成功案例

昆明地区1:2000航测外业控制点测量

2020-07-09 中勘 13

基本概

1 任务概况

受中国国土资源部航空物探遥感中心遥感部委托,利用1:10000航摄资料进行1:2000DLG测绘工作,本项目工程完成的是1:10000航摄像片外业控制点测量。测区位于昆明市市区及昆明市周边地区,西北部至禄丰县,东北部至寻甸县,西南部至易门县,东南部至澄江县南,作业面积约6000Km²,航测完成航线92条。地理概略范围:北纬24°30´——25°40´;东经102°07´——103°23´。航线布设示意图如图-1所示。

本次外业测量共完成工作量为5个基准站点(GW01-GW05)、248个像控点(K001-K014、K016-K203、K205、C001-C045)、9个同点位重复检查点,2004昆明坐标系4个控制点、WGS84坐标系的1个A级点和一个D级点与5个基准站点的联测,以及18个高程点与1985国家高程基准的14个Ⅱ等水准点联测工作。

2 测区自然地理概况

全区除昆明市区附近地势较缓外,其余大部分地区地形起伏较大,周边高,中间低,区内沟壑交错纵横,尤其是西部山区,沟深人稀,车辆不能通行,交通非常不便,给外业施工带来很大困难。最高海拔2600m左右,最低海拔1530m左右。

3 资料利用情况

1) WGS84坐标系A级点与已知点资料

测区内可利用的起算点为昆明副点(A级)和已知WGS84坐标的棋盘山(GPS47)。其坐标如表-1

-1

点名

B

L

大地高

昆明副点(KM63)

25°01'37.-"N

102°47'28.-"E

1975.-

棋盘山(GPS47

25°03'03.-"N

102°34'44.-"E

2460.-

 

图片关键词

-1 航线布设示意图

2) 三角点资料

利用昆明市国土规划勘察测绘研究院提供的4个坐标系统为2004昆明坐标系控制点,作为本测区的起算点联测5个基准站。它们是:棋盘山(GPS47)、嵩明镇(GPS20)、龙宝山(GPS49)和小北龙(GPS53)

3) 水准点资料

利用测区内由云南省地震局施测的Ⅱ等水准路线的水准点,作为水准联测的起闭点。全区利用的水准点如-2

-2

点号

等级

国家85正常高

点号

等级

国家85正常高

李家坡岔口

1864.-

奶母庄车站

1818.-

多宜甲

1709.-

双龙河

1920.-

小渡口收费站

1531.-

转角站

1887.-

昆明扳机厂

1910.-

鸣矣河岔口

1894.-

4) 地形图资料


由中国人民解放军总参谋部测绘局出版的1:5万比例尺地形图覆盖全测区,可用于测区踏勘、任务计划、GPS控制网联测、水准联测等工序。

4 工作进度及投入人员与设备

接到任务后开始收集资料、编写技术设计书并2008年11月11日进驻测区开展工作,至2009年01月22日完成全部野外任务。

本项目共投入5个外业台班、5辆微型车及一个内业计算小组。

投入的主要设备及计算软件有:

Trimble 5800/R8 双频GPS接收机3台,S/N分别为408131770、426135452、811147551;

Trimble 5700 双频GPS接收机1台,S/N为220334537;

中海达 HD-V8 双频GPS接收机3台,S/N分别为0880253、0880466、0880476;

标称精度:5mm+1ppm(平面)

标称精度:10mm+2ppm(高程)

北光博飞S3 水准仪1台及黑红面木质标尺一副。

高性能计算机2台;

越野汽车5辆。

GPS基线解算和网平差计算:Trimble Geomatic Office v1.63。

水准平差计算:清华大学NASEW软件。

以上测量仪器均通过国家鉴定部门鉴定合格。

5 完成工作量

  本项目外业控制测量共完成92条航线上像片平高控制点203个、平高检查点45个,航线方向平均间隔5条基线。工区内布设5个基准站,联测WGS84坐标系A级点和已知点共2个以及昆明2004坐标系三角点4个,另利用14个二等水准点联测了8个高程拟合点和10个高程检查点的国家1985正常高。

像片控制点以及检查点的分布略图见图-2。

作业依据

1 执行技术规范

1)1∶500、1∶:1 000 1∶2 000地形图航空摄影测量外业规范 GB 7931—1987;

2)国家三、四等水准测量规范 GB 12898—1991;

3)《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97;

4)《国家三、四等水准测量规范》GB 12898-91;

5)《测绘产品检查验收规定》CH 1002-95;

6)《测绘产品质量评定标准》CH 1003-95;

7)本项目技术设计书。

2 坐标系统

平面坐标系为2004昆明坐标系。中央子午线为102°45´,高斯投影抵偿面高程为1800m。

高程系为1985国家高程基准。

图片关键词

-2 控制点与检查点略图

 

技术路线和技术方法

依据委托方的项目整体要求以及对提交成果的要求,并结合我单位的作业经验和相关技术规定的要求,同时为了保证外业测量的精度、作业工序的有效衔接和作业效率的高效性,我单位拟采取以下技术路线和技术流程。

1 技术路线

(1) 利用已有航摄资料、已有的高等级控制点资料和相关地形图资料,进行像控点的布设和测量。

(2) 采用区域网布点法布设像控点,沿区域网周边布设6个或8个平高点,航线方向间隔4~6条基线。当受地形条件限制时,采用不规则区域网布点,在凸角和凹角均处布设平高控制点。布点方案见附图“昆明市区1:2000航测区域网布点方案示意图”。

(3) 布设的控制点应满足下列像片条件:

a. 一般应布设在航向及旁向六片或五片重叠范围内,使布设的控制点尽量能公用。

b. 控制点距像片边缘不小于1cm(18cm×18cm像幅)或1.5cm(23cm×23cm像幅)。

c. 控制点距像片的各类标志不小于1mm。

d. 控制点应选在旁向重叠中线附近,离开方位线的距离应大于3cm(18cm×18cm像幅)或4.5cm(23cm×23cm像幅)。当旁向重叠过大而不能满足要求时,应分别布点。因旁向重叠较小使相邻航线的点不能公用时,可分别布点,此时控制范围所列开的垂直距离应小于1cm,困难时不大于2cm。

(4) 在已有的A级、D级GPS点、一二级导线点的基础上进行像控点测量,市区内控制点分布较多的地区直接用单三角形法测量像控点的平面坐标,用高程拟合法确定像控点的高程。

(5) 市区外围控制点稀少的地区,利用周边的高等级国家控制点加密部分一级GPS点,联测像控点周边的水准点,利用一级GPS点测量像控点的平面坐标,利用联测的水准点拟合像控点的高程。

(6) 在测区内交通方便、有高程控制点的区域适当布设检查点,用于检查像控点高程拟合的精度。检查点的数量不少于像控点总数的10%,检查点上的高程采用等外水准或红外测距高程导线确定。

(7) 作业全过程严格按我单位ISO9001质量管理体系要求进行质量控制,每道工序进行严格的作业组自检、互检,中队检查,中心检查,业主最终验收制度。

(8) 利用1:500航测数字线划图按相关技术要求进行缩编获得1:2000数字线划图。

2 技术流程

下面的技术流程每个工序均包括必要的质量检查。

像片控制点的选刺

1 像片控制点的编号

像控点编号采用3位阿拉伯数字前冠一个英文字母编写,其序号自001开始,平高点前冠K,平高检查点前冠C,高程点编号前冠S,同点位同精度重复测量检查点编号前冠CK。

2 像片控制点的点位要求

 像片控制点点位一般应布设在航向及旁向六片或五片重叠范围内。

 像片控制点的选取,其目标影像应清晰、易于判别,当目标与其它像片条件矛盾时,着重考虑目标条件。

 像片控制点应选在旁向重叠中线附近,离开方位线不小于4.5cm,当旁向重迭过大时应分别布点。因旁向重迭过小时,两点裂开的垂直距离在像片上不得大于1cm。

 航线两端的上下对点,应选在通过像主点且垂直于方位线的直线上,相互偏离不应超过半条基线。

 控制点距像片边缘一般不小于1.5cm,距各类像片标志不小于1mm。

 位于自由图边上的像片控制点应布于图边外4mm。

3 像片控制点的选点

像控点目标应选刺在影象明显正交的线状地物交角(交角应在90°左右),小于0.3mm的点状地物,选择影像最清晰的一张像片作为刺点片,刺点误差和刺孔直径不得大于0.1mm(刺孔要透)。高程急剧变化的斜坡不宜作为选刺点目标。当控制点刺在植被、高出地面或陡坎等地物边缘时,应量注其点位至地面的比高,比高量至0.01m,并说明点位刺在何处,高程测至何处,注记在像片背面。并在实地打木桩或作出标记,选点目标应便于GPS观测。

像控点应注意远离大功率无线电发射源(如电台、电视台、微波站等),距离不得小于200米。远离高压电线和无线电信号传送通道,其距离不得小于50米。周围应便于安置接收设备和操作,视野开阔,视场内障碍物的高度角不宜超过5度。

其他特殊情况的处理按照《城市测量规范》的要求。

4 像片控制点的整饰

像片控制点除了按点填写观测手簿外,必须严格的在像片上进行刺点和整饰。

像片控制点刺点孔在像片正面用直径为7mm的圆圈圈定,圆圈用红色表示,像片正上方用黑色注明点号。

像片背面用铅笔圈定刺点孔,圆圈大小与正面重合,实地绘制刺点略图,略图规格为2cm×2cm方格,在旁边填写刺点位置、天线高量至位置、刺点者、检查者及日期。刺点位置、刺点略图、刺点说明三者必须一致。

5 发现问题及处理

由于航摄像片拍摄时间一般在2005年12月份,距野外选点使用时间大约3年,随着经济的快速发展,规划、交通的日新月异,《技术设计书》中设计的布点范围内,有很多地方已重新改造或规划,地貌、地物变化很大,如有的地方已建成机场、车站、小区,影像变化很大,为了保证航内成图的要求,部分地域采用不规则随机布点,以满足航内成图需要。

另外,本次像片的平面控制点在部分区域的布设密度较低,但加入2006年首期测量的平高点后能满足正射影像纠正对像片控制点布设密度的要求。

控制点编号中K015、K204为空号。

像片控制点测量

1 控制网测量与平差计算

根据测区范围及交通路线布设了5个基准站点,并联测2004昆明坐标系控制点四个。GPS联测路线见图-3《云南省昆明市1:2000影像图航外控制测量控制网图》。

GPS观测的技术要求如表-3:

-3

          级别

项目

一级

卫星高度角

≥15°

有效观测卫星数

≥4

观测时段数

≥2

采样间隔(静态)

15s

PDOP

≤6

闭合环或附合路线的边数

≤10

 

图片关键词

-3 云南省昆明市12000影像图航外控制测量控制网图

GPS网采用Trimble Geomatic Office v1.63软件进行基线解算、网平差数据处理。

2 像片控制点测量

1)野外观测

控制点平面位置测量使用双固定站静态测量模式观测。移动站人员依据像片预布点范围在实地判点完成后,设置接收机,与两个基准站联测。这样每个像控点均与两个基准站形成一个三角形,参与网平差计算,示意图见图-4。

GPS观测要求如下:

1)采用GPS快速静态相对定位方法。

2)点位周围应便于安置接收机和操作,视野开阔,视场内障碍物的高度角应小于25°。

图片关键词

-4 像片控制点联测示意图

3)远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),其距离不得小于100m。附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体,并尽量避开大面积水域、大型金属物体等。

4)天线架设应高于地面1米,天线高的量取应在天线外边沿对称处,各量取一个数据(两个数据差≤3mm)取平均值;天线高应在开机前和关机后各量取(两次之差应小于3mm),天线高取平均值。

观测的技术要求如表-6:

-6


          级别

项目

一级

卫星高度角

≥15°

有效观测卫星数

≥4

观测时段长度(静态)

≥45min

采样间隔(静态)

15s

PDOP

≤6

闭合环或附合路线的边数

≤10

2)平差计算

GPS 数据处理采用Trimble Geomatic Office v1.63软件。

基线解算时应认真检查点号和仪器高是否正确当数据利用率小于90%时,视为不合格数据。

WGS—84三维坐标作为起算点,进行GPS网无约束平差,检核网的内符合精度,剔除粗差和不可靠数据,在确认各项指标符合规范要求后,再进行网维平差。

将野外观测数据检查无误后,使用Trimble Geomatic Office v1.63软件进行基线解算,并全面分析基线质量,然后将全部选用的基线在WGS84坐标系中进行平差,检查GPS网的内符合精度,对不可靠或质量低的基线进行补测。

3 像片控制点的高程测量

  本项目要求提供像控点的1985正常高。像控点的高程可采用高程拟合法计算,在联测像控点时在测区周围联测六个以上的四等水准点,利用武汉大学HEIGHT软件对像控点的高程进行拟合计算。

1)水准测量

按等外水准测量采用闭合路线和单程双转点法观测。

等外水准测量每测站照准标尺分划的顺序为:

a.后视标尺黑面(基本分划);

b.后视标尺红面(辅助分划);

c.前视标尺黑面(基本分划);

d.前视标尺红面(辅助分划);

水准测量的数据记录采用手工记录。

高程测量的数据采用清华大学NASEW软件计算与平差。成果为1985国家高程基准高程,计算中的数值取位按相应规范执行,最终成果取至小数点后三位。

2)高程拟合精度检查

为检查高程拟合的精度,另用等外水准方法测量了10个像片控制点的国家85高程,与使用拟合法得到的正常高进行比较,得到高程拟合的实际精度。

提交成果资料

序号

成 果 名 称

数 量

备 注

1

地面控制点测量专业技术设计书

2份2本


2

地面控制点测量技术总结

2份2本


3

GPS外业观测手薄

1套 本


4

水准测量外业观测手薄

1套 本


5

GPS控制网平差报告

1份1本


6

全部文字、数据光盘

1份1本