摄影测量大比例尺地形图测绘的数学精度研究
来源：《地理空间信息》2016 年11 月第14 卷第11 期
作者：倪 峰，邹秀琼，李传方
摘要 随着现代测绘技术的发展，大比例尺地形图测绘广泛采用航测的方法成图。对在生产过程中，影响成果质量的问题：平面中误差超限、平面检测粗差超限、高程中误差超限、高程检测粗差超限、间距中误差超限、间距检测粗差超限等进行了分析和处理;并对其进行了修改，以提高工作效率，保证测绘产品的成果质量。
随着航空摄影测量技术的日益发展和数字测图技术的不断完善，航空摄影测量大比例尺地形图测绘在数字城市、国土、规划等部门得到广泛应用。通过对多个项目的检查发现普遍存在难以达到地形图精度的问题，因此本文对航空摄影测量大比例尺地形图测绘常见精度问题和处理方法进行了研究。
大比例尺地形图修补测常见精度问题有平面中误差超限、平面检测粗差超限、高程中误差超限、高程检测粗差超限、间距中误差超限、间距检测粗差超限等。
1.1 平面中误差超限
检查方法是先采集明显地物点的坐标值;再根据图上坐标与采集的坐标差值，计算点位中误差。若坐标分量差值中存在系统误差，则中误差很可能超限。其原因及处理办法为：
1)外业采集时采用的坐标系与成图坐标系不一致;检查坐标系的一致性。
2)外业采集时图根控制点存在系统误差或粗差;检测图根控制点，确保外业采集点的准确性。
3)内业成图时，空三加密存在误差或粗差导致立体模型扭曲、变形;平面、高程中误差可能同时超限。此时，应检查像控点成果的正确性[1]、空三加密成果的可靠性[2]、建模过程中相对定向与绝对定向的准确性[3]。此环节出问题需重新建模，并重新采集模型范围内的数据。
4)内业采集时，超描(超出像控点控制范围)测图也会产生系统误差，导致平面中误差超限。该情况出现在模型外围，应变换模型检查，重测超描部分。
5)随机误差中，分割不当、取舍不合理、观测没
照准、线(面)状地物连线错误、独立地物与附近点混淆，屋檐改正精度不够，都会引起粗差率超限或平面中误差超限。
1.2 平面检测粗差超限
《测绘成果质量检查与验收》规定[4] ：粗差率≤ 5%[5] 表明，测图过程中允许存在粗差，但当粗差率> 5% 时应查明原因并进行修正。粗差产生的原因，除了系统误差(平面中误差超限)，主要有分割不当、遗漏、变化、屋檐改正错误等。检测相邻地物的间距，可查出此类错误。
1)分割不当，主要是由于航摄影像遮挡、阴影等产生的错层房屋投影变形导致的分割错漏;可通过巡视、全野外数据采集进行检查、修改。
2)房檐改正不准确，大比例尺测图要求进行房檐改正。房檐改正一般要求以滴水线为基准，现在建筑物大多看不清滴水线，房檐改正仅凭作业人员经验判断，错误较多。
1.3 高程中误差超限
1)检测采用的图根控制点存在系统误差或粗差、仪器高量取错误都可能导致高程中误差超限。此类检测点误差具有系统性，即误差大小相似、符号一致，应重新核查。另外，内业测图人员的工作习惯(有人习惯切浮、有人习惯切沉)也会产生系统误差[6]，从而导致高程中误差超限，此时应换人重测。
2)立体模型扭曲、变形。其表现为在局部小范围内(一个立体模型中心部位)出现高程值异常，存在向模型中心递增(递减)趋势，且平面中误差较大;此时应考虑重新建模、测图。
3)地物、地貌发生变化。测图周期内，道路翻修、场地平整等都会引起高程中误差超限，此类误差具有集中性、区域性，粗差集中在某一条路上或某一区域内;应及时更新、进行修补测。
1.4 高程检测粗差超限
1)全野外采集时，棱镜高、RTK 杆高变化没有及时更改可能导致少数点的高程值粗差超限。这类误差具有随机性，应检查测量方法是否正确[7]。
2)内业测图未切准模型也会使高程值粗差超限。
1.5 间距中误差与间距检测粗差超限
1)平面点采集精度和屋檐改正精度决定了间距误差的大小。间距中误差超限，应对接近限差的间距进行复查;必要时应对超过中误差的间距误差全部复核。
2)间距检测粗差超限，原因与平面粗差超限类似，处理方法也相似。同时，采集精度不高也会引起粗差超限，此时可考虑在误差范围内采用各改一半的方法进行修改。
本文对HD 测区1 ∶ 500 抽样检查结果进行了分析(表1)。测区面积为10 km2，共160 幅图，本次抽样选取13 幅，其中平面中误差超限4 幅、平面检测粗差超限9 幅、高程检测粗差超限6 幅，间距检测粗差超限10 幅，去掉粗差间距中误差、高程中误差不超限。
由表 1 可知，整体质量评定为“ 批不合格”。现以****7721 号图为例(表2)分析原因，并确定处理方案。
由表1、2 可知，平面粗差率为2/29(取2 倍中误差为限差)大于5%，剔除粗差(粗差不参与精度统计)后平面中误差为0.262，大于中误差限差±0.25[8]。
结合图形分析：图1 中601 点由于漏测阳台导致粗差(原图中漏测阳台)，603 点没有进行屋檐改正，实测房角在房屋内部，可通过巡视发现问题并修改。631 点电杆、632 点路标未作偏心改正，点位误差较大、间距误差超限，通过检查间距误差或地物的相对关系就能发现问题并改正。图2 中605 点为检测的阳台角(原图中漏测阳台)与6051 点对称，可通过巡视发现问题并修改。609、612、613、606 点由于屋檐改正不当(其中606 点应与6061 点齐)，导致粗差，通过检查间距误差可发现问题。
消除粗差和修改大于中误差的误差值后，图形整体精度有了很大提高，平面中误差为0.158，小于限差±0.25，满足设计要求，见表3。本例为了论述方便，在消除粗差和误差较大值后，直接进行精度统计;而在实际工作中须重新抽样检查，并进行精度统计。
航空摄影测量大比例尺地形图测绘的数学精度不容易控制，误差主要来源是外业调绘屋檐改正部分，仅凭作业人员的经验，有太多不确定的人为因素。因此，减少屋檐改正误差，就能较容易地控制大比例尺地形图精度。根据多个测区生产经验，本文提出以下避免调绘数学精度出错的方法：
1)开始调绘前，对内业数据进行外业抽样检查，确保内业生产数据符合外业调绘精度要求，减少错、漏。
2)内业采集时，一般要求采集建筑物的外围形状，为了便于外业精度检核，对于女儿墙和内业数据采集可看见的墙角必须采集，并单独存放在一个规定数据层。内业编辑时，对调绘的数据进行检核，可大批量减少外业调绘错误。
3)利用相邻不需进行屋檐改正的地物的相对关系进行屋檐改正，如城郊民宅房屋门面一般都是整齐划一的，可以没有屋檐改正的房屋和围墙数据为基准确定门面的屋檐改正，不仅方便快捷，而且准确度高。
4)单位和工厂中大型建筑的屋檐改正特别困难，可以充分利用内业采集数据准确的独立地物、内部道路边线、花坛、围墙、电杆、相邻建筑物的边线的相对距离来进行屋檐改正。
5)低矮建筑物没有滴水线的屋檐改正，可运用手持测距仪垂直放置在地面照准屋檐，通过手持测距仪的移动确定滴水线位置。
6)建筑物的分割，有屋檐改正的必须进行地面实地量测。
7)建筑物附近没有其他条件时，测量建筑物长宽，对屋檐改正后的数据进行检核，若精度超限，只能采用全站仪野外实测。
8)影像遮挡、内业无法定位的地物(井盖、消防栓等)及局部更新，可采用交会法或全野外测图的方法进行修补测[9]。
本文针对航空摄影测量大比例尺地形图测绘工作中存在的平面精度、高程精度、间距误差等质量问题进行了研究。通过总结多个项目的实际经验，对繁琐、普遍的影响成果质量的各个环节、要素进行了分析，并提出了具体解决方法。这些方法在实际工作中具有现实的指导意义，有效地提高了测绘产品的成果质量和工作效率。
参考文献
[1] CH/T 3006-2011. 数字航空摄影测量控制测量规范[S].
[2] GB/T 23236-2009. 数字航空摄影测量空中三角测量规范[S].
[3] 孙富余, 郝飞, 邢文静. 航空摄影测量数据采集及精度分析[J].人民长,2007(10):30-31
[4] 王佑武, 马增翼, 刘旺生. 数字地形图质量评定方法研究[J].甘肃科学学报,2015(4):20-23
[5] GB/T 24356-2009. 测绘成果质量检查与验收[S].
[6] 王树根. 摄影测量原理与应用[M]. 武汉: 武汉大学出版社,2009:59-60
[7] 钟高飞, 陈艳平, 黄升平. 浅论城市1 ∶ 500 数字地形图的检查[J]. 地矿测绘,2008,24(4):21-24
[8] CJJ/T 8-2011. 城市测量规范[S].
[9] 胡景海, 钟生伟. 城市大比例尺航测成图质量评定[J]. 地理空间信,2008,6(1):121-123
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