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1500航测技术设计书

河北泊头市1：

500航空摄影测量

设计书

一、任务来源与地理概况

“数字泊头地理空间框架建设”项目建设将紧密结合泊头市特点，以满足泊头市委、市政府及政府各部门信息化工作为基础，以城市管理和领导科学决策需求为出发点和落脚点，开展数字泊头基础建设。

“数字泊头地理空间框架建设”项目的总体目标是：

通过大比例尺地形图、数字航空正射影像图、三维建模、地名地址等基础数据采集，以“三维建模”软件技术和计算机网络技术等为支撑，建立泊头市多尺度、多分辨率、多种类的城市空间数据基础体系，构建统一的、权威的城市地理空间基础平台，促进地理信息资源的充分利用，推动城市信息化进程，实现信息资源共享，从而为市政府、企业和社会公众提供高质量的基于空间位置的应用服务。

随着“数字泊头地理空间框架建设”项目的启动，2016年5月通过招投标的方式确定河北省第二测绘院为中标单位。

基础数据的准备是项目建设的前期工作，根据“数字泊头地理空间框架建设”项目工作内容及泊头市国土资源局对项目的工作安排和技术要求，编制了本项目控制测量、1:

500地形图测绘及地名地址调查技术设计书，作为本项目实施的作业依据。

二、现有控制资料

测区内有高等级平面控制点共有5个，分别为国家B级控制点1个：

1149、国家C级控制点4个：

C144、C152、C161、C164。

经检核，已有控制点精度良好，可以作为本次二等、四等平面控制网的起算点。

测区内有国家二等水准点13个：

II沧沉121、II沧沉122、II沧沉123、II沧沉47、II沧沉46-1、II沧沉16、II沧沉15、II沧沉14、II沧沉9、II沧沉13、II沧沉48、II沧沉49、II高铁26，经检核，已有水准点精度良好，可以作为本次四等水准网的起算点。

坐标系统：

平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，中央子午线为117°，投影面为参考椭球面。

高程系统：

1985国家高程基准。

三、作业技术依据

1、《无人机航摄安全作业基本要求》CH/Z3001-2010

2、《无人机航摄系统技术要求》CH/Z3002-2010

3、《低空数子航空摄影测量内业规范》CH/Z3003-2010

4、《低空数字航空摄影规范》CH/Z3005-2010

5、《数字航摄仪检定规程》CH/Z8021-2010

6、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GBT18314-2009）；

7、GB/T20257.1—2007《国家基本比例尺地图图式第1部分：

1:

5001:

10001:

2000地形图图式》

8、《1：

5001：

10001：

2000地形图图式》（GBT20257.1-2007）；

9、《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》（GB/T18316-2001）；

10、《1：

5001：

10001：

2000比例尺地形图航空摄影规范》（GB/T15967-2008）；

四、作业流程

4.1平面坐标系统

平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，中央子午线为117°，投影面为参考椭球面。

4.2高程系统

采用1985国家高程基准。

4.3成图比例尺及图幅规格

1、成图比例尺为：

l∶500。

2、成图规格

（1）地形图基本等高距为0.5m，高程注记点注至0.Olm。

（2）图幅分幅：

地形图使用正方形分幅,图幅尺寸为50cm×50cm。

自由图边按照测区范围可不测绘满幅。

（3）图幅编号：

地形图编号按图廓西南角坐标公里数编号,X在前Y在后,小数点后保留2位，中间加短线连接,例：

××××.××-×××.××，图名取本图幅中较大地名或单位名称，不易确定图名的可不注记。

4.4图根控制测量

1、图根控制点布设要求

测区内图根点可选择标志性地物周边易保存的地方，如固定的水泥台上等，采用刻石、喷涂、钉桩的方法制作图根点。

对于硬化路面采用打钢钉作为标志。

所有图根控制点都至少有一个通视点。

图根点布设的密度根据测区内地形变化程度而定，以满足全野外碎部测图要求为准。

图根点点号均以“T”为标识，后缀用自然流水号进行编号命名。

例如：

T1、T102等。

T表示图根控制，1、102表示图根点序号。

2、图根控制点测量

测量采用的GPS接收机，其标称精度至少应满足如下要求：

水平标称精度：

±10mm+2ppm；

垂直标称精度：

±20mm+2ppm。

采用VRS时具体作业方法如下：

图根控制测量前，先利用均匀覆盖整个测区范围的四等平面控制点及四等水准点，求取出针对本测区的严密转换参数。

求取转换参数要求如下：

选用的四等平面控制点2000国家大地坐标系坐标成果导入到GPS接收机的随机软件中，选择利用VRS测量的成果和对应输入的已知四等平面控制点成果进行匹配校正，执行平面及高程校正,求取测区转换参数。

执行完点校正计算后的平面坐标转换残差应不大于±2cm，高程拟合模型内符合中误差应不大于±3cm。

计算转换参数的已知点应均匀分布于测区内及测区周边。

VRS测量技术规定

图根点测量采用VRS进行网络RTK测量，不需要架设基准站，但应保证接收机接收的VRS基站信号良好。

1）观测时流动站的卫星状态应符合下表规定：

观测窗口状态

截至高度角15°以上的卫星个数

PDOP值

良好

≥6

＜4

可用

5

≥4且＜6

不可用

＜5

≥6

2）每次开始测量前还应选取至少一个高等级己知点（未参与点校正的已知点）进行检核。

在测量中的不同时段、不同区域多检测已知点。

3）检测已知点的平面坐标较差不应大于5cm，高程较差不大于10cm，选取两个以上已知点进行检核时，高程中误差不大于5cm。

4）图根控制点观测两测回，测回间应对仪器进行初始化，测回间的时间间隔应超过60秒，每测回观测值应在得到RTK固定解且收敛稳定后开始记录，测回间的平面坐标分量较差不应大于2cm，垂直坐标分量较差不应大于3cm。

两测回结果取平均值作为图根控制点测量最终成果。

图根测量的平面坐标和高程记录至0.001m。

4.5、像控测量

本项目像控测量包括航空摄影像控测量和卫星影像像控测量两个部分。

4.5.1航空摄影布点

本项目1：

500航空区域采用IMU/DGPS数码航空摄影方式，像控点布设只需在摄区拐点布设控制点、中间区域适当布点即可。

4.5.3像片刺点

航空影像像控点布设可不考虑像片重叠度条件，但所有像控点要刺在地面明显清晰、易于判读的地方，如斑马线角、道路交叉线、坪角等，刺点要能满足平高点位置的要求。

4.5.4像控测量

本项目像控点测量可采用CORS进行施测，亦可采用GPS静态测量模式。

像控测量平面高程精度均不能超过±0.1米。

4.6影像数据预处理与空三加密

4.6.1影像数据预处理

（1）依据相关技术规范对影像数据进行检查，重点检查旋偏角、重叠度是否满足要求，云量是否符合要求，是否存在航摄漏洞，等等。

（2）格式转换。

将原始航片影像数据转换为空三软件支持的TIF格式。

（3）影像旋转。

为了方便像片连接，以北方向或西方向为正方向，对原始影像数据进行旋转。

4.6.2空三加密

（1）影像经预处理后进行空三加密，空三加密利用VirtuoZoAAT3.4+PATB软件，采用光束法区域网平差。

（2）空三测量内定向误差不得大于0.05mm，相对定向残余上下视差△q：

平地、丘陵地标准点不应大于0.02mm，检查点不应大于0.03mm；山地、高山地标准点不应大于0.03mm，检查点不应大于0.04mm。

（3）绝对定向后，基本定向点残差、多余控制点的不符值及公共点的较差不得大于下表规定：

基本定向点残差、多余控制点的不符值及公共点的较差单位：

米

地形类别

基本定向点残差

多余控制点不符值

区域网间公共点较差

平面

高程

平面

高程

平面

高程

平地

0.3

-

0.5

-

0.8

-

丘陵地

0.3

0.26

0.5

0.4

0.8

0.7

山地

0.4

0.6

0.7

1.0

1.1

1.6

高山地

0.4

0.9

0.7

1.5

1.1

2.4

注：

（1）基本定向点残差为加密点中误差的0.75倍；

（2）多余控制点不符值为加密点中误差的1.25倍；

（3）区域网间公共点较差为加密点中误差的2.0倍。

（4）加密点中误差以全区或者单个区域为单位按下面的公式进行估算：

mq=

mg=

式中：

mq----控制点中误差，m;

mg----公共点中误差，m;

△----多余野外控制点不符值，m;

d----相邻航线或者相邻区域网之间公共点较差，m;

n----评定精度的点数。

（5）平面坐标和高程取至0.001米。

（6）加密点一般要选刺在3个标准点点位附近，当遇到特殊情况需要增加连接强度时，可增选连接点的数量。

所选点位构成的图形以大致成矩形为宜，点位高差相差不宜过大，同时要照顾DEM和DOM成图范围。

（7）对于连接点自动转点的效果不太理想的情况，在作业中首先需要手动添加连接点，保证在标准点位处有一至三个连接点。

（8）航拍时大面积落水区域的处理，在影像落水区域的边上按间隔1-1.5cm量测连接点，使落水区域附近的像点网有一个稳固的边界，从而减少落水区域的影像。

4.7主要精度指标

1、二、四等GPS控制网主要精度指标如下：

等级

相邻点间平均距离（㎞）

固定误差a（㎜）

比例系数误差

b（1×10-6）

最弱边相对中误差

异步环或附合路线变数

二等

9

≤5

≤2

1/120000

≤6

四等

2

≤10

≤5

1/45000

≤10

2、四等水准测量的主要技术指标如下：

四等水准测量附合路线长度不超过80㎞，环线周长不超过100㎞；同级网中结点间距离不超过30㎞。

主要技术指标如下：

等级

每千米高差中数全中误差（㎜）

测段、区段路线往返测高差不符值（㎜）

附合路线或环线闭合差（㎜）

检测已测测段高差之差（㎜）

四

≤±10

注：

K为测段、区段、路线长度，单位为㎞；当测段长度小于0.1㎞时，按0.1㎞计算；L为附合路线长度；R为检测已测测段长度。

3、图根测量主要技术指标

图根点相对于起算点点位中误差不得大于图上0.1mm（实地5㎝）。

图根点相对于图根起算点的高程中误差不得大于测图基本等高距的1/10（实地5㎝）；

4、地形图（平面）主要技术指标

地形图碎部测量时，测站点相对于邻近图根点的点位中误差不得大于图上0.3mm（实地15cm），高程中误差平地不大于1/10基本等高距（5cm）。

地物点相对于邻近图根点的点位中误差不得超过图上0.5mm（实地25㎝）；邻近地物点间距中误差不得超过图上±0.4mm（实地20㎝）。

5、地形图高程主要技术指标

高程采用全野外实测，城市建筑区地形图高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差不得大于±0.15m；其他地区的高程注记点或等高线插求点的高程中误差，平地应小于等于1/3基本等高距（16cm）

4.8DEM制作

DEM制作技术路线

DEM的制作过程为：

创建立体模型-生成核线影像-影像自动匹配-匹配点编辑-DEM自动生成-DEM编辑-裁切和分幅。

DEM制作工艺流程如下图所示：

4.9立体模型创建

立体模型创建主要是利用空三加密的结果，采用全自动空三数据导入方式，在VirtuoZoNT数字摄影测量工作站上采用批处理的方法完成各个立体模型的建立。

4.9.1模型定向与核线影像生成

模型定向包括内定向、相对定向和绝对定向三步。

由VirtuoZoAAT做的空三加密工作，导入空三成果时，内定向参数已由软件导入，所以在VirtuoZo工作站中不再需要重新做内定向。

在VirtuoZo标准版主界面上，单击处理->模型定向->相对定向菜单项，进入相对定向界面后定义核线范围，点击自动相对定向。

相对定向中误差必须满足精度要求。

空三工程导入后，要检查内外方位元素是否正确。

外方位元素不正确的像对，需运行绝对定向。

绝对定向中误差必须满足精度要求。

模型定向完成后运行程序自动生成核线影像。

在立体环境下对核线影像进行检查，主要检查核线影像立体是否正确、是否清晰、是否存在模型差等。

4.9.2影像匹配和DEM生成

生成核线影像后，在VirtuoZo主界面上单击处理->影像匹配，软件将对打开模型自动进行影像匹配。

自动匹配完成后，单击处理->匹配结果编辑进入匹配编辑模块，对当前立体模型的自动匹配结果进行编辑。

显示视差曲线和匹配点，主要针对以下几种情况进行编辑和处理：

Ø影像中大片纹理不清晰的区域或没有明显特征的区域。

如：

湖泊等区域可能会出现大片匹配不好的点，需要对其进行手工编辑。

Ø由于影像被遮盖和阴影等原因，使得匹配点不在正确的位置上，需要对其进行手工编辑。

Ø城市中的人工建筑物，山区中的树林等影像，它们的匹配点不是地面上的点，而是地物表面上的点，需要对其进行手工编辑。

Ø大面积平地、沟渠和比较破碎的地貌等区域的影像，需要对其进行手工编辑。

完成影像匹配编辑后，自动生成DEM。

4.9.3DEM编辑

DEM自动生成后，进行DEM编辑模块，同时显示格网点和视差曲线，对DEM进行精细编辑。

（1）在立体环境下，采用高程抬高、降低、匹配点内插、量测点内插等功能，对DEM进行全面编辑。

（2）DEM所有格网点必须紧贴地面，不能出现飘浮、下沉的现象，要能真实反映地面地形起伏情况。

（3）自动匹配的点，在树冠、房顶上的，必须下压至地面。

（4）编辑时，平地需同时显示格网点和视差曲线，视差曲线间距设为0.5米；丘陵同时显示格网点和视差曲线，视差曲线间距设为1.0米；山地和高山地，可只显示视差曲线，山地间距设为1.0米，特别陡峻的高山地视差曲线可设为2.0米。

（5）自动匹配效果较差的区域，需采集特征点和特征线构造三角网内插DEM。

特征点、线需采集在地形有起伏、发生变化的地方。

对已有地形图资料进行整理，提取带有高程属性的点和线，如等高线、高程点等，然后再在立体环境下增加采集特征点和线。

特征点、线的采集可在DEM编辑模块中采集，也可在矢量采集模块中采集后导入DEM编辑模块。

先构造三角网，在立体环境下检查三角网的每条边是否都已切准地面，如果没有切准，需继续采集点和线。

三角网的每条边均切准地面后，自动内插生成DEM。

（5）DEM编辑完成后，需对DEM成果质量进行评估。

首先在立体环境下采集地面高程点，每平方公里约10-20个点，要求均匀分布。

再利用这些点对DEM质量进行评估，中误差、最大误差必须满足精度要求。

4.9.4DEM的接边与分幅

DEM分块编辑完成后，需对数据进行接边处理。

接边采取“接西北、抄东南”的原则，要求分块数据之间无缝接边。

接边误差必须满足精度要求。

接边完成后，将数据拼接成整块，采用软件对DEM进行裁切和分幅，分幅方式按50cm×50cm标准分幅外扩1cm进行裁切。

4.9.5DOM制作

DOM制作采用VirtuoZo进行正射纠正，Geodging自动匀色，镶嵌成图、色彩精编，分幅与裁切。

工艺流程如下图所示：

5.0影像纠正及影像匀色

（1）采用VirtuoZo软件，在导入空三成果（在制作DEM时已导入空三成果）的基础上，加入已编辑过的DEM数据，对原始影像进行正射纠正，自动生成单片正射影像图。

（2）编辑过的DEM分幅数据需拼成整块，数据之间不能有缝隙，图边数据过渡要平滑、真实。

（3）DOM成图范围内有一部分区域不提交DEM成果，这部分范围的DEM制作流程和提交成果的DEM制作流程一致，精度标准降低，按《基础地理信息数字成果1：

5001：

10001：

2000数字高程模型》（CH/T9008.2-2010）中规定的三级精度执行。

（4）对原始影像逐片正射纠正，纠正时格网间距要符合规定要求。

自动生成影像TIF文件和影像定位TFW文件。

（5）正射纠正时影像边缘切除100-200个像素。

（6）影像匀色采用Geodging软件，影像背景颜色不参与计算，参照标准模板进行匀色。

影像匀色标准模板的制作要区分不同区域、不同颜色比重制作不同的标准片。

如植被覆盖度大的区域、城区等颜色有明显区别的地方需采用不同的标准片。

（7）匀色后的单片正射影像应纹理清晰，色调均匀，反差适中，自然真彩色，光谱信息丰富。

5.1镶嵌与精编

（1）单片正射影像匀色后，进行拼接和镶嵌，自动生成镶嵌线，对镶嵌线编辑和调整、色彩精细编辑，生成整块正射影像。

（2）拼接线应从地物边界通过，不能穿越房屋、道路等地物，使正射影像颜色过渡均匀，无明显拼缝。

（3）色彩精编采用PhotoShop，调整色阶、亮度、对比度、色彩均衡度等，对影像模糊、失真、色调不均衡的地方逐块进行精细编辑，从而达到设计和标准的要求。

5.2图幅裁切

DOM分块编辑完成后，需对数据进行接边处理。

要求分块数据之间无缝接边，色彩过渡自然、真实，接边误差必须满足精度要求。

接边完成后，将数据拼接成整块，采用软件对DOM进行裁切和分幅，分幅方式按50cm×50cm标准分幅外扩1cm进行裁切。

5.3:

5000遥感影像DOM制作

5.3.1遥感影像DOM制作的主要技术要求

（1）DOM采用高斯-克吕格投影，按3°分带，平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，高程基准采用1985国家高程基准。

（2）DOM地面分辨率按原始遥感影像的分辨率0.5m制作。

（3）DOM平面位置精度

DOM地物点相对于实地同名地物点的点位中误差，检查点的平面中误差不得大于下表规定,特殊地区可放宽0.5倍，取中误差的两倍为其最大误差。

1:

5000DOM平面位置中误差

平地、丘陵地（m）

山地、高山地（m）

2.50

3.75

（4）DOM纹理清晰，色调均匀，反差适中。

彩色影像应模拟自然真彩色，光谱信息丰富。

（5）DOM的地面分辨率采用0.5米。

（6）正射纠正采用有理函数模型。

（7）产品成果为DOM（影像）文件，采用GEOTIFF格式伴生坐标信息TFW文件存储。

5.3.2遥感影像数据的获取

目前市面上地面分辨率优于0.5m的卫星影像有两种：

WorldView-2和GeoEye-1。

本项目采用这两种遥感影像中的一种，全色波段地面分辨率0.5m，多光谱波段地面分辨率2m。

原始影像检查以下内容：

Ø检查相邻条带影像之间的重叠是否在4%以上，特殊情况下不少于2%。

Ø检查原始影像光谱信息是否丰富。

Ø检查原始影像是否存在噪声和掉线。

Ø检查以条带为单位云、雪量是否超过15%，或是否覆盖城乡结合部及公路两侧等重点地区。

Ø检查侧视角平原地区是否小于25°，山区是否小于20°。

Ø对原始影像的覆盖完整性和质量进行分析，对云雪雾的分布和覆盖比例、侧视角等进行检查。

是否存在影像地物错位、云雪雾较大范围覆盖、数据范围小于监测区范围，及侧视角远大于要求范围等问题。

5.3.3遥感影像DOM制作技术流程

根据已有的资料及其技术要求，在VirtuoZo软件平台下制作1：

5000数字正射影像图，具体技术流程如下图所示。

1：

5000DOM制作技术流程图

5.3.4正射纠正

应用实测像片控制点和遥感影像自带的RPC文件，结合预处理后的1：

1万DEM，基于有理多项式函数模型（RFM），应用VirtuoZo软件对融合后的卫星影像进行批量数字微分纠正。

5.3.5影像匀光、镶嵌与修补

为减少相邻图幅、像对之间的接边误差和色彩差，在影像镶嵌之前选取标准片，利用GeoDodging匀光软件，依据标准片的参数对融合后的影像进行匀光。

影像镶嵌遵循以下原则：

Ø镶嵌时应尽可能保留分辨率高、时相新、云雾量少、质量好的影像。

Ø选取镶嵌线对DOM进行镶嵌，镶嵌处无地物错位、模糊、重影和晕边现象。

Ø镶嵌线应尽量选取线状地物或地块边界等明显分界线，如道路边线、田埂、阴影等纹理差异小的区域，以便使镶嵌影像中的拼缝尽可能地消除，使不同时相影像镶嵌时保证同一地块完整,有利于判读。

且镶嵌后影像应避开云、雾、雪及其他质量相对较差的区域，使镶嵌处无裂缝、模糊、重影现象。

使用PhotoShop对DOM进行局部色差调整，以弱化色差。

5.3.6影像裁切

按照1：

5000标准分幅，按内图廓外切矩形外扩50米裁切出图。

5.41:

500全要素数字线划图制作

5.4.1技术流程

在全数字摄影测量工作站下，导入空三加密成果，恢复航摄数字影像的立体模型，按照1:

500地形图要求和本项目相关技术规程规范的要求，在立体环境下采集各地形要素，生成图形文件，并将采集的线划图与数字正射影像图叠加形成调绘底图，野外现场开展调绘，基于调绘的成果进行内业编辑，形成最终的全要素数字线划图。

现场相对影像图发生变化的（即新增地物），采用全野外数字采集方法获取数据，修改编辑内业采集数据。

新增地物补测的截止时间，以调绘日期为准。

技术流程图如下：

1：

500DLG生产技术流程

5.4.2DLG数据采集

首先恢复立模型。

将前期已完成航摄区域的像控测量和空三加密，在此基础上可直接恢复立体模型，用于数字线划图采集。

立体模型恢复后，应利用加密点成果检查立体模型的正确性。

再划分作业区域，在EPS中导入作业范围线，加载由MapMatrix建立的立体像对，依据相关技术要求进行立体采集。

数字线划数据采集输出后进行格式转换，统一分层与编码，然后采集数据套合正射影像激光出片，外业进行全要素调绘，再返回内业上图编辑。

软件采用清华山维EPS2008地理信息工作站，模板采用GB1T标准07长沙.mdT。

最后统一转换为ESRI的MDB格式GeoDatabase文件，拼接成块状图。

DLG各要素的采集要求：

居民地和垣栅

（1）房屋依据影像，在立体模型上切准房屋外轮廓逐个表示。

不同层次，不同性质结构、主要房屋和次要房屋之间的关系要用实线区分开。

大于6mm²的天井或院子须表示。

（2）围墙一般以单线表示，按照符号内加方向采集中心线。

图上宽度大于0.5mm时依比例尺表示。

（3）各种类型的栅栏、栏杆按照符号内加方向采集中心线。

（4）室外楼梯宽度在图上小于1mm的不表示。

螺旋式楼梯根据投影图形描绘，支柱不表示。

工矿建（构）筑物及其它设施

（1）工矿建（构）筑物及其他设施依比例尺表示的，应测出其外部轮廓；不依比例尺表示的，应准确测定其定位点或定位线，用不依比例尺符号表示。

（2）大型桥梁、广场及主要道路上排列整齐的路灯表示，其余不表示。

（3）喷水池的轮廓线需表示，符号绘在主要喷头处。

（4）坟群采集范围线，散坟和独立坟要逐个表示。

交通及附属设施

（1）公路与其它双线道路按地形图图要求依比例尺表示。

宽度在中途有变化时，应参照模型在变化处逐渐收敛表示。

如测图时路边线确有偏差，应予以纠正。

（2）公路、大车路及依比例尺乡村路通过规则的、宽度与道路相仿的大堤时，道路在堤上的部分不表示（以堤代路），道路断在上堤处，符号交接处间隔0.3mm。

（3）不依比例尺单线道路通过堤顶时，当堤顶宽度大于2mm时，堤与道路同时绘出；小于1mm时，堤上道路不表示。

（4）道路通过居民地时不中断表示，按真实位置及相应等级表示。

市区街道应将车行道、分隔带、环岛、街心花园与绿化带需依实表示。

（5）城市道路为立体交叉或高架道路时，按照桥位、匝道与绿地分别表示；多层