淺談谷歌地圖在陳舊航片像片像控點(diǎn)測(cè)量中的應(yīng)用

張進(jìn)

【摘 要】本文通過(guò)實(shí)例說(shuō)明了谷歌地圖在陳舊航片像控點(diǎn)測(cè)量中的應(yīng)用，對(duì)其作業(yè)流程、像控點(diǎn)的選擇要求以及具體作業(yè)過(guò)程逐一進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】像控點(diǎn)；全球重力場(chǎng)模型；坐標(biāo)系統(tǒng)

0 引言

雖然攝影測(cè)量以其快速高效的特點(diǎn)在大面積的地形圖測(cè)繪中得到了廣泛的應(yīng)用，但是攝影測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是影像采集，這一環(huán)節(jié)受到的制約因素多，如成本費(fèi)用大、天氣條件要求高、空域申請(qǐng)時(shí)間長(zhǎng)，因此一個(gè)地區(qū)航攝影像采集后，相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)再重新采集航攝影像，特別是我國(guó)西南地區(qū)受天氣和地方經(jīng)濟(jì)情況的影響，20世紀(jì)60年代和70年代的航攝影像資料都未進(jìn)行更新。當(dāng)工程項(xiàng)目位于航攝影像時(shí)相陳舊的地區(qū)時(shí)，航測(cè)外業(yè)像片控制測(cè)量中，像片控制點(diǎn)判刺難度將非常大，這就提出了如何快速準(zhǔn)確判刺像控點(diǎn)的問(wèn)題，下面就談?wù)勎覀兊慕鉀Q方法。

1 解決方法

1.1 作業(yè)流程

1）根據(jù)測(cè)區(qū)范圍圖計(jì)算所在的1/1萬(wàn)地形圖號(hào)，將測(cè)區(qū)范圍展繪到1/1萬(wàn)地形圖上，根據(jù)此圖到測(cè)繪地理信息局收集航片資料；

2）在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上分別打開掃描航攝影像和谷歌地圖，在像控點(diǎn)選擇區(qū)域內(nèi)逐個(gè)選擇航攝影像和谷歌地圖上滿足像控點(diǎn)要求的同名點(diǎn)并標(biāo)注，完成后將谷歌地圖改名存盤，如XKD.kml；

3）按文本方式打開像控點(diǎn).kml文件，提取像控點(diǎn)的經(jīng)緯度，并在谷歌地圖上讀取各點(diǎn)的高程；

4）坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

5）像控點(diǎn)概略成果計(jì)算；

6）坐標(biāo)高程轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算；

7）像控點(diǎn)實(shí)地判刺與RTK像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)。

1.2 像控點(diǎn)的選擇要求

1.2.1 觀測(cè)條件要求

1）視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不宜大于15°；

2）遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等），其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳送通道，其距離不應(yīng)小于50m；

3）附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件（如大型建筑物）；

4）選站時(shí)應(yīng)盡可能使測(cè)站附近的局部環(huán)境（地形、地貌、植被等）與周圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。

1.2.2 位置要求

1）像控點(diǎn)的目標(biāo)，易于判讀；

2）布設(shè)的像片控制點(diǎn)應(yīng)能公用；

3）像控點(diǎn)距像片邊緣不應(yīng)小于1cm；

4）像控點(diǎn)距像片的各類標(biāo)志不應(yīng)小于1mm；

5）像控點(diǎn)應(yīng)能控制整個(gè)測(cè)區(qū)，每個(gè)相對(duì)像控點(diǎn)的控制范圍：航向和旁向均不小于像幅的1/3。

2 案例分析

2.1 資料收集

某工程測(cè)區(qū)面積約14km2，成圖比例尺為1：2000，經(jīng)計(jì)算測(cè)區(qū)與所在1/1萬(wàn)圖幅的關(guān)系如圖1所示，根據(jù)圖1到測(cè)繪地理信息局查詢得知測(cè)區(qū)范圍包括兩條航線共四個(gè)像對(duì)，其中一條航線三個(gè)像對(duì)4張像片，另一條航線一個(gè)像對(duì)2張像片。

2.2 像控點(diǎn)選定

通過(guò)航片和谷歌地圖認(rèn)真細(xì)致的比對(duì)選定11個(gè)像控點(diǎn)，點(diǎn)位分布情況如圖2。

以像控點(diǎn)PG01在谷歌地圖和航片上的影像如圖3、圖4為例說(shuō)明一下它他們的區(qū)別。從圖3、圖4比較可得知兩影像有表1所列的差異。

2.3 像控點(diǎn)成果導(dǎo)出

像控點(diǎn)選點(diǎn)完成后打開像控點(diǎn).kml文件得到像控點(diǎn)的經(jīng)緯度，在谷歌地圖上讀得HEGM2008高程，成果見表2。

將表2的成果轉(zhuǎn)換為以度分秒為單位的經(jīng)緯度，并根據(jù)全球重力場(chǎng)模型EGM2008算出各點(diǎn)的高程異常和大地高。經(jīng)計(jì)算成果見表3。

2.4 坐標(biāo)系設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)區(qū)范圍圖可知測(cè)區(qū)大地經(jīng)度在102°10′23″～102°13′20″之間，平均經(jīng)度為102°11′52″，高程在1450m～1650m之間，平均高程為1550m，由于WGS84大地坐標(biāo)系與2000國(guó)家大地坐標(biāo)系相差甚微，因此根據(jù)“國(guó)家測(cè)繪局啟用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系公告（2008年第2號(hào)）2008-7-15”問(wèn)的要求，采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的橢球參數(shù)，選定中央子午線為102°12′，邊長(zhǎng)歸化面高程為1550m（大地高1517m）的高斯投影坐標(biāo)作為本工程的獨(dú)立坐標(biāo)系。邊長(zhǎng)變形值計(jì)算：

（1）高斯投影變形計(jì)算

測(cè)區(qū)左端和測(cè)區(qū)右端Y坐標(biāo)-500000后最大絕對(duì)值約為2660m，因此有：

（3）邊長(zhǎng)變形之和

？駐S和=？駐S高斯+？駐S高程=-15.6 mm/km～15.8mm/km

因此整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)邊長(zhǎng)變形值均不大于《城市測(cè)量規(guī)范》CJJ/T 8-2011規(guī)定的25mm/km要求。

2.5 獨(dú)立坐標(biāo)系像控點(diǎn)成果計(jì)算

根據(jù)獨(dú)立坐標(biāo)系的定義計(jì)算像控點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算成果見表4。

2.6 坐標(biāo)高程轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算

2.6.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

從工程獨(dú)立坐標(biāo)系的定義可知要將2000國(guó)家坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)分帶高斯坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為工程獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)，應(yīng)經(jīng)過(guò)高斯換帶計(jì)算，將標(biāo)準(zhǔn)分帶高斯坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為102°12′中央子午線高斯坐標(biāo)，再放大到指定高程面上。其轉(zhuǎn)換公式如下。

當(dāng)測(cè)區(qū)有高程點(diǎn)時(shí)，應(yīng)比較高程點(diǎn)高程與該點(diǎn)HEGM2008的差值，并根據(jù)此差值將所有點(diǎn)的HEGM2008換算到與已知高程點(diǎn)的系統(tǒng)一致高程值。

2.7 像控點(diǎn)實(shí)地判刺與RTK像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)。

在已知點(diǎn)上架設(shè)設(shè)RTK基準(zhǔn)站，設(shè)定好投影中央子午線和已知點(diǎn)成果，連接好流動(dòng)站，將流動(dòng)站移到其它已知點(diǎn)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)值與已知值較差符合規(guī)范要求時(shí)就開始進(jìn)行像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)。

在RTK指示下將流動(dòng)站移動(dòng)到室內(nèi)選定的像控點(diǎn)成果附近，認(rèn)真對(duì)照實(shí)地與谷歌地圖的影像，判定無(wú)誤后即可觀測(cè)，觀測(cè)要求按《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)規(guī)范》CH/T2009-2010執(zhí)行。

2.8 像控點(diǎn)實(shí)測(cè)成果與谷歌成果比較

像控點(diǎn)實(shí)測(cè)成果與谷歌地圖成果比較結(jié)果見表5。

2.9 像控點(diǎn)實(shí)測(cè)高程計(jì)算

采用EGM2008全球重力場(chǎng)模型，通過(guò)各像控點(diǎn)和已知點(diǎn)的經(jīng)緯度計(jì)算出各自的高程，成果見表6。

表中DG01為已知點(diǎn)，該點(diǎn)1985國(guó)家高程基準(zhǔn)成果為1503.869，與EGM2008高程1504.389的差值為-0.52m，因此將表6中的高程減去0.52m就得到1985國(guó)家高程基準(zhǔn)成果，再將此高程與測(cè)區(qū)擬合模型計(jì)算的高程比較可說(shuō)明EGM2008高程的精度情況，比較結(jié)果見表7。

從表7中高程較差最大為0.454m，說(shuō)明本測(cè)區(qū)EGM2008高程修正后基本上可滿足規(guī)范規(guī)定的1：2000測(cè)圖的像控點(diǎn)高程精度。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證谷歌地圖在陳舊航攝影像的外業(yè)控制中能夠起到以下的作用。

1）可以在室內(nèi)較為準(zhǔn)確地確定像控點(diǎn)；

2）可以根據(jù)室內(nèi)得到的像控點(diǎn)成果，在RTK的指示下迅速準(zhǔn)確地到達(dá)指定位置；

3）大大減小了外業(yè)判讀難度；

4）可以將實(shí)測(cè)的像控點(diǎn)成果導(dǎo)入谷歌地圖檢查刺點(diǎn)的正確性。

[責(zé)任編輯：王楠]