浅谈1：500航测成图的数学精度.pdf

1 4 测绘通报 2 0 0 5年第 2期 文章编号 ： 0 4 9 4 0 9 1 1 ( 2 0 0 5 ) 0 2 0 0 1 4 0 3 中图分类号： P 2 3 1 文献标识码 ： B 浅谈 1 ： 5 0 0航测成图的数学精度 卢金芳 ， 薛正义 ( 南京市测绘勘察研究院， 江苏 南京 2 1 0 0 0 5 ) Di s c u s s i o n s o n t h e M a t h e ma t i c Pr e c i s i o n o f 1 ： 5 0 0 Ae r o p h o t o g r a mme t r i c M a p LU J i n f a n g ， XUE Z h e n g - y i 摘要 ： 通过工作实践 ， 论述在城市建筑区使用纯航测方法成图是无法满足其精度要求的， 如要满足， 则必须采用诸如全野外数据采 集等辅助测量手段。 关键 词 ： l ： 5 0 0 航测成图； 数学精度： 辅助测量 一 、引 言 航测成 图因其成本低 、 周期短而被广大测绘单 位所采用， 特别是全数字摄影测量技术的发展， 使得 航测成图这一方法进入了一个全新的发展阶段。在 对此类产品的检查验收 中， 数学精度是一个重要指 标， 也是一项硬性指标。对于 1 ： 1 0 0 0 、 1 ： 2 0 0 0比例 尺航测图的数学精度， 相信从事过这一工作 的测绘 单位都有这种体会 ， 其精度基本上能满足规范的要 求。而对于 1 ： 5 0 0比例尺航测图的数学精度， 尽管 城市测量规范 在条文说明中通过列举的事实说明 其成图技术是精确可靠的， 但笔者通过工作实践认 为， 在城市建筑区使用纯航测方法成图是无法满足 其精度要求的。下面通过笔者参与的某工程的检查 验收来作一说明。 二、 作业概 况 某市进行全市 1 ： 5 0 0比例尺航测数字线划图 ( D L G ) 的测绘工作 ， 先期进行的 2 0 5 k m 试验区位 于该市西部， 测区内涵盖了现行图式规范中绝大部 分地物、 地形要素。试验工作由 9家在国内有一定 知名度的测绘单位承担 ， 其中 5家单位每家成图 4 0 幅， 4家单位每家成图 3 2幅。成图方法及所用设备 见表 1 。 表 1 成图方法及所用设备 三 、 检查概况 按照该工程的检查验收规定， 每家生产单位的 产品作为一个独立的检查单元， 每家的检查样本量 为 5幅， 样本量共计 4 5幅图。每幅图数学精度指标 的检测量为： 各类地物点的平面坐标、 高程注记点的 高程( 由于作业单位采用全野外测量 ， 精度较高， 这 里不作 比较) 各为 4 0点左右， 采用拓普康 G T S 一 6 0 2 全站仪施测 ； 地物间距的量取约 4 0 条边 ， 采用 5 0 m 钢尺 丈 量 ， 读 数 取 至 厘 米， 间距 数 值 主 要 位 于 薯 羿 銎 ? I1 ； 舅 ，E江 苏 ：2张0 0家 3 -港1 1人-2 ，719 6 3 高 级 工 程 师 ，质 量 工 程 师 ， 主 要 从 事 测 绘 产 品 质 量 管 理 工 作 。 作 者 简 介 ：卢 金 芳 ( 一 ) ，男 ，江 苏 张 家 港 人 ，高 级 工 程 师 ，质 量 工 程 师 ， 主 要 从 事 测 绘 产 品 质 量 雷 理 工 作 。 维普资讯 2 0 0 5年第 2期 测绘通报 1 5 3 1 5 m区间内。整个试验区共实测地物点 ( 检查 点) 坐标 1 7 8 4 点 ， 地物间距量取 1 7 9 8 条。 为确定采用何种计算公式进行 中误差的计算 ， 即为了求得我们检查工作本身的检测精度 ， 我们选 取了样本 中的 5幅图， 采用同样的检测设备、 不同的 人员进行重复测量， 计算时采用同精度检测公式， 其 结果 见表 2 。 表 2 检查工作本身的检测精度 从表 2可以看出， 采用上述设备进行精度检查 时， 其本身的检测精度是较高的， 与规范中点位中误 差应 O 2 5 m、 地物间距中误差应0 2 0 m相 比， 检测本身的误差可忽略不计。因此 ， 对所有样本 进行精度统计时， 计算的标准 中误差即为相应 的测 量中误差 ， 同时， 点位 中误差、 间距 中误差计算时采 用高精度检测公式， 即 四、 关于粗差率 现行 城市测量规范 、 测绘产 品质量评定标 准 及 测绘产品检查验收规定 中， 均未提及粗差 、 粗差率的概念及在检查验收中的处理原则， 而这又 是在检查验收中所必须面对的问题。有些业主或生 产单位在检查验收时往往采用( 或参考 ) 1 9 9 1 年 5 月国家测绘局制定的 摄影测量与遥感测绘产品质 量监督抽检实施细则 ( 试行 ) 。该细则第 4 2 1 3 条规定 ， “ 当点位的平面或高程误差大于 2倍中误差 的点数达到总点数的 5 以上时( 含 5 ) ， 计为严重 缺陷” 。而在一幅图的诸多质量特性中， 只要有一项 质量特性出现严重缺陷， 即意味着该幅图为不合格。 权且把大于 2倍中误差的值定义为粗差 ， 粗差 个数与检测总数之 比为粗差率。我们 在检查 中发 现， 4 5幅图中， 其点位中误差、 间距中误差的粗差率 绝大部分大于 5 。点位精度中， 粗差率满足此要 求的有 9幅图， 占 2 0 ， 单幅图中粗差率最大值为 3 0 ； 间距精度中， 粗差率满足要求的只有 1 幅图， 仅 占2 2 2 ， 单幅图中粗差率最大值为 5 0 。点位 精度与间距精度同时满足要求的只有 1幅图， 仅占 样本量的 2 2 2 ， 详见表 3 、 表 4 。 从表 5 、 表 6可以看出， 当点位中误差、 间距中 误差定为 O 2 5 m及 O 2 0 m( 标准中误差) 时， 其 粗差率分别为 1 3 3 4 和 2 1 3 3 ， 均超过了不得大 于 5 的要求 。此为不满足 摄影测量与遥感测绘 产品质量监督抽检实施细则 的要求粗差率超 限 。 表 3 点位精度粗差率分布表 误差 区间 m 0 5 1 0 6 0 0 6 1 0 7 0 0 7 1 0 8 0 0 8 1 0 9 0 0 9 1 1 O 0 1 0 11 5 0 1 5 12 O 0 2 O 0 维普资讯 1 6 测绘通报 2 0 0 5 年第 2 期 五、 关于精度 现行 城市测量规范 对于 1 ： 5 0 0航测图的数学 精度有明确的规定， 城市建筑区地物点相对于临近平 面控制点的点位中误差应O 2 5 m， 地物间距中误差 应O 2 0 m 。对此规定 ， 在条文说明第 5 1 2 条中有 详细的说明， 证实 1 ： 5 0 0 航测成图技术是精确可靠 的。 而我们通过检查发现， 9家作业单位的成图精 度隋况基本类似 ， 在全部 4 5幅图中， 只有 1幅图的 几项数学精度指标同时满足规范要求。将样本综合 计算 ， 其结果见表 7 、 表 8 。 表 7 点位精度统计表 按照 摄影测量与遥感测绘产品质量监督抽检 实施细则 第 5 7 4 2 条的规定 ， 剔除大于 4倍标准 中误差的检测数据， 进行 中误差 的计算 ， 则点位精 度、 间距精度分别为 0 3 0 m与 0 2 7 m， 超过规 范 0 2 5 m与 0 2 0 m的要求 ， 此为不满足 城市 测量规范 的要求中误差超限。 从表 7 、 表 8中可以看出 ， 点位精度 、 间距精度 如要满足规范要求的话 ， 则应分别剔除检测数据里 误差大于 0 7 m和 -4- 0 5 m的值 ， 对照表 5 、 表 6 ， 此时剔除的大于 2 倍标准中误差的检测数据的比例 分别为 8 2 4 与 1 6 2 2 ， 相应地， 此时剔除的大于 4倍标准中误差的检测数据的比例分别为 4 6 5 与 8 2 2 ， 如此高的剔除比例足 以说明其精度是不可 靠的， 实际上这种剔除也是不科学的。因此， 此时所 说的满足规范要求只是一种假象而已。 六 、 分析与建议 对于在城市建筑区使用纯航测方法进行 1 ： 5 0 0 比例尺测图为何无法满足规范的精度要求 ， 我们分 析有以下几点原因： 1 现代城市建筑密度大、 楼层高 ， 尤其是建筑 物外形千奇百态， 使得房檐无法进行正确、 有效的改 正 。 2 虽然像片的航摄期在冬季 ， 但仍有不少建筑 处于冬季不落叶树的树阴覆盖下， 影响内业测图， 即 使是冬季枯叶树种， 其树枝覆盖下的地物仍难以分 辨 ， 特别是道路两侧行道树下众多的点状地物。 3 点状地物无法进行正确判别， 特别是各类杆 位及消防栓。从表 9可以看 出， 在大于 2倍标准中 误差的检测数据中， 点状地物 占4 8 。而通过进一 步统计发现， 在大于 4 倍标准中误差的检测数据中， 点状地物占6 0 。 因此， 要使成图精度满足现行 城市测量规范 的要求， 对沿街建筑 、 高层建筑及点状地物必须采用 诸如全野外数据采集等辅助测量手段。对此， 我们 在与多家试生产单位的工作交流中， 也得到 了上述 同样 的回答 。 最后 ， 我们建议标准的制定部门在进行有关检 查验收规定的制定或修改时 ， 能明确粗差 、 粗差率的 定义， 并规定粗差率的限值， 给出在中误差计算时， 粗差的录用及剔除原则。 ( 下转第 4 4页) 维普资讯 测绘通报 2 0 0 5年第 2期 行( 缺省为 1 ) 。提示中的( X， l ， j A， ) 表示 由测 量坐标系统换算成施工坐标系统； ( A， ， l ， ) 表 示 由施工坐标系统换算成测量坐标系统。 三、 高程的换算 高程的换算需要如下程序 ： ( d e f u n C - c h t e x t ( a l a 2 b l b 2 b 3 b 4 b 5 b 8 c l c 2 03 p l s l s 2 s 3 W) ( s e t q p l ( g e t d is t ” n 两高程系统间高差是多 少 ? ： ” ) w ( g e ts t r in g n 输入要处理高程数据 的层名 ： ” ) w ( s t r c e a s e W) s 3 ( g e t in t ” n 处理后高程保留的小数位 数： ” ) ) ( s e t q a l ( s s g e t ( 1 i s t ( c o n s t e x t ) ( con s 8 w ) ) ) a 2( s s l e n g t h a 1 ) n 0 ) ( r e p e a t a 2 ( s e t q b l ( s s n a me a l n ) b 2 ( e n t g e t b 1 ) k S ( c d r ( a s , o e 1 b 2 ) ) b a ( c d r( a s s o c 1 0 b 2 ) )b S ( a s e i i b 3 )b 5 ( e d r( a s s o c 7 b 2 ) ) ) ( if( 乍b 8 5 7 ) ( p r o g n ( s e t q c l ( a t o f b e )s 2 ( fi x c 1 )s l ( 一 c 1 s 2 ) ( i f( =s l 0 ) ( p r o g n( e n t d e l b 1 )( s e t q c 2 ( +c 1 p 1 ) 03( r t o s c 2 2 s 3 ) ) c o mma n d t S t , W t e x t t s b 5 b 4 1 0 0 3) ) ) ) ) ( s e t q n ( +n 1 ) ) ) ( r e d r a w ) ( p r i n c ) ) 此程序首先要求输入两个坐标系统间的高差值 ， 然 后要求输入高程数据所在 的层名， 最后要求输入高 程处理后要保留的小数位数 ， 一般情况下， 控制点名 由字母开头并与控制点高程处于同一层。值得说明 的是怎样解决控制点名与控制点高程的判断问题。 大家知道 ， 数字与字母 的 A S C I I 码不 同， 本程序就 利用这一点来解决这一问题的。只要判断出得到的 T E X T实体第一个字符的 A S C I I 码， 即可分辨出是 控制点名 ， 还是控制点高程。分辨之后再分别处理 ， 对控制点名不做处理 ， 对控制点高程 ， 先将实体从图 中删除， 然后再重新在原位置写上换算后 的高程。 控制点若用 自然数命名， 本程序也能分辨出来。其 方法是 ： 先将所取得的高程字符用 a t o f 函数转换成 实数 ， 然后再