成功案例

国家基础航空摄影—东海岛摄区外业地面测量

2020-05-28 中勘 9

一、任务概

1. 工作任务及主要工作内容

受上海航遥信息技术有限公司委托,北京中勘迈普科技有限公司承担了国家基础航空摄影—东海岛摄区外业地面测量任务,主要工作内容有:

1) 防城港市光坡镇、湛江市东海岛东山镇、三亚市区和田独镇以及万宁市区四地各两个基站,共8个基准站航摄飞行期间同步观测和基站联测;

2) 一二分区、三分区、四五分区三处精度检测场(各11点)共33个检测点GPS联测;

3) 8个基站点四等水准联测;

4) 33个精度检测点水准联测。

2. 任务完成情况

项目组于2010年1月完成测区踏勘和基站选址工作,2月6日开始基站架设和检测场控制点测量,至2011年12月完成全部测量任务。

项目组采用先进的GPS接收机、全站仪和电子水准仪,历时24个月,完成了东海岛摄区8个基站点航摄期间同步观测和基站联测,三处精度检测场33个控制点GPS测量,基站点和精度检测点水准联测工作,采用连续运行站联测技术得到高精度的基站控制点WGS84坐标和2000国家大地坐标系坐标,通过基站点坐标推算出精度检测点的平面坐标,通过水准联测得到基站点和精度检测点的海拔高程。GPS平差、水准平差的各项成果符合项目设计书要求。

3. 资料利用情况

(1)平面控制资料

本测区基站点WGS84坐标和2000国家大地坐标由国家基础地理信息中心利用测区周边连续运行GPS跟踪站计算,其它控制点坐标则通过8个基站点联测得出,因此未收集平面控制资料。

(2)高程控制资料

摄区第一分区内分布有广西测绘局一大队1986年9月施测的上防线二等水准路线,第三分区内分布有廉江-海口一等水准路线,第四、五分区内分布有文昌-榆林一等水准路线,可作为水准联测的起闭点。

全区利用的水准点如下:                   1-1

点名

等级

H

备注

SF31S

二等

10.×××

上防线

LH21

一等

11.×××

廉江-海口

IWY69

一等

15.×××

文昌-榆林

IWY52

一等

10.×××

文昌-榆林

IWY35

一等

21.×××

文昌-榆林

4. 投入设备及工作进度

本项目投入了3个基站观测小组、1个GPS测量小组、1个水准测量小组,组成12人的测量分队,分头完成GPS控制测量和水准联测任务。

    投入的主要软硬件设备有:                                     表1-2

序号

设备及软件名称

型号/版本

数量

精度指标

用途

1

GPS接收机

Trimble

5700

3

3mm + 0.5ppm RMS(H)

3mm + 1 ppm RMS  (V)

GPS测量

2

GPS接收机

南方测绘S82T

3

5mm + 1ppm RMS(H)

105mm + 1 ppm RMS  (V)

GPS测量

3

水准仪

ZDL700

1

±1mm / Km

水准测量

4

笔记本电脑

Benq

2

P4 系列

内业计算

5

TGO 软件

V1.62

2


GPS数据处理

6

NASE平差软件

V3.0

2


水准计算

8

越野车

长城

2


运输

工作进度情况如下:

2010年1月24日~29日,完成测区踏勘、基站选址工作。

2010年2月3日,工作人员开始进场架设基站。

2011年12月15日,完成基站联测和精度检测点测量。

2011年12月22月,完成数据资料处理工作。

 

二、主要技术依据

1. 作业依据

(1) 《海岛(礁)数字航空摄影技术规定》

(2) 《国家基础航空摄影产品检查验收和质量评定实施细则》(试用稿),国家测绘局

(3) GB15967-19951:500  1:1000  1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》

(4) GB/T7931-2008《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量外业规范》

(5) GB/T18314-2009《全球定位系统(GPS)测量规范》

(6) 《惯导与差分定位技术(IMU/DGPS)辅助航空摄影技术规定》

(7) GB 12898-91《国家三、四等水准测量规范》;

(8) CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》;

(9) CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》;

(10) 数字航空摄影资料整理说明(试行)

(11) 本项目专业技术设计书。

2. 坐标系统和高程基准

GPS测量采用WGS84大地坐标系。

平面坐标系统采用国家2000坐标系。

高程系统采用1985国家高程基准。


三、地面控制点的布设

1. 基准站

本项目依据以下原则设置3个基准站:

当成图比例尺为1:1000时,基站距离摄区内任一位置不得超过30公里;当成图比例尺为1:2000时,基站距离摄区内任一位置不得超过50公里。

一二分区航摄基站选在防城港市光坡镇,基站名为GPZ1和GPZ2。 

图片关键词

3-1 防城港(一二分区)基站点布设示意图

图片关键词

3-2 GPZ1基站现场照片

三分区航摄基站选在湛江市东海岛东山镇,基站名DHD1、DHD2。

图片关键词

3-3 东海岛(三分区)基站点布设示意图

图片关键词

3-4 DHD1基站现场照片

 

四分区航摄基站选在三亚市区和田独镇附近,布设两台静态GPS基站,保证第四摄区位于基站覆盖半径50km范围内,命名为“SYSX”、“TDZX”。

图片关键词

3-5 四分区航摄基站位置示意图

 

图片关键词

3-6 TDZX基站现场照片

图片关键词

3-7 SYSX基站现场照片

于万宁市布设两台静态GPS基站,保证第五摄区位于基站覆盖半径50km范围内;命名为“WNXX-LCG”、“WCZX-LCG”

图片关键词

3-8 五分区航摄基站位置示意图

图片关键词

3-9 WNXX基站现场照片

 

2. 精度检测场控制点

本项目在一分区(防城港市)范围内精度检测场一处,布设11个控制点。检测点均选在成像清晰明显、利于航片内业判读的明显地物上。

检测点按4位字符编号,以“防城(FC)”代表检测场点名的首两个字符。

检测点均做了点之记并在实地以钢钉或喷涂做了标记。

检测点均按北方向拍摄了点位数码像片。

图片关键词

 

3-10 一二分区精度检测控制点布设示意图

在三分区(东海岛东山镇)附近布设精度检测场一处,共有11个控制点。检测点按4位字符编号,以“东山(DS)”代表检测场点名的首两个字符。

图片关键词

3-11 三分区精度检测控制点布设示意图

在四分区(三亚市英周镇)附近布设精度检测场一处,共有11个控制点。检测点按4位字符编号,以“三亚(SY)”代表检测场点名的首两个字符。

图片关键词

3-12 四分区精度检测控制点布设示意图

3. 控制点刺点整饰

刺点均在像片背面进行了整饰。高于地面的刺点目标量注顶部与地面的比高至0.1米,且在像片反面整饰中加以说明。选择在陡坎等地物边缘的点,在像片反面整饰注明刺点在坎上或坎下,并量注比高至0.1米,在反面整饰中注明。

像片的刺点误差均小于像片上0.1mm,刺孔直径小于0.1mm,没有双孔现象。全部像控点经第二人实地检查。

像片正面用直径7mm,线划粗为0.2mm的红色空心圆圈表示点位,在空心圆圈下边注明点号,像片的反面实地绘制点位略图,说明刺点位置。略图大小为2cm×2cm。像片反面整饰用铅笔,形状和大小与正面相同。做到点位、略图、说明三者一致。

刺点者、检查者均在像片反面签名。 

四、控制点平面位置测量

1. 基站联测

全部基站点均组网观测,各点均观测两个时段,每时段有效观测时间不少于12小时,数据采样间隔30秒,卫星高度角5度,详见基站点观测记录表。

2. 精度检测场控制点联测

检测场控制点采用快速静态定位法组网联测,同步观测1个时段,数据采样间隔15秒,观测时间不少于120分钟。

3. 平差计算及精度统计

外业数据采集经检查无误后采用Trimble Geomatics Office V1.63软件对控制网进行平差计算。在完成基线数据质量检查后,对控制网观测数据质量进行检查:

防城港检测场控制网闭合环精度统计:                  4-1


长度

D水平

D垂直

PPM

通过/失败指标


.030m

.050m


最佳


.002m

.000m

0.112

最差


.205m

.069m

5.739

平均闭合环

37081.919m

.047m

-.001m

1.381

标准偏差

1860.162m

.070m

.028m

1.989

东海岛检测场控制网闭合环精度统计:                     4-2


长度

D水平

D垂直

PPM

通过/失败指标


.030m

.050m


最佳


.000m

.001m

0.487

最差


.009m

.008m

3.255

平均闭合环

4526.089m

.003m

.005m

1.603

标准偏差

1717.954m

.003m

.002m

0.944

三亚检测场控制网闭合环精度统计:                      4-3

 


长度

D水平

D垂直

PPM

通过/失败指标


.030m

.050m


最佳


.005m

.215m

1.439

最差


.005m

.215m

1.439

平均闭合环

149358.251m

.005m

.215m

1.439

以上说明控制网的闭合环精度符合要求。

以基站点为已知坐标点,对控制网进行WGS84框架下的三维约束平差,得到控制点的点位误差和大地高误差。

防城港检测场控制点误差统计(单位:m):             表4-5

点名称

北坐标

纵轴误差

东坐标

横轴误差

点位误差

FC01

2410187.225

0.005

36787.003

0.006

0.008

FC02

2410031.297

0.005

36814.213

0.005

0.007

FC03

2410026.820

0.011

39438.310

0.015

0.019

FC04

2410053.279

0.011

39470.692

0.015

0.019

FC05

2409188.598

0.004

38040.091

0.005

0.006

FC06

2409223.652

0.003

38118.695

0.004

0.005

FC07

2409469.120

0.037

37967.300

0.046

0.059

FC08

2408254.670

0.004

37003.559

0.006

0.007

FC09

2408257.081

0.004

36994.824

0.006

0.007

FC10

2408281.127

0.007

39193.431

0.009

0.011

FC11

2408278.322

0.006

39354.220

0.008

0.010

GPZ2

2395470.659

0.001

50523.021

0.001

0.001

网中最弱点FC07,最大点位中误差0.059米。

东海岛精度检测场控制点误差统计(单位:m):         表4-6

点名称

北坐标

纵轴误差

东坐标

横轴误差

点位误差

DHD1

2325869.478

0.000

436751.481

0.000

0.000

DHD2

2325869.600

0.002

436739.854

0.002

0.003

DS01

2325937.648

0.006

433740.651

0.005

0.008

DS02

2325928.556

0.004

433738.092

0.004

0.006

DS03

2326040.153

0.010

438026.069

0.006

0.012

DS04

2326039.878

0.006

438035.150

0.004

0.007

DS05

2324801.860

0.006

435466.731

0.004

0.007

DS06

2324807.039

0.005

435468.997

0.005

0.007

DS07

2324850.955

0.005

435499.777

0.004

0.006

DS08

2323753.069

0.004

433768.184

0.004

0.006

DS09

2323740.720

0.004

433788.281

0.004

0.006

DS10

2324191.332

0.005

437814.869

0.004

0.006

DS11

2324189.753

0.005

437808.871

0.004

0.006

网中最弱点DS03,点位中误差0.012米。

三亚检测场控制点误差统计(单位:m):             表4-7

点名称

北坐标

纵轴误差

东坐标

横轴误差

点位误差

SY01

2039502.372

0.024

378459.480

0.027

0.036

SY02

2039443.399

0.024

378562.057

0.022

0.033

SY03

2039526.547

0.025

380801.943

0.023

0.034

SY04

2039526.423

0.025

380805.997

0.022

0.033

SY05

2038760.052

0.025

379743.061

0.025

0.035

SY06

2038730.340

0.028

379783.631

0.023

0.036

SY07

2038618.892

0.025

379481.234

0.023

0.034

SY08

2037870.964

0.024

378545.353

0.022

0.033

SY09

2037896.308

0.024

378606.609

0.021

0.032

SY10

2037609.297

0.025

380620.551

0.022

0.033

SY11

2037556.507

0.025

380632.706

0.021

0.033

SYSX

2017970.344

0.000

346376.999

0.000

0.000

TDZX

2023037.588

0.000

347713.146

0.000

0.000

网中最弱点SY06SY01,点位中误差0.036米。

从上表中看出,控制网中各点的精度符合GB/T 7931-2008的要求。

详细计算成果见《GPS控制网平差报告》。

五、控制点高程测量

1. 联测点类型、数量和联测等级

 摄区全部8个基站均按四等水准要求联测了高程。

三个精度检测场,全部33个检测点均按等外水准精度要求联测了高程。

2. 记簿要求

水准测量采用ZDL700电子水准仪记簿的方式记录,并严格按相应的作业规范执行。

3. 水准测量精度统计

水准测量均以附合路线的形式进行施测,个别区域因高等级水准点破坏,采用闭合环进行联测,联测成果和CQG2000数据进行对比,以防止因已知点错误出现粗差。

一分区和二分区联测水准路线65.32公里,平差后的最大点位误差 =  0.00908米,最大点间误差 = 0.00115米,路线闭合差统计如下:

                                              5-1

路线代号

闭合差

距离

限差

1

-0.002

0.26

0.010

2

0.001

1.03

0.020

3

0.001

4.68

0.043

4

0.004

1.50

0.024

5

-0.010

9.83

0.063

6

0.011

48.02

0.139


合计

65.32


“防城港水准网平差报告”。

三分区联测水准路线54.46公里,平差后最大点位误差 =  0.03650米,最大点间误差 =  0.00441米,路线闭合差统计如下:

                                              5-2

路线代号

闭合差

距离

限差


0.073

54.46

0.148

四分区联测水准路线45.83公里,平差后最大点位误差 =  0.01037米, 最大点间误差 =  0.00207米,路线闭合差统计如下:

5-3

路线代号

闭合差

距离

限差

1

0.000

0.32

0.011

2

-0.005

1.40

0.024

3

-0.009

2.43

0.031

4

-0.000

9.56

0.062

5

-0.001

0.03

0.003

6

0.016

20.50

0.090

7

-0.023

11.59

0.068


合计

45.83


 

六、质量控制与过程检查

在工作的实施过程中公司技术部作为技术指导和质量监督单位,协同项目负责人解决项目实施过程中的技术难点。项目施工过程中,从基站选址、像控点判刺、外业控制点GPS测量、水准测量、测量数据处理均进行了全过程质量监控。  

基站选点、像控点判刺均有两人进行。项目组实地抽查了5个像控点外业判刺情况,占总点数的9%。对全部计算资料进行了100%复算。公司技术部对外业采集的GPS观测数据、水准观测数据、GPS网平差、水准网平差等数据处理过程均进行了100%质量检查,对发现的质量问题全部进行了补测和处理。

七、结论

东海岛摄区外业测量工作从2010年1月开始,至2011年12月结束。项目组使用先进的GPS接收机、精密电子水准仪等设备,采用基于连续运行站的GPS联测定位,技术确定基站点的高精度大地坐标;采用静态测量方式,通过基站点和检测点联测,得到检测点的大地坐标;采用常规高精度水准测量方法,确定测点的高程。完成8个基站点、三处个检测场33个像片控制点的三维坐标测量任务。采用的作业方法符合有关规范要求,经严密平差后控制点的精度满足设计要求,所取得的成果质量可靠。