倪 峰，鄒秀瓊，李傳方

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

攝影測(cè)量大比例尺地形圖測(cè)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(cè)繪工程院，湖北 武漢 430074；2.湖北省航測(cè)遙感院，湖北 武漢 430074）

隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，大比例尺地形圖測(cè)繪廣泛采用航測(cè)的方法成圖。對(duì)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(cè)粗差超限、高程中誤差超限、高程檢測(cè)粗差超限、間距中誤差超限、間距檢測(cè)粗差超限等進(jìn)行了分析和處理；并對(duì)其進(jìn)行了修改，以提高工作效率，保證測(cè)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(cè)量技術(shù)的日益發(fā)展和數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的不斷完善，航空攝影測(cè)量大比例尺地形圖測(cè)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(duì)多個(gè)項(xiàng)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(duì)航空攝影測(cè)量大比例尺地形圖測(cè)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(cè)常見精度問題有平面中誤差超限、平面檢測(cè)粗差超限、高程中誤差超限、高程檢測(cè)粗差超限、間距中誤差超限、間距檢測(cè)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(diǎn)的坐標(biāo)值；再根據(jù)圖上坐標(biāo)與采集的坐標(biāo)差值，計(jì)算點(diǎn)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(shí)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(shí)圖根控制點(diǎn)存在系統(tǒng)誤差或粗差；檢測(cè)圖根控制點(diǎn)，確保外業(yè)采集點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

3）內(nèi)業(yè)成圖時(shí)，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(shí)超限。此時(shí)，應(yīng)檢查像控點(diǎn)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(duì)定向與絕對(duì)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(shí)，超描（超出像控點(diǎn)控制范圍）測(cè)圖也會(huì)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(cè)超描部分。

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

1.2 平面檢測(cè)粗差超限

《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》規(guī)定[4]：粗差率≤5%[5]表明，測(cè)圖過程中允許存在粗差，但當(dāng)粗差率＞5%時(shí)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(cuò)誤等。檢測(cè)相鄰地物的間距，可查出此類錯(cuò)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(cuò)層房屋投影變形導(dǎo)致的分割錯(cuò)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(cè)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(yàn)判斷，錯(cuò)誤較多。

1.3 高程中誤差超限

1）檢測(cè)采用的圖根控制點(diǎn)存在系統(tǒng)誤差或粗差、儀器高量取錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致高程中誤差超限。此類檢測(cè)點(diǎn)誤差具有系統(tǒng)性，即誤差大小相似、符號(hào)一致，應(yīng)重新核查。另外，內(nèi)業(yè)測(cè)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(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差[6]，從而導(dǎo)致高程中誤差超限，此時(shí)應(yīng)換人重測(cè)。

2）立體模型扭曲、變形。其表現(xiàn)為在局部小范圍內(nèi)（一個(gè)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(shì)，且平面中誤差較大；此時(shí)應(yīng)考慮重新建模、測(cè)圖。

3）地物、地貌發(fā)生變化。測(cè)圖周期內(nèi)，道路翻修、場(chǎng)地平整等都會(huì)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(shí)更新、進(jìn)行修補(bǔ)測(cè)。

1.4 高程檢測(cè)粗差超限

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

2）內(nèi)業(yè)測(cè)圖未切準(zhǔn)模型也會(huì)使高程值粗差超限。

1.5 間距中誤差與間距檢測(cè)粗差超限

1）平面點(diǎn)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(duì)接近限差的間距進(jìn)行復(fù)查；必要時(shí)應(yīng)對(duì)超過中誤差的間距誤差全部復(fù)核。

2）間距檢測(cè)粗差超限，原因與平面粗差超限類似，處理方法也相似。同時(shí)，采集精度不高也會(huì)引起粗差超限，此時(shí)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(duì)HD測(cè)區(qū)1∶500抽樣檢查結(jié)果進(jìn)行了分析（表1）。測(cè)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(cè)粗差超限9幅、高程檢測(cè)粗差超限6幅，間距檢測(cè)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(píng)定為 “批不合格”?，F(xiàn)以****7721號(hào)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(jì)表/m

表2 ****7721平面精度統(tǒng)計(jì)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(jì)）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(diǎn)由于漏測(cè)陽臺(tái)導(dǎo)致粗差（原圖中漏測(cè)陽臺(tái)），603點(diǎn)沒有進(jìn)行屋檐改正，實(shí)測(cè)房角在房屋內(nèi)部，可通過巡視發(fā)現(xiàn)問題并修改。631點(diǎn)電桿、632點(diǎn)路標(biāo)未作偏心改正，點(diǎn)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(duì)關(guān)系就能發(fā)現(xiàn)問題并改正。圖2中605點(diǎn)為檢測(cè)的陽臺(tái)角（原圖中漏測(cè)陽臺(tái)）與6051點(diǎn)對(duì)稱，可通過巡視發(fā)現(xiàn)問題并修改。609、612、613、606點(diǎn)由于屋檐改正不當(dāng)（其中606點(diǎn)應(yīng)與6061點(diǎn)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(cè)、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(jì)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(jì)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(jì)；而在實(shí)際工作中須重新抽樣檢查，并進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)。

4 精度問題處理方法

航空攝影測(cè)量大比例尺地形圖測(cè)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(yàn)，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(gè)測(cè)區(qū)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，本文提出以下避免調(diào)繪數(shù)學(xué)精度出錯(cuò)的方法：

1）開始調(diào)繪前，對(duì)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(cuò)、漏。

2）內(nèi)業(yè)采集時(shí)，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(duì)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(dú)存放在一個(gè)規(guī)定數(shù)據(jù)層。內(nèi)業(yè)編輯時(shí)，對(duì)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(cuò)誤。

3）利用相鄰不需進(jìn)行屋檐改正的地物的相對(duì)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(dú)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(duì)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(cè)距儀垂直放置在地面照準(zhǔn)屋檐，通過手持測(cè)距儀的移動(dòng)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(shí)地量測(cè)。

7）建筑物附近沒有其他條件時(shí)，測(cè)量建筑物長(zhǎng)寬，對(duì)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(shí)測(cè)。

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(huì)法或全野外測(cè)圖的方法進(jìn)行修補(bǔ)測(cè)[9]。

5 結(jié) 語

本文針對(duì)航空攝影測(cè)量大比例尺地形圖測(cè)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(gè)項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)繁瑣、普遍的影響成果質(zhì)量的各個(gè)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(shí)際工作中具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義，有效地提高了測(cè)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(cè)量控制測(cè)量規(guī)范[S].

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

[3] 孫富余,郝飛,邢文靜.航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集及精度分析[J].人民長(zhǎng)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(píng)定方法研究[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào),2015(4)：20-23

[5] GB/T 24356-2009.測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收[S].

[6] 王樹根.攝影測(cè)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(cè)繪,2008,24(4)：21-24

[8] CJJ/T 8-2011.城市測(cè)量規(guī)范[S].

[9] 胡景海,鐘生偉.城市大比例尺航測(cè)成圖質(zhì)量評(píng)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(jí)工程師，研究方向?yàn)闇y(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢查與驗(yàn)收。

2016-05-05。