倪 峰，鄒秀瓊，李傳方

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074；2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074）

攝影測量大比例尺地形圖測繪的數(shù)學(xué)精度研究

倪 峰1，鄒秀瓊2，李傳方2

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074；2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074）

隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展，大比例尺地形圖測繪廣泛采用航測的方法成圖。對在生產(chǎn)過程中，影響成果質(zhì)量的問題：平面中誤差超限、平面檢測粗差超限、高程中誤差超限、高程檢測粗差超限、間距中誤差超限、間距檢測粗差超限等進(jìn)行了分析和處理；并對其進(jìn)行了修改，以提高工作效率，保證測繪產(chǎn)品的成果質(zhì)量。

中誤差；粗差；問題分析；數(shù)據(jù)處理

隨著航空攝影測量技術(shù)的日益發(fā)展和數(shù)字測圖技術(shù)的不斷完善，航空攝影測量大比例尺地形圖測繪在數(shù)字城市、國土、規(guī)劃等部門得到廣泛應(yīng)用。通過對多個項目的檢查發(fā)現(xiàn)普遍存在難以達(dá)到地形圖精度的問題，因此本文對航空攝影測量大比例尺地形圖測繪常見精度問題和處理方法進(jìn)行了研究。

1 常見問題及修改方案

大比例尺地形圖修補(bǔ)測常見精度問題有平面中誤差超限、平面檢測粗差超限、高程中誤差超限、高程檢測粗差超限、間距中誤差超限、間距檢測粗差超限等。

1.1 平面中誤差超限

檢查方法是先采集明顯地物點的坐標(biāo)值；再根據(jù)圖上坐標(biāo)與采集的坐標(biāo)差值，計算點位中誤差。若坐標(biāo)分量差值中存在系統(tǒng)誤差，則中誤差很可能超限。其原因及處理辦法為：

1）外業(yè)采集時采用的坐標(biāo)系與成圖坐標(biāo)系不一致；檢查坐標(biāo)系的一致性。

2）外業(yè)采集時圖根控制點存在系統(tǒng)誤差或粗差；檢測圖根控制點，確保外業(yè)采集點的準(zhǔn)確性。

3）內(nèi)業(yè)成圖時，空三加密存在誤差或粗差導(dǎo)致立體模型扭曲、變形；平面、高程中誤差可能同時超限。此時，應(yīng)檢查像控點成果的正確性[1]、空三加密成果的可靠性[2]、建模過程中相對定向與絕對定向的準(zhǔn)確性[3]。此環(huán)節(jié)出問題需重新建模，并重新采集模型范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。

4）內(nèi)業(yè)采集時，超描（超出像控點控制范圍）測圖也會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致平面中誤差超限。該情況出現(xiàn)在模型外圍，應(yīng)變換模型檢查，重測超描部分。

5）隨機(jī)誤差中，分割不當(dāng)、取舍不合理、觀測沒照準(zhǔn)、線（面）狀地物連線錯誤、獨立地物與附近點混淆，屋檐改正精度不夠，都會引起粗差率超限或平面中誤差超限。

1.2 平面檢測粗差超限

《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》規(guī)定[4]：粗差率≤5%[5]表明，測圖過程中允許存在粗差，但當(dāng)粗差率＞5%時應(yīng)查明原因并進(jìn)行修正。粗差產(chǎn)生的原因，除了系統(tǒng)誤差（平面中誤差超限），主要有分割不當(dāng)、遺漏、變化、屋檐改正錯誤等。檢測相鄰地物的間距，可查出此類錯誤。

1）分割不當(dāng)，主要是由于航攝影像遮擋、陰影等產(chǎn)生的錯層房屋投影變形導(dǎo)致的分割錯漏；可通過巡視、全野外數(shù)據(jù)采集進(jìn)行檢查、修改。

2）房檐改正不準(zhǔn)確，大比例尺測圖要求進(jìn)行房檐改正。房檐改正一般要求以滴水線為基準(zhǔn)，現(xiàn)在建筑物大多看不清滴水線，房檐改正僅憑作業(yè)人員經(jīng)驗判斷，錯誤較多。

1.3 高程中誤差超限

1）檢測采用的圖根控制點存在系統(tǒng)誤差或粗差、儀器高量取錯誤都可能導(dǎo)致高程中誤差超限。此類檢測點誤差具有系統(tǒng)性，即誤差大小相似、符號一致，應(yīng)重新核查。另外，內(nèi)業(yè)測圖人員的工作習(xí)慣（有人習(xí)慣切浮、有人習(xí)慣切沉）也會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差[6]，從而導(dǎo)致高程中誤差超限，此時應(yīng)換人重測。

2）立體模型扭曲、變形。其表現(xiàn)為在局部小范圍內(nèi)（一個立體模型中心部位）出現(xiàn)高程值異常，存在向模型中心遞增（遞減）趨勢，且平面中誤差較大；此時應(yīng)考慮重新建模、測圖。

3）地物、地貌發(fā)生變化。測圖周期內(nèi)，道路翻修、場地平整等都會引起高程中誤差超限，此類誤差具有集中性、區(qū)域性，粗差集中在某一條路上或某一區(qū)域內(nèi)；應(yīng)及時更新、進(jìn)行修補(bǔ)測。

1.4 高程檢測粗差超限

1）全野外采集時，棱鏡高、RTK桿高變化沒有及時更改可能導(dǎo)致少數(shù)點的高程值粗差超限。這類誤差具有隨機(jī)性，應(yīng)檢查測量方法是否正確[7]。

2）內(nèi)業(yè)測圖未切準(zhǔn)模型也會使高程值粗差超限。

1.5 間距中誤差與間距檢測粗差超限

1）平面點采集精度和屋檐改正精度決定了間距誤差的大小。間距中誤差超限，應(yīng)對接近限差的間距進(jìn)行復(fù)查；必要時應(yīng)對超過中誤差的間距誤差全部復(fù)核。

2）間距檢測粗差超限，原因與平面粗差超限類似，處理方法也相似。同時，采集精度不高也會引起粗差超限，此時可考慮在誤差范圍內(nèi)采用各改一半的方法進(jìn)行修改。

2 案例介紹

本文對HD測區(qū)1∶500抽樣檢查結(jié)果進(jìn)行了分析（表1）。測區(qū)面積為10 km2，共160幅圖，本次抽樣選取13幅，其中平面中誤差超限4幅、平面檢測粗差超限9幅、高程檢測粗差超限6幅，間距檢測粗差超限10幅，去掉粗差間距中誤差、高程中誤差不超限。

由表1可知，整體質(zhì)量評定為 “批不合格”?，F(xiàn)以****7721號圖為例（表2）分析原因，并確定處理方案。

表1 HD區(qū)1∶500檢查結(jié)果統(tǒng)計表/m

表2 ****7721平面精度統(tǒng)計表/m

由表1、2可知，平面粗差率為2/29（取2倍中誤差為限差）大于5%，剔除粗差（粗差不參與精度統(tǒng)計）后平面中誤差為0.262，大于中誤差限差±0.25[8]。

結(jié)合圖形分析：圖1中601點由于漏測陽臺導(dǎo)致粗差（原圖中漏測陽臺），603點沒有進(jìn)行屋檐改正，實測房角在房屋內(nèi)部，可通過巡視發(fā)現(xiàn)問題并修改。631點電桿、632點路標(biāo)未作偏心改正，點位誤差較大、間距誤差超限，通過檢查間距誤差或地物的相對關(guān)系就能發(fā)現(xiàn)問題并改正。圖2中605點為檢測的陽臺角（原圖中漏測陽臺）與6051點對稱，可通過巡視發(fā)現(xiàn)問題并修改。609、612、613、606點由于屋檐改正不當(dāng)（其中606點應(yīng)與6061點齊），導(dǎo)致粗差，通過檢查間距誤差可發(fā)現(xiàn)問題。

圖1 漏測、屋檐、偏心改正示例

圖2 巡視、間距檢查示例

表3 整改后的誤差統(tǒng)計表/m

3 精度分析

消除粗差和修改大于中誤差的誤差值后，圖形整體精度有了很大提高，平面中誤差為0.158，小于限差±0.25，滿足設(shè)計要求，見表3。本例為了論述方便，在消除粗差和誤差較大值后，直接進(jìn)行精度統(tǒng)計；而在實際工作中須重新抽樣檢查，并進(jìn)行精度統(tǒng)計。

4 精度問題處理方法

航空攝影測量大比例尺地形圖測繪的數(shù)學(xué)精度不容易控制，誤差主要來源是外業(yè)調(diào)繪屋檐改正部分，僅憑作業(yè)人員的經(jīng)驗，有太多不確定的人為因素。因此，減少屋檐改正誤差，就能較容易地控制大比例尺地形圖精度。根據(jù)多個測區(qū)生產(chǎn)經(jīng)驗，本文提出以下避免調(diào)繪數(shù)學(xué)精度出錯的方法：

1）開始調(diào)繪前，對內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行外業(yè)抽樣檢查，確保內(nèi)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)符合外業(yè)調(diào)繪精度要求，減少錯、漏。

2）內(nèi)業(yè)采集時，一般要求采集建筑物的外圍形狀，為了便于外業(yè)精度檢核，對于女兒墻和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集可看見的墻角必須采集，并單獨存放在一個規(guī)定數(shù)據(jù)層。內(nèi)業(yè)編輯時，對調(diào)繪的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，可大批量減少外業(yè)調(diào)繪錯誤。

3）利用相鄰不需進(jìn)行屋檐改正的地物的相對關(guān)系進(jìn)行屋檐改正，如城郊民宅房屋門面一般都是整齊劃一的，可以沒有屋檐改正的房屋和圍墻數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)確定門面的屋檐改正，不僅方便快捷，而且準(zhǔn)確度高。

4）單位和工廠中大型建筑的屋檐改正特別困難，可以充分利用內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的獨立地物、內(nèi)部道路邊線、花壇、圍墻、電桿、相鄰建筑物的邊線的相對距離來進(jìn)行屋檐改正。

5）低矮建筑物沒有滴水線的屋檐改正，可運(yùn)用手持測距儀垂直放置在地面照準(zhǔn)屋檐，通過手持測距儀的移動確定滴水線位置。

6）建筑物的分割，有屋檐改正的必須進(jìn)行地面實地量測。

7）建筑物附近沒有其他條件時，測量建筑物長寬，對屋檐改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，若精度超限，只能采用全站儀野外實測。

8）影像遮擋、內(nèi)業(yè)無法定位的地物（井蓋、消防栓等）及局部更新，可采用交會法或全野外測圖的方法進(jìn)行修補(bǔ)測[9]。

5 結(jié) 語

本文針對航空攝影測量大比例尺地形圖測繪工作中存在的平面精度、高程精度、間距誤差等質(zhì)量問題進(jìn)行了研究。通過總結(jié)多個項目的實際經(jīng)驗，對繁瑣、普遍的影響成果質(zhì)量的各個環(huán)節(jié)、要素進(jìn)行了分析，并提出了具體解決方法。這些方法在實際工作中具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義，有效地提高了測繪產(chǎn)品的成果質(zhì)量和工作效率。

[1] CH/T 3006-2011.數(shù)字航空攝影測量控制測量規(guī)范[S].

[2] GB/T 23236-2009.數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范[S].

[3] 孫富余,郝飛,邢文靜.航空攝影測量數(shù)據(jù)采集及精度分析[J].人民長江,2007(10)：30-31

[4] 王佑武,馬增翼,劉旺生.數(shù)字地形圖質(zhì)量評定方法研究[J].甘肅科學(xué)學(xué)報,2015(4)：20-23

[5] GB/T 24356-2009.測繪成果質(zhì)量檢查與驗收[S].

[6] 王樹根.攝影測量原理與應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社,2009：59-60

[7] 鐘高飛,陳艷平,黃升平.淺論城市1∶500數(shù)字地形圖的檢查[J].地礦測繪,2008,24(4)：21-24

[8] CJJ/T 8-2011.城市測量規(guī)范[S].

[9] 胡景海,鐘生偉.城市大比例尺航測成圖質(zhì)量評定[J].地理空間信息,2008,6(1)：121-123

P231

：B

：1672-4623（2016）11-0091-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.11.032

倪峰，高級工程師，研究方向為測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢查與驗收。

2016-05-05。