像控點測量的主要方法

A. 高解析度衛星影像GPS像控點資料庫建設研究

潘振祥

（河南省國土資源廳信息中心 鄭州 450016）

摘 要：通過對 SPOT 5_2.5 m 高解析度衛星影像數據校正採用的各類控制資料的分析，闡述了 GPS 像控點資料庫建設的必要性，通過對像控點的選取、外業施測、精度評價及 GPS 像控點資料庫建設等論述，提出了選用 GPS 控制點作為 SPOT5_2.5 m 高解析度衛星影像數據校正控制資料，可保證影像校正精度、節省時間和減少投資。

關鍵詞：衛星遙感 控制點 影像校正 資料庫

0 引 言

隨著信息技術的快速發展，衛星遙感技術得到了突破性進展，特別是 2002 年 5 月 4 日法國SPOT 5 號地球遙感衛星進入預定軌道，極大地促進了各應用行業的科技進步和管理水平。高解析度衛星遙感在國土資源調查評價、土地利用動態監測、土地更新調查以及大中比例尺地形圖測繪等方面已取得顯著成績。

針對 SPOT 5_2.5 m 高解析度衛星影像數據，其幾何校正主要採用睜悄鎮二維多項式和三維數字微分糾正兩種模型，採用的校正控制資料主要有 1∶1 萬或更大比例尺數字柵格地形圖（DRG）、土地利用數字柵格圖（LUDRG）等。筆者通過相關研究，認為高解析度衛星影像數據的校正控制資料選用像控點更合適。針對這一思路，項目組進行了一系列探討和研究，並基於 MapGIS 平台建立了河南省部分地區 GPS 像控點資料庫，為今後相關工作的開展奠定了基礎。

1 現 狀

目前，各種解析度衛星影像校正基本上都是參照「滿足」相關精度要求的地形圖、數字柵格地形圖或土地利用數字柵格圖等，針對 SPOT 5_2.5 m 數字正射影像圖的製作，國土資源部地籍司專門制定了《SPOT 5_2.5 m 數字正射影像圖製作技術規定》，明確規定 SPOT 5_2.5 m 數字正射影像圖要「以 1∶1 萬（或更大比例尺）數字柵格地形圖、土地利用數字柵格圖或高精度外業控制點為控制資料」，筆者通過近年相關工作，認為目前採用的校正控制資料，尤其在河南省存在以下問題。

1.1 河南全省現有 1∶1 萬地形圖尚未全覆蓋，地形圖精度存在差異，現勢性差

覆蓋河南省的 1∶1 萬地形圖共計 6565 幅，而目前成圖僅 5600 余幅，尚有約 15% 未成圖。已有地形圖大部分是 20 世紀 60～80 年代分別由測繪部門、地礦測繪單位和煤田地質測繪單位施測，成圖精度存在差異，且由於紙圖變形，經部分抽查，個別地形圖公里格網連線與圖上公運戚里網十字點的實際偏悉粗差達 1～3 mm，極個別超過 3 mm，如果拿這些地形圖作為控制資料對 SPOT5_2.5 m 高解析度衛星影像進行校正，其校正精度難以滿足規范要求；其次，已有地形圖距今已三四十年，局部地表要素早已面目全非，尋找同名地物點較困難，即使是更新過的地形圖，也僅僅對主要地物如主要道路、建制鎮以上居民地等進行更新，其他大部分地物、等高線等均沿用原圖。

1.2 土地利用現狀圖（資料庫）難以滿足精度要求

河南省土地利用現狀調查於 20 世紀 80 年代末起步，90 年代中期結束，調查方法基本上採用 1∶1 萬航空影像平面圖或 1∶3.5 萬彩紅外航片放大片及 1∶1 萬地形圖進行外業調繪，然後進行室內轉繪及面積量算、平差等，所有過程均人工操作，受各種因素干擾，成圖質量差別較大，如果用土地利用現狀圖（資料庫）作為控制資料校正 SPOT 5_2.5 m 高解析度衛星影像數據，其校正精度難以滿足規范要求。

2 像控點選取

本次試驗研究涉及河南省平頂山、許昌、漯河三市的八景 SPOT 5 衛星影像和覆蓋試驗區的1∶5 萬比例尺的 DEM，共選取影像校正控制點 152 個。

像控點選取原則是點位分布相對均勻，特徵明顯，交通便利，數量足夠，盡可能在全色光譜上選取，盡量避開高壓線、大面積水域等。

為提高外業測量效率及精度，選取像控點後，將選取的像控點製作成便於攜帶和保存的「像控點外業測量成果表」，分別記錄像控點編號、點位及放大的示意圖、WGS84、1954 北京、1980年西安三套坐標和點位說明等，作為建立 GPS 像控點圖形圖像資料庫的基礎數據。

3 像控點外業施測

像控點外業測量採用附合路線法，各像控點平均間距約 13 km，順序號前加「P」的點位表示本次測量的像控點，前面加「C」的為 C 級 GPS 控制網點，像控點與 C 級點共同組成 GPS 控制網（圖 1）。

圖1 像控點及所參照的 C 級 GPS 控制點分布示意圖

本次 GPS 控制測量利用河南省大地控制數據 C 級 GPS 控制網點成果的三套數據（分別為WGS 84、1954 北京和 1980 年西安坐標）作為起算數據，依據《全球定位系統（GPS）測量規范》，採用靜態方式同步進行觀測，三台套 GPS 接收機為一組，觀測時段長度為 45 分鍾，衛星高度角≥ 15°，有效觀測衛星總數≥ 4 個，作業員現場填寫外業測量記錄表，並採用數碼攝影和點之記的方式詳細描述像控點點位情況。測量數據採用南方測繪軟體進行基線解算及平差處理並進行高程擬合，分別解算出校正控制點基於三套坐標系統的三套數據和擬合高程，本次 152 個像控點的平面位置最弱點點位中誤差為 6.8 cm，高程擬合內符合精度 0.321 m，成果精度符合規范要求。

4 影像數據處理和 DOM 製作

影像數據處理主要包括影像的配准、融合、正射糾正、鑲嵌和 1∶1 萬正射影像圖（DOM）的製作等。由於本次採用 SPOT 5_2.5 m 衛星影像是單景多光譜數據與全色數據同步接收的，其圖形的幾何相關性較好，多光譜數據與全色配准難度小、精度高，因此採用相對配準的方法。在影像數據融合時，考慮到獲取完整項目區的數據接收時段不同，空中雲霧干擾以及地面光線不均勻等因素，造成景與景之間存在差別，在數據融合前對數據進行了線性拉伸、紋理增強等預處理，使整景圖像亮度適中、紋理清晰、細節突出，以提高目視解譯精度。圖像融合處理主要採用了最基本的乘積組合演算法直接對兩種空間解析度的遙感數據進行融合，融合後圖像則採用直方圖調整、USM 銳化、彩色平衡、色度飽和度調整和反差增強手段，以使整景圖像色彩真實均勻、明暗程度適中、清晰，增強專題信息，特別是加強紋理信息。

遙感影像正射糾正是採用專業遙感影像處理軟體 ERDAS 中的 LPS 正射模塊進行的。本次糾正採用 SPOT 5 物理模型，控制點均勻分布於整景影像，每景 25 個控制點，對相鄰景影像重疊區有 2 個以上公共控制點。正射糾正以實測 GPS 控制點和 1∶5 萬 DEM 為糾正基礎 , 以景為單位，對 SPOT 5_2.5 m 融合數據進行糾正，采樣間隔為 2.5 m。

影像鑲嵌採用的是 ERDAS 中的 LPS 正射模塊批量處理模塊，相鄰兩幅影像，均採集了兩個以上的公共控制點，保證了影像鑲嵌精度。

DOM 製作採用 Image Info 工具，按照國家 1∶1 萬分幅標准進行裁切，覆蓋完整的縣級行政轄區，圖幅整飾依據《高解析度影像數據處理及資料庫建設技術要求》，採用 MapGIS 軟體，投影參數按照高斯－克呂格投影、1954 北京坐標系、1985 年國家高程基準的方式生成 1∶1 萬標准分幅圖幅整飾。

5 DOM 精度評定

DOM 精度評定採用外業實測檢查點作為評定參考，評定方法為檢查點選取法：通過選取DOM 影像與外業實地測量檢查點的同名特徵地物點，計算其校差和中誤差。

5.1 檢查點的選取和外業測量

檢查點選取：隨機抽取一景影像作為評定單元，選取不同於校正控制點的 30 個相對均勻分布的檢查點，點位的選取原則與像控點一致，選點時盡量避開高壓線、大面積水域等影響因素區域。

檢查點測量：檢查點的外業實地測量與像控點的測量方法一致，即採用附合路線法形成一個整體的 GPS 控制網，採用靜態方式同步、同精度進行測量。

5.2 校正精度計算

精度評定公式如下：

河南省遙感影像規模化高效率處理技術及數據建庫綜合研究

式中：rms——點位中誤差；

n——檢查點個數；

u_i——DOM影像上檢查點的x、y坐標；

v_i——GPS外業檢查點的x、y坐標。

按照《SPOT5_2.5m數字正射影像圖製作技術規定》1∶1萬DOM的製作精度指標：平原、丘陵區點位中誤差不大於±5m；山區不大於±7.5m；高山區不大於±10m。本次精度評定所選地區主要為平原區，局部為丘陵區，經測算，所取點位中誤差為±2.62m，完全滿足1∶1萬DOM製作精度要求。校正精度評定計算表見表1。

表1 校正精度評定計算表

續表

6 GPS 像控點資料庫的建立

為實現精確地理編碼中的幾何控制及成果檢查的高效率與高精度，建立GPS像控點資料庫，以滿足影像糾正與配準的要求。

GPS像控點資料庫建立，以河南省1∶50萬地理底圖作為工作底圖，輸入控制點空間坐標文件，並採集屬性與圖形文件，建立數學基準的統一像控點文件。

採集的像控點圖像信息，除包括一般像控點所具有的地理坐標信息之外，還包含與待糾正影像相關的特徵地物的紋理信息、解析度信息、比例尺信息等。

採集控制點屬性信息。採集控制點屬性記錄每個控制點的解析度、比例尺、范圍、橢球體信息、投影信息、坐標系信息（北京1954年坐標、西安1980年坐標、WGS84坐標）、資料庫的生產單位、生產日期等。

圖2 像控點圖形圖像資料庫示意圖

7 結束語

土地更新調查、土地利用遙感動態監測及土地違法案件執法檢查等不僅要考慮遙感影像的校正精度，同時要考慮其現勢性、影像處理時間和投入成本等。GPS 像控點資料庫的建立，不僅滿足 SPOT 5_2.5 m 衛星影像的校正精度要求，同時為今後同地區、同類工作的開展奠定了基礎，極大地降低了投入成本，節省了影像處理時間，起到了「一勞永逸」的作用。

參 考 文 獻

黨安榮，等.2003.ERDAS IMAGING 遙感圖像處理方法［M］.北京：清華大學出版社

王之卓.1990.攝影測量原理［M］.武漢：武漢測繪科技大學出版社

尤淑撐，劉順喜.2002.GPS 在土地變更調查中的應用研究［J］.測繪通報（5）：1～3

張繼賢，等.2000.圖形圖像控制點庫及應用［J］.測繪通報（1）

（原載《國土資源信息化》2007 年第 3 期）

B. 無人機應用技術論文

無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控指耐制裝置操縱的不載人飛機。下面是我為大家精心推薦的無人機應用技術論文，希望能夠對您有所幫助。

無人機應用技術論文篇一

無人機航測技術的應用分析

【摘 要】以生產項目為例，以無人機航測喊轎的技術流程為主線，介紹了無人機航測技術方面的應用分析。

【關鍵詞】無人機、航測技術

【Abstract】Proction project as an example, the unmanned aerial technology process, introced the UAV aerial application analysis.

【Key woerds】UAV、aerial surveying technology

中圖分類號：V279+.2文獻標識碼：A 文章編號：

0 引言

無人機航測遙感技術是繼衛星遙感、飛機遙感之後發展起來的一項新型航空遙感技術，在應急測繪保障、國土資源監測、重大工程建設等方面得到廣泛應用。它是一種機動靈活、可以實現快速響應的一種航測技術。但也存在影像重疊度不規則、像幅小、影像傾角大、旋偏角大，影像有明顯畸變等問題，這些情況都對現有無人機航測技術提出了挑戰。

本文從生產案例出發，以無人機航測技術為主線，對生產過程中無人機航測出現的一些問題進行了分析探討。

1 生產實踐

1.1主要技術依據

《無人機航攝系統技術要求》(CH/Z3002-2010);

《低空數字航空攝影規范》(CH/Z3005-2010);

《低空數字航空攝影測量內業規范》(CH/Z 3003-2010);

《低空數字航空攝影外業規范》(CH/Z 3004-2010) ... ...

1.2 數據源及預處理

1.2.1 數據源

本測區選用無人機航空攝影獲取的真彩色影像，航攝面積為10平方公里。航攝儀採用Canon EOS 5DMarkⅡ，焦距為：35mm，相幅大小為：5616×3744，像元解析度為6.41um。影像地面解析度為0.2米。

1.2.2遙感影像預處理

無人機航空攝影采唯滲春用的相機為非量測型相機，因此，在進行空中三角測量恢復影像空中姿態時，需要對相機進行像片畸變差改正。(相機畸變改正在四維公司檢校完成)

1.3 無人機航測總體作業流程

1.4無人機航空攝影

本次無人機航攝分兩個架次進行，由GPS領航數據計算相對飛行高度。飛行質量和影像良好，影像清晰度高、色彩均勻、飽和度良好，能夠表達真實的地物信息，可以滿足1:2000成圖要求。

像片航向重疊度為75%，旁向重疊一般為35%-45%，旋偏角一般控制在12度以下。

1.5 像片控制測量

1.5.1 像控點精度要求

像控點對最近基礎控制點的平面位置中誤差不大於0.2米，高程中誤差不大於0.2米。

1.5.2 像控點布點方案

項目布點方案確定為雙模型布點，全部布設為平高點。

1.5.3 像控點測量

在像控測量之前，首先對測區內收集到的已知控制點進行聯測，檢核控制點情況;為滿足後續像控測量，聯測已知點的同時加密了2個控制點。聯測採用GPS靜態相對定位方式施測，採用邊連式的布網形式。全網共聯測已有已知點4個，新設控制點2個，觀測時具體技術參數依據規范，像控點採用GPS實時動態定位(RTK)的方法進行測量，滿足要求。

1.6 空中三角測量

本項目採用Virtuozo工作站進行空三加密，根據航飛及影像分布情況，將空三區域分為兩個加密區域網採用自動與手動相結合的方式進行空三加密，即採用自動匹配進行像點量測，剔除粗差。人工調整直至連接點符合規范要求，檢查點平面中誤差為0.3米，高程中誤差為0.17米，最終加密成果符合1:2000數據採集要求。

1.7 數據採集

在空三完成後，利用空三成果進行單模型定向時我們發現有模型無法定向的情況，第一架次無法建立的模型有29個，占總模型數的4%。第二架次有67個無法建立的模型占總模型數的9%。主要原因為無人機航攝姿態不穩定導致的飛行傾角、旋偏角過大，航線彎曲、像片比例不一致等現象都是導致單模型定向精度差的原因。考慮到1:2000地形圖精度要求，我們提出了如下解決方案：在測圖定向超限點的周圍進行野外實測用來檢核分析數據並進行必要的修正。

1.8 項目精度報告

根據1:2000精度要求對測繪產品檢進行了精度的統計，統計了3幅地形圖，其中高程精度中誤差最大為0.36米，最小為0.27米，從統計的結果看，粗差率比較高，有的達到了5%，平面精度中誤差為0.75米。

2 結 論

(1)無人機航空攝影測量技術應用於地形圖的生產存在不確定性，比如，區域網整體加密精度評定良好，但單模型定向精度存在超限情況，在測圖過程中表現為測圖定向點和立體模型套合差大、接邊誤差大等，可以通過外業實測進行補充測量、驗證。

(2)利用無人機航測進行航空攝影測量時，應採用試驗區的作業方法，即在確定布點方案前選取一定面積的試驗區進行布點方案試驗，分析精度指標後確定作業方案。

(3)目前，無人機航測技術主要應用於載人飛機航測技術的補充方面，如多塊小面積、危險場所、遠離機場或沒有可供其起降場地的區域，在載人機不便或無法完成的情況下，由無人機來完成。

參考文獻：

[1] 范承嘯，韓俊，熊志軍，趙毅。 無人機遙感技術現狀與應用[J] 測繪科學 2009，34(5)：214-215;

[2] 崔紅霞，李傑，林宗堅，儲美華。非量測數碼相機的畸變差檢測研究[J] 測繪科學2005，30(1)：105-107;

[3] 連鎮華。無人機航攝相片傾角對立體高程扭曲的影響分析[J] 地理空間信息2010，8(1)：20-22;

作者簡介：徐錦前(1982-)，男，遼寧鐵嶺人，工程師，主要從事攝影測量和地理信息系統建庫等測繪工作。

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C. 像片控制點布設的一般原則

像片控制點一般選用像伏飢源片上明顯的地物點。大比例尺測缺態圖一般利用肢褲目標清晰、精度高的直角地物目標或點狀地物目標作為像片控制點，也可在航攝前在地面上敷設人工標志。

D. 雙像解析攝影測量確定待定點坐標有哪幾種方法它們是如何確定的

你好！
基本上有三種喊此方法，具體有相對-絕對定向法，後方-前方交會法還有就是一步定向法，也叫光者帶束法，具體的有點麻煩，你可以根據這三種方法找找鄭嫌迅
如有疑問，請追問。

E. 在測繪中什麼叫像控點

在測繪中像控點是在工作中要反胡吵復查看地面目標和對照影像, 選擇野外的實地位置和像片的影像位置都可以明確辨認的點。
測繪是以計算機技術、光電技術、網路通訊技術、空間科學、信息科學為基礎，以全球定位系統(GPS)、遙感(RS)、地理信息系統(GIS)為技術核心，將地面已有的特徵點和界線通過測量手段獲得反映地面現狀的圖形和位置信息褲鍵侍，供工程建設的規劃設計和行亮衫政管理之用。

F. 雙像立體攝影測量的三種方法

後方交會﹣前方交會方法；

相對定向﹣絕對定向法；

一步定向法

步定向法主要步驟：

利用已有控制點地面坐標、像片上對應像點坐標，根據共線條件方程一步解算出像片外方位元素和目標的地面坐標。

該方法一步完成，精度完全由控制點和像點坐標量測精度決定，理論上比飢模斗以上兩種方法精度高。但該方法相較以上兩種方法，求解過程較復雜。

G. 什麼是像控點

像控點是在工作中要反復查看地面目標隱芹和對照影像，選擇野外的實地位置和像片的影像位置都可以明確辨認的點。

像控點是攝影測量控制加密和測圖的基礎，因此野外像控點目標搜孫選擇的好壞和指世攜鏈示點位的准確程度，直接影響成果的精度，所以野外工作需要重視像控點目標的選擇和保證指示點位的准確，同時還要加強檢查工作，以確保後續作業正確無誤。

H. 控制點聯測是什麼意思

控制點聯測是像片控制外業測量，測定像控點所對應地面點的地面坐標。

將已整飾、編號的像控點轉標到大致相近比例尺的舊圖上，以便擬訂控制聯測計劃。測量控制點的平面坐標，考慮到全站儀的廣泛使用，常規的方法有邊角定點交會及電磁波測距導線。高程點及平高點的高程聯測，根據地晌滑形條件，常採用幾何水準測高及測距三角高程方法。

控制點分類

按控制點的性質可分為：平面控制點，是已測定平面坐標值的控制點；高程式控制制點，是已測定高程值的控制點；天文點，是已測定天文經緯度、天文方位角的控制點；重力點，是已測定重力加速度值的控制點。

按精度和用途可分為：大地控制點，在全宴薯臘國或某一地區布設的具有統一等級精度標准大地坐標的控制點；地形控制點，為地形測量布設的國家等級以外的控制點；工程式控制制點，為工程測量專門布設的控制點。

常用的控制點還有：三角點，是在三角測量、三邊測量、邊角測量中位於三角網點上的平面控制點；導線點，在導線測量中位於導線轉折點上的平面手猛控制點；水準點，用水準測量方法測定的高程式控制制點；控制點，用全球定位系統（GPS）技術測定其點位的控制點；圖根點，專為測繪地形圖布設的控制點。