1、 第七讲第七讲 外业像控点布设与测量方法外业像控点布设与测量方法2022-5-211西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心概述： 9世纪中叶至今， 摄影测量经历了模拟摄影测 量、 解析摄影测量和数字摄影测量 3 个发展阶段， 以其他测量技术无法比拟的优势广泛应用于各个行 业。 摄影测量的关键在于几何定位和影像解析， 为 了实现被摄物体大小、 形状和空间位置的正确显 示， 需要布设必要的影像控制点， 对受到干涉的影 像进行正射校正， 获得无差异性的正射投影。 而控 制点的布设位置、 布设密度和精度受到地形、 应用 对象等影响， 这就要求人们对摄影测量外业的控制 测量有一个系
2、统、 科学的认识和理解。2022-5-212西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心1 1 摄影测量外业控制测量摄影测量外业控制测量 概念： 摄影测量外业控制测量是在测区内测定用于内 业几何定位的影像控制点的平面位置和高程值， 是 内业影像解析和测图的基础， 主要目的：计算待 求点的平面位置、 高程和相片外方位元素， 达到影 像和实际地物的正射投影。 地位：在数字摄影测量发展阶 段， 影像的获取和解析全部实现数字化， 外业控制 测量的重要性尤为显著。影像所包含的空间信息是 以灰度值矩阵来表示的， 为了达到影像的正确匹配 和无差异重叠， 需要对影像进行高精度的正射投影 校正和
3、影像灰度阈值分析， 以便将灰度矩阵进行最 小误差匹配和数字型数据显示。 为了获取相同基准 的影像数据， 必须通过控制测量方法建立基准转换 系统， 而控制点的布设位置、 布设精度和布设密度 都会影响基准的转换精度1。2022-5-213西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心2 2 外业控制点的布设外业控制点的布设 外业控制点的选择和布设直接关系到影像的最 终匹配精度， 所以遵从控制点的布设原则、 保证控 制点的布设密度、 选择合适的控制点位是外业控制 点布设的几个基本要求。 2.1 控制点布设原则 控制点的选择和布设不仅和布设方案有关， 还 要考虑影像成图、 误差改正等对控
4、制点的具体点位 要求， 所以应遵循以下原则： 2022-5-214西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心一是影像控制点的目 标影像应清晰易判读； 二是为了减弱和消除投影差 对影像匹配结果的影响， 控制点 的位置距离影像边 缘应11.5 cm； 三是控制点的实地选择应避免受 到阴影、 相似地物的影响；四是控制点要与周边地 物形成一定的灰度反差， 易于进行影 像判读和识别 控制点； 五是控制点的位置要便于测量， 若选用 GPS进行点位测量， 需要远离大片水域、 电视塔、 通信线路等， 以免发生电磁干扰2。2022-5-215西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术
5、研发中心2.2、像控点的布点方式 采用航线两端及中间均隔一或两条航线布设平高点的方法。此方法既能保证成图精度， 又能减少外业工作量。具体布点方式如下图所示：2.3、像控点的选点 像控点应该选择在航摄像片上影像清晰、目标明显的像点，实地选点时，也应考虑侧视相机是否会被遮挡。对于弧形地物、阴影、狭窄沟头、水系、高程急剧变化的斜坡、圆山顶、跟地面有明显高差的房角、围墙角等以及航摄后有可能变迁的地方，均不应当做选择目标。（1）适合用作像控点的有：A、路上的车实线以及斑马线的角 B、目标清晰的道路交角C、篮球场上的实线 D、草地角D、草地角 2022-5-216西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学
6、无人机技术研发中心总则：所选的像控点必须是在航片上能够辨认清晰的，没有遮挡的目标。（2）目标成像不清晰、与周围环境色差小、与地面有明显高差的目标，会影像空三内业的刺点误差，因此均不能用作像控点。如下面几个例子所示： 与水面有高差，不能作为像控点 颜色相近，航片上不易辨认，不能作为像控点 与地面有高差，不能作为像控点总则，凡是可能引起刺点误差的，均不应选作像控点。 因实际情况中航摄区域未必都有合适的像控点，为提高刺点精度，保证成图精度，应在航摄前采用刷油漆的方式提前布置像控点标志。标志可刷成“L”型或“十”型。布置成“十”型时，应在十字中心加喷直径为5cm的圆点，以提高刺点精度。如下图所示： “
7、十”字型布点 “L”型布点2022-5-217西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心预览预览2022-5-218西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心3 3、像控点的测量、像控点的测量像控点的测量主要采用“ GPS RTK ”的方法。31、坐标系的校正因为GPS测量结果使用的是WGS-84坐标系统，如项目要求测量成果使用其他坐标系统，则需要在观测之前进行坐标系校正，求出WGS-84坐标系与目标坐标系之间的转换关系。校正方法： a、首先要有至少5个目标坐标系的基础控制点坐标数据，其中4个用作校正，1个用于校正后的检验。注意已知点最好要分布在整个作业区域
8、的边缘，能控制整个区域，一定要避免已知点的线形分布。 b、在电子手簿上输入已知控制点的坐标，并把GPS流动站接收机架在已知点上，测得WGS-84的坐标数据。2022-5-219西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心c、根据已知点的已知坐标数据和WGS-84坐标系的坐标数据，计算七参数，求得两坐标系之间的转换关系。d、检查一下水平残差和垂直残差的数值，看其是否满足项目的测量精度要求，参差应不超过2 cm。检校没问题之后才可以进行下一步作业。3.2、野外观测的技术要求：a、两次观测，每次采集30个历元，采样间隔1秒。b、 接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机或手机；雷
9、雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电。c、 两次观测成果需野外比对结果，比对值为两次初始化采集的最后一个历元的空间坐标，较差依照平面较差不超过5cm，大地高较差不超过5cm的精度标准执行；不符合要求时，加测一次；如果三次各不相同，则在其它时间段重新观测。d、每日观测结束后，应及时将数据从GPS接收机转存到计算机上，确保观测数据不丢失，并拷贝备份由专人保管。2022-5-2110西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心 3.3外业控制点的施测总结 摄影测量控制点的野外施测是一项完整的测量 任务， 需要进行实际勘探和测量。 测量工作必须遵 循 “从整体到局部， 先控制后碎部
10、” 的原则进行实 际勘探、 点位选择、 埋石标记、 空间位置测量等工 作。 控制点分为平高控制点、 平面控制点和高程控 制点三类， 同样野外施测工作分为平面位置测量和 高程测量。 传统施测方法通过布设导线、 水准测量 获得点位平面位置和高程， 施测精度要满足 GB/T 79312008 1500 11 000 12 000 地形图航空摄 影测量外业规范所规定精度要求3， 如导线距离 3 500 mm， 导线边数不超过 12 条， 水平角测回 数为 DJ2-1 个， DJ6-2 个， 导线闭合差 0.5 mm， 方 位角闭合差24姨 n 。 GPS 技术是利用导航卫星进行实时定位和导航 的空间系
11、统， 可以为用户提供精确的空间位置信 息， 目前已在各个领域得到了广泛应用。 采用 GPS 网静态定位、 GPS-RTK 定位等方法， 可以获得不 同精度要求的三维点位信息4-52022-5-2111西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心对于影像控制点来 说， 影像涵盖面积的数据信息一般都比较多， 传统 控制点的施测方法会受到各种因素的影响而造成数 据获取精度和效率上的影响， 而 GPS 技术受地形影 响小， 控制点间无须通视， 能够同时获取三维点位 信息， 并且能够减小积累误差， 操作简便， 测量结 果精度完全能够满足要求， 是外业控制测量的一种 最合理的测量手段6-7。4 4 结论结论 摄影测量外业控制点的选择和施测， 直接关系 到影像匹配和正射投影精度。 按照规范和影像应用 精度要求， 设计控制点布设方案， 合理选择地面控 制点位置， 并采用有效的测量手段对控制点空间位 置进行测定， 以保证外业控制点三维坐标的准确获 取。 目前， 摄影测量为了满足更多方面的应用， 在 控制点选择和布设等方面都应进行合理的改变和修 正， 还需要进一步探讨和研究。 2022-5-2112西安科技大学无人机技术研发中心西安科技大学无人机技术研发中心2022-5-2113
