拍的硬件选择高性能的硬件来确保飞行质量的控制。

（2）摄影质量控制

此次进行航拍的天气条件要求天气为晴朗或是少云天气，能见度必须高于2000米，在进行航拍时要求各飞行架次的气象条件要相似。由于雾气天气对航拍数据有很大影响，所以在进行航拍时尽量避开有雾天气。

对于最终提交的航拍影像资料必须要求影片摄取像素清晰，通过影像可以准确辨认出被拍地貌地物，能够提供精准地物轮廓的绘出图，相邻地界的地物色影像基本一致，拍摄出来的图像色调和效果也能够达到基本均匀和一致。

3 航飞数据采集流程及像控点布设

3.1 航飞数据采集流程

此次数据采集使用的是中测瑞格扫描鹰HS-1600激光雷达系统，通过现场踏勘及附近控制点的位置情况最终确定起飞场地，最终完成项目数据采集。

3.3.1 GPS基站架设情况

全测区共一段，均匀选取4个GPS控制点架设基站，其中两个个作解算点另外两个作检查备用点使用。各基站间相互距离不超过30公里，基站静态观测采样间隔本次设定为1s，截止角为15度，并在起飞前10分钟开机、降落后10分钟关机。

3.3.2 航飞数据采集

航飞数据采集经过5个架次完成，有效架次5个，参数设定如下表1所示。

根据基本要求，本项目飞行高度分为修压1100m和1300m，相对航高最小390，最大760，航间距为350m，飞行速度100km/h，照片拍摄时间间隔为3s[1]。为保证激光点云密度，扫描频率设定为50khz。影像航向重叠度为65%-86%，旁向重叠度37%-63%，地面分辨率为0.036m-0.070m[2]。

本摄区航飞工作进展顺利，所得影像完整清晰，航摄的精度指标满足要求。最终提交的航摄所有数据均符合设计规范的要求，可提供数据处理使用。

3.2 像控点布设

像控点的布设宜提前布设，后续补充。选刺执行CH/Z  3004-2010《低空数字航空摄影测量外业规范》;像控点的测量执行CH/T2009-2010《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》，高程采用GPS拟合高程[3]。

（1）像控点布设：飞机飞行航向以5-6条基线进行布置，旁边方向的航向以逐条航线的方式来布置。控点布设时，要充分考虑布点成图的范围控制，在各个测试线内接头处注意不要留有漏洞[4]。

（2）检查点布设：进行检查点布设时，严格按照一个区域网内布点要大于2个的要求，进行点位选择时要满足成图条件，以航向及旁向区域内重叠的5-6片为范围，以此来保证各相邻的片区最终成图清晰[5]。像控点宜采用十字形标志。

（3）像控点的点位和目标要求

① 像控点的位置尽量选择地物的线状交点处、拐角顶点及或是大于0.2mm的中心摄像点，选点的交角要求良好。针对有电杆、弯型地物或是移动地物的像控点选择，点状目标大于0.2mm的影像不允许选择为像控点。

② 要选择一些变化不明显的地方进行控点，对于狭沟通、尖山顶或是变化急剧的斜坡这些地点不做像控点的选择。

③ 当像控点与基准面不在同一平面时，应标注比高，量注至0.1m;当点位周围不等高时，应标注比高量注的位置。如：接收机放在房角时，像控点的高程应是房角的高程（平面位置应是房角外角的位置），外业需注明房高到0.1m，计算时只需减掉接收机天线的高度即可。

④ 像控点刺点目标的影像必须清晰、明显。

⑤要符合GPS观测的基本条件：在像控点选择时，选择那些安装接收设备与操作较为方面的地方，空间具备视野开阔，附近无大面积水面，也没有遮挡的地方。

同时像控点的临近区域不允许存在强烈干扰的卫生信号接收器等，尽量远离有大功率无线电发身的设备，例如微波站或电视台等，要求控点距离与这些干扰设备必须大于200米，而高压输电线路的控点距离必须大于50米。

⑥ 航拍影像要求要有远景和近景资料，与最终航拍资料一起提交;同时也要符合后面空三加密工序准确量测。

4像片调绘与补测

采用综合判读调绘法，即先在室内进行判读调绘，然后再进行野外检核、调查和定性环节，最后一步在室内进行清绘整饰的一种方式[6]。由于航片的现实性较好，空三解算后可以生产DSM，加上机载激光雷达扫描点云数据的叠加，所以树高、房屋层数、以及个别稀林里的道路可由内业判断;线路性质、道路名称、道路材质、村庄注记等由外业调绘。影像模糊、被影像和地物遮盖的地物，应在外业实地补测。

调绘工作要严格按照“走到、看到、问到、绘准”的原则进行，不允许随意定性或是任意标绘。

外业调绘后清绘要求选择红、黑、兰、三种颜色。

红色：用来表示道路、地类界的独立地物或是片外的多种标注和自由图边线等。

黑色：用来表示地物、各种道路、桥梁、附属设施及地貌、植被等物类的符号、地理名称注记等。

兰色：用水涯线、单线沟渠及宽度来注记、河流流向、干沟、水井、泉、输水槽、水系名称等。

5 摄影质量控制措施及重点

（1）飞行质量控制措施。

导航：机载激光雷达技术主要通过激光技术和GPS技术、惯性导航系统中的数据采集技术，以GPS导航系统为平台，全面检查 GPS导航仪在工作时的状态，确保飞机飞行不会受到卫星失锁导致GPS导航无效的现象。

（2）摄影质量控制措施。

通过飞行管理系统的相关软件对飞行进行控制，以此确保飞行过程中的数据准确。

摄影天气控制：严格掌握摄影天气。原则上航摄必须在晴天碧空，能见度良好时进行。

曝光参数的选用：曝光参数的选择必须结合飞行高度、当日气象条件、太阳角度等数据来计算，确保航拍资料的质量。

（3）飞行航拍结合返回后，工作人员通过改造管理软件，对收集的各个点数据进行技术处理，对飞行航拍的飞行质量及时评价，如果发现航线不合格要马上安排进行补飞。对于飞行航拍的影像数据质量进行重点评价，无问题后进行妥善保存，并将这些影像資料送交到基地数据处理中心，于次日将这些影片资料和数据质量检验报告送交现场人员，以便及时修改作业方案。

（4）质量控制重点

误差的来源很多，为提高数据需注意以下两点。

①GPS同步观测时应选在空旷地段，避开高压线路和电磁辐射。由于测区位于峡谷中，两边都是高山和密集的树林。架站点尽量选在有一定高度的地方如房顶和山坡。另外，增大采样截止角、加装多路径效应抑制片都能提高观测质量;

② 解算过程中也应对各项参数进行调整，以寻找最适合参数。解算过程中遇到的各项反应精度的图标数据都应仔细分析多次试验，以得到最佳数据。另外，由于测区南端高山地段高程落差较大，单条左右航迹两端的数据误差会增加，可适当删除。计算出来的成果还需要到现场复核检测精度，以确定测量数据是否合格。

参考文献

[1]周明，邱凌云.无人机技术在线路边坡病害巡查中的研究与应用[J].测绘地理信息，2018，43（4）：62-64.

[2]丁旭.大面积、高效率倾斜摄影解决方案[J].中国建设信息化，2018（1）：23-25.

[3]文超.无人机航摄系统的推广及无人机航空加密摄影测量编辑技术[J].自动化与仪器仪表，2018（8）：160-163.

[4]何创国.无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用[J].西部资源，2021（1）：156-157，161.

[5]张永杰，路海锋，王伟结，潘军杰.免像控无人机航测技术在航道测绘中的应用[J].中国水运.航道科技，2021（1）：77-80.

[6]朱青. 无人机测量技术在地形测量及制图方面应用分析[D].唐山：华北理工大学，2020.

1331501186203