航空摄影测量在机场建设测量中的应用

航空摄影测量在机场建设测量中的应用

谢阿祺

湖南省地质灾害调查监测所

【摘要】根据机场建设的前期规划设计需求，可通过航空摄影测量技术进行大比例尺地形图测绘，数字摄影测量是以数字影像为基础，经过电脑的分析、加工，获取数字图形和数字影像信息的摄影测量技术。本文对航空摄影测量在机场建设测量中的应用作出了分析。

关键词：航空摄影测量、机场建设、应用、测量

1.引言

航空测量指从空中由飞机等航空器拍摄地面像片。为了能够在专用设备上制作出三维模型，对其进行测量，摄影时飞机应按设计的航线往返平行飞行进行拍摄，以取得具有一定重叠度的航空像片。按摄影机物镜主光轴相对于地表的垂直度，可将其划分成接近式航拍与倾斜式航拍。近距垂直航空摄影是为了进行摄影测量。航空摄影测量是一种以航拍照片为基础进行地图绘制的新技术，与传统的地图技术相比较，不但可以在室外进行大量的野外观测，而且速度快，精度均匀，成本低，不受气候和四季的制约。本文以某市机场为例，对航空摄影测量在机场建设中的应用进行讨论。

2.航空摄影测量在机场建设测量中的应用

2.1测区地理概况

该机场位于某市，地处北回归线以北，处于东经107度28′至108度36′，北纬20度36′~22度22′。它的东与钦州市相邻，南部与北部湾相邻，东兴市（县级市）毗邻越南广宁省。它的西面是宁明县，北面是扶绥县，北面是南宁市的邕宁区，大陆沿海地区有584公里的沿海地区，边界200多公里。测区面积16平方公里，地势为山地，测区海拔约42公尺。

2.2测绘基准及成图标准

（1）坐标系统

1:1000地形图采用国家2000坐标系，中央子午线为108°00′00″。

（2）高程系统和基本等高距

高程系统采用1985年黄海高程系统，基本等高距为1m。（3）基本等高距：1:1000地形图平地、丘陵地等高距为1米，山地、高山地为2.0米；本项目等高距为1m。。

（4）数据格式

地形图数据以AutoCAD2004版的DWG格式存放，图形数据的存储以整个区域为单位。

2.3航空摄影

（1）测区分区与航线规划

①摄区划分

分区内地形高差不应大于1/4相对航高；在能够确保航线的直线型前提下，分区应尽量划大；当地面高差突变或有特殊要求时，分区界线可以破图廓划分。分区摄影基准面的高度（h基），以分区内具代表性的高点平均高程（h高）与低点平均高程（h低）之和的二分之一求得。

②航线布设方向

航线是沿东西方向的。在特殊情况下，还可以按照地图的方向和专业的绘图要求进行；一般的航拍路线应该与图廓线相平行。在有些条件下，线路必须沿着地图的中轴线进行；根据专业的绘图需求，根据具体的地貌情况进行线路铺设。

③航摄范围覆盖

摄区的界限范围：超过摄区界限的范围不能低于2条基准。侧面的覆盖通常不低于摄影范围的50%，最少不低于图像的35%。

④视项目的实际状况，确定图像的交迭程度、侧向交迭程度。该工程的航线交迭程度应在70%以上，侧面交迭程度不得低于50%。

该工程使用了大江4 RTK无人驾驶飞机进行拍摄。在照相测绘技术规程的基础上，将各区域的地貌情况、地图等高距离、基高比对、费用、效益、效益等因素综合起来，得出4 cm的地表分辨率。

（2）航空摄影航高确定数码航空摄影的地面分辨率（GSD）取决于飞行高度，如图所示：

通过飞控软件自动计算，本次相对飞行高度如下表：

（3）选取像控点

平面像片的控制点是一个整体的分区网络，各平面控制点都是平高的。分区网络按照轮廓线进行有序地分割，尽量使网格的形状为长方形或长方形。根据成图精度、航摄数据和系统错误的处理，决定了地区网络规模和图像控制点间距。

根据实地考察，在视野开阔，远离大功率无线电发射源的地方，其距离不得小于100m，离高压输电线路距离不小于50m，附近没有强烈干扰卫星信号接收物体，选取像控点。

本项目像控点均用白石灰和油漆制作标志，像控点以XK顺序号编号，点号为XK1至XK142。点位均布设在山顶和路边。

2.3像片控制测量

（1）在相邻的全国水平或较高的控制区，像片平高控制点（平面）的误差不大于0.05公尺。

（2）像片平高程控制点（高度）在邻近水平面或三角形面的高度中，其偏差不大于1 m的基础等高距离（基础等高距离为1 m）。

像片控制点测量前应组织对基础控制点进行踏勘及成果资料收集。像控点的野外施测采用RTK方法测量。

利用RTK测量像控点，网络RTK测量技术要求按照下表规定执行。

2.5空中三角测量

采用 Inpho全数三位空间三位密码算法进行空中三角测量，获得加密点成果。

采用IMU/DGPS辅助空三：在应用像控地球座标进行区域网络的综合平差时，将 IMU/DGPS的六个外部角要素纳入平差中，并利用该方法对其进行定位。

（1）限制调整的航空三角形加密的准确性和各个限制条件符合以下条件：

A、相对定向，在连结点和下视差之间的偏差不超过1/3个像素，在连接点处的上边和下边的视差最多不超过2/3个像素，对于特殊的数据和区域，可以降低0.5个百分点。根据以下的公式，来确定模模型连接较差限值：

ΔS≤0.06××10-³Δz≤0.04××10-³

式中：ΔS--平面位置较差（m）、ΔZ--高程较差（m）、--像片比例尺分母、--航摄仪焦距（mm）、b--像片基线长度（mm）

数字航摄影像模型连接较差限值按一般取上式相应计算值的1/2。

B、绝对（大地）定向后，定向点残差、多余控制点（检查点）不符值与公共点限差应满足下表（《低空数字摄影测量内业规范》CH/Z_3003-2010》）的规定。

（2）飞行三角网的工作方法是半机械化的，而控制点量测则是手工的。

（3）在完成局部网络的加密之后，应进行边缘处理。地区网络之间的公用点接线，其水平和高度之差应小于航空三角法的精确和不同限制，以中间数为最终的数值。

（4）三个密码的调校结果必须经过现场核查，确认为下一步的工作。

（5）航空三角测绘结果的递交形式必须符合全数字摄影测量技术标准。

2.6全数字摄影测图

采用全数字摄影测量技术制图，根据现有数据和图像对地形进行地形要素的测绘，注意采集时点状、线状地物靠点、靠线，面状地物封面。DXF格式的最终制图文档。图形的轮廓点座标保持在两个小数点后。

资料应分层收集和存储；在输出 DXF时，要特别留意选用对应的输出图谱。

根据 GB/T 13923-2006 《基础地理信息要素分类与代码》，对各地区的地貌元素进行了收集。

通过对三维建模数据的分析，采用内业定位，外业定性的原则，立体模型中地物轮廓全部或部分可见的，用测标中心切准地物外轮廓和定位点采集，做到不变形、不移位、不遗漏。

对线形元素进行绘制时，要注重采集点的密度，保证其曲线的弯曲和弯曲程度。各元素不可相互交叉或反复收集。在收集有向线元素（例如，陡坡）时，线条标记应该指向高度相对较低的一边。

有向点状要素按两点有向点采集。第一个圆心是元素的位置，而标记元素的方位是次要的。

遇到有位置重合的元素，按照优先级（（如境界与单线河，先采集单线河；道路与地类界，先采集道路），在进行资料的编辑时，采用复制方式产生有关元素（如境界线、地类界），以确保各层次资料的完整性。复制的元素具有相应的编码。

在地面上，两个像对之间的边界差不超过两个平面上的相位差。等值线的边界差值不超过1个基本等高程；平地和丘陵地，如果两个基点的等高线间隔低于地面边界的限制，则应按照地面边界限制的要求进行。

2.7外业调绘

外业调绘以拍摄的时间为依据。新增道路，大面积小区，标志性建筑，以调整的日期为依据。调绘技术是采用内业三维地图的回放或回放图像，对现场进行定性分析，采用红线宽度不超过0.2 mm的红色笔清绘制在回放图上，以便内部电脑进行编辑。

2.8成果验收

参照《数字产品检查验收规定和质量评定》GB/T18316-2008和《测绘成果质量检查与验收》GB/T24356-2009标准，由甲方组织进行。

3.结束语

随着科技的飞速发展，各个领域的技术也随之发生了变化，航空摄影技术作为一门涉及多个领域、多个领域的综合技术，对摄影技术发展的依赖程度很高。在目前采用高分辨率航拍技术的情况下，对国家地形进行大比例尺的地形图绘制已普遍实现。将航空摄影技术应用于机场建设测量中，可以使测绘结果更准确，减少人力及物力的投入，加快测量速度，具有非常广阔的应用前景。

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