摘要：POS辅助空三技术的应用使得传统航空摄影测量摆脱了对于大量地面控制点的依赖性，在提高作业效率的同时也带来了很大的经济效益。文章重点就POS辅助空中三角测量在山地测区DOM制作的应用进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键字：POS；空中三角测量；山地测区；DOM制作
引言
POS系统的出现使准确地获取航摄仪曝光时刻的外方位元素成为可能，实现无地面控制点，甚至无需空中三角测量即可直接定向测图，减少了传统空三中为加密所需野外控制点的联测工作量，缩短了成图周期，降低了成本。本文以某地农村土地确权登记发证1∶2000基础影像数据DOM制作项目为例，介绍了基于POS辅助空三在大比例尺山地测区中的加密方法，讨论了像控布点方案，并进行了精度分析。
1POS辅助空中三角测量
1.1POS辅助空中三角测量
POS辅助空中三角测量，国际上也称为ISO，它是将基于GPS/IMU组合系统直接获取的每张像片的外方位元素，作为带权观测值参与摄影测量区域网平差，获得更高精度的像片外方位元素成果。POS辅助空中三角测量实际使用时，是将GPS/IMU获取的位置和姿态数据代入到空三运算中，利用像片匹配的连接点和地面控制点等辅助数据，可以获得更高精度的结果。国际上大量实验证明，即使仅用像片连接点，而不用地面控制点进行联合平差，也能大大提高GPS/IMU获得的外方位元素的精度，尤其是高程的精度和稳定性。如果再加入地面控制点，则整个模型非常稳健，计算结果的精度接近于常规空三结果。有研究结果表明，仅用1个地面控制点就达到很高的精度，使用2个地面控制点精度进一步提高，当加到3、4个地面控制点时，精度虽有提高但已不明显，所以考虑到粗差的检测以及整体的稳定性，一般测区4角加入地面控制点比较合理。
1.2POS辅助空中三角测量的应用前景
目前我国国民经济的各行各业对大比例尺图件的需求与日俱增，由于传统的空中三角测量的精度受各种条件的限制，而POS辅助空三加密技术可以弥补传统空三加密的缺陷，不仅改变了过去先进行航摄、接着对外业的像片控制点进行测量，最后进行内业的空三加密工序流程，而且提高了精度，减少作业的程序。提高了作业效率，为最终实现数字摄影测量的自动化生产奠定了坚实的基础，进一步将空三加密成果精度得到提高，使大比例尺成图精度达到国家规范要求有了更高的保障，所以POS辅助空中三角测量的技术更加完善，其应用即将更加广泛，同时POS辅助空中三角测量解决了西部困难重重的地形复杂地区，无法进行外业控制测量的难题，使测绘小比例尺图件成为现实。
2POS辅助空中三角测量在山地测区DOM制作的应用
2.1像控布点方案
POS辅助空中三角测量是通过GPS载波相位差分定位获取航摄仪的位置参数及惯性测量IMU测定航摄仪的姿态参数。经IMU/DGPS联合处理后，可直接获得外方位元素，作为带权值参与区域网平差，可以减少外业像控的数量，以某山区为例，图1为该测区的像控布点方案，25～30条基线布设平高控制点，区域间加设适当的检查点。
图1测区POS辅助空三测量像控点布设方案
由图1可以看出，利用POS辅助空三测量，可以减少外业像控测量的工作量，节约成本，提高效率，减小布点困难地区的外业工作难度。
2.2POS辅助空三测量
POS辅助空三测量的流程如图2所示，在POS条件下的空三加密可以通过POS数据确定单张航片的大致位置关系。在原始影像的基础上，创建金字塔影像以及灰度影像，利用金字塔影像及灰度影像信息进行自动匹配连接点，并将连接点进行初始构网。初始构网匹配的连接点精度存在一定的粗差，主要作为后期精细匹配的参考依据。利用光束法平差，对初始构网中匹配的连接点进行平差计算，并通过删除误差较大的连接点，以提高初始构网的精度。基于平差后的初始构网结果，利用金字塔影像及灰度影像进行精细匹配，增加匹配点的密度及精度。精细匹配后，自动剔除初始构网中生成的粗差点，生成精确匹配的连接点，必要时对连接点进行手动编辑，最终获得具有一定精度的稳定自由网成果。基于外业控制点成果，在影像上进行控制点及检查点量测，由于在初始构网时有POS数据参与，所以在平面刺点量测过程中可进行控制点预测、控制点自动转点，保证控制点刺点的效率及精度。最后，对添加了控制点信息的结果加入带权值的POS数据进行联合平差计算，并通过删除或调整误差较大的连接点，提高控制网的平差精度。
3工程应用及精度分析
以某测区为例，采用UCXPWA数字航空摄影仪，镜头焦距为70mm，像元分辨率为6μm，像幅尺寸为67.860mm×103.860mm，航摄获得地面分辨率为0.35m的数码航空影像。根据提供的航摄影像数据，划分加密分区，其中从加密分区中选取了788张影像，大小为431G。分区面积约2000km2。根据相机参数准备相机文件camera.txt，像控点资料准备控制点文件control.txt，相片的左右片和位置关系准备初始POS数据pos.txt，数据准备完毕后，采用基于初始POS数据和测区控制点信息的空中三角测量技术获取外方位元素。分析结果可见，对于山地测区，在外业布设25～30条基线一对像控点的条件下，利用POS辅助空三测量，空三加密精度可以达到1∶2000大比例尺成图要求。
结束语
综上所述，利用本文介绍的像控布点及空三加密方法，即在山地测区，按照25～30条基线布设一对像控点的方案，明显提高了空三测量精度，能满足1∶2000比例尺精度的要求，可以有效减少外业测量的工作量。依赖POS数据的精度，在POS数据连续的条件下，可以放宽到40条基线布设像控点，提高了生产效率，节约了成本，同时在内业加密工作中，POS数据提供的航片初始相关位置信息为构建初始格网提供了便利。
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论文作者:马骏
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/8
标签：测量论文; 精度论文; 接点论文; 影像论文; 数据论文; 比例尺论文; 地面论文; 《建筑模拟》2018年第4期论文;