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[摘要]通过以安徽省无为县的地理环境及相关研究数据为案例，对利用机载GPS辅助轻型机进行1：1000的大比例尺地形图航测的实际应用展开研究，并对这种技术的精度和优势进行了相关研究和探讨。
[关键词]机载GPS 轻型机 大比例尺地形图 航测
[中图分类号] P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-5-297-1
科学技术的发展使得GPS的应用更加的广泛，对于一些比较特殊的地形，将机载GPS应用于轻型机，能够有效的辅助轻型机进行1：1000的大比例尺地形图航测与绘制，本文通过实例，对其进行研究和探讨。
1地理概况
无为县位于安徽省中南部，长江北岸，北依巢湖，南与芜湖市、铜陵市隔江相望，距省会合肥市百余公里。距马鞍山市90公里、距南京市120公里、距杭州市300余公里、距上海市400余公里。无为通江达海，承东启西，是皖江开发开放的前沿，与“长三角”山水相连，人文相亲。总面积2433平方千米。全县辖19个镇、4个乡：无城镇、襄安镇、二坝镇、汤沟镇、陡沟镇、石涧镇、严桥镇、开城镇、蜀山镇、牛埠镇、刘渡镇、姚沟镇、泥汊镇、白茆镇、高沟镇、福渡镇、泉塘镇、红庙镇、赫店镇、鹤毛乡、十里墩乡、昆山乡、洪巷乡。县政府驻无城镇。西北部有低山丘陵，东南部为平原沙洲区。境内河流如网，沟塘密布。属亚热 带季风气候，年降水量1170.5毫米，年均气温15.8℃。淮南铁路、合芜铁路经过县境东北端二坝镇，208、227、319省道纵横县境。
2技术指标
结合安徽省无为县的地理概况，投影方式采用高斯-克吕格1.5°带投影，平面坐标系统采用CGS2000坐标系。高程基准采用1985国家高程基准。成图比例尺为1：1000。首先以测区1：1000比例尺图的西南角之坐标数字作为它的图号，以公里为单位，X坐标在前，Y坐标在后，中间用短线连接，在此基础上进行1：1000分幅。全区统一采用1.0m等高距，居民地和除旱地外农田内不绘等高线。
对于平面位置中存在的误差，图上地物点相对于邻近平面控制点的点位中误差与邻近地物点间距中误差应符合下表1规定：
而对于高程中误差，城市建筑区及平坦地区，高程注记点的高程中误差不得大于±0.20m，其它地区地形图高程精度以等高线内插点的高程中误差来衡量，等高线内插点的高程中误差应符合下表2规定：
对于DOM平面位置的精度要求，数字正射影像图明显地物点的平面位置中误差不大于下表3规定，平面位置中误差的2倍为其最大误差。
3摄影要求
在进行摄影分区时，摄影分区界线应尽量与成图图廓线相一致，而且摄影分区内的地形高差不得大于四分之一相对航高。在地形条件允许的情况下，摄影分区应尽量大些。航线飞行方向一般为东西向，考虑到测区季节风和成图范围，根据实际需要进行了适当的敷设。再者，根据大比例尺航测成图放大作业的特殊性，从航片的最佳覆盖和简便测绘作业考虑，航线按成图图幅中心线或向另两排成图图幅的公共图廓线敷设。测图航线出测图范围航向不少于2条基线，旁向出半条航线。构架航线必须按照机载GPS辅助空三软件HDIMPS要求，压盖测图航线，并满足与测图航线比例对应关系[1]。
另外，对于机载GPS的数据也有一定的要求。本研究采用无地面基站模式进行机载GPS辅助航空摄影，机载GPS采用双频量测型GPS，天线与轻型机固连，量测三个偏移分量至厘米。在进行作业时，GPS采样频率设置为2Hz。机载数据必须连续不间断，飞行前15分钟开机，飞行结束后，15分钟后关机。相机曝光脉冲记录不得遗漏。采用17小时以后的快速星历，解算每一曝光点的三个线元素之相对坐标。
4技术要求
4.1像片定向
4.1.1控制点测量
像片控制点一般采用网络RTK作业方式连测，利用芜湖似大地水准面数据求定像控点高程。特殊情况亦可参照《城市测量规范》要求采用其它像控点连测方式。
利用GPS网络RTK作业模式进行像控点测量时，每天应联测测区内的高等级控制点或重复点。GPS网络RTK作业应观测两测回，每测回应不少于10个历元，必须提供原始观测记录，测回间坐标分量较差平面坐标应不超过30mm，垂直坐标分量较差不应超过50mm。观测时平面收敛阀值一般不超过30mm、垂直收敛阀值不超过50mm，保证成果的可靠性。
GPS网络RTK测量的像片控制测量成果应进行100%的内业检查和2%的外业抽查。像片控制点测量结束后，像控点坐标应及时在1∶1000地形图上进行展点检查，防止出现粗差，以确保下工序的空中三角测量得以顺利进行[2]。
4.1.2像片定向
加密选点前须对航摄像片自动进行内定向。其内定向的精度要求为：0.010mm（10μ）。内定向后进行像片加密点选点，然后相对定向，也可由软件自动定向。相对定向的精度平地、丘陵地残余上下视差⊿q应小于0.02mm（20μ），山地、高山地残余上下视差⊿q应小于0.03mm（30μ）。
4.2连接点选择
空三模型连接点采用机载GPS辅助空三软件HD严格按照摄影测量原理进行内业加密点的自动选取以及测图航线与构架航线之间的精密转点。转点完成后，能够确保六个标准点位模型连结点的充足性，当标准点位缺少模型连结点时，必须手工添加，自动匹配，补齐标准点位点。而对于像点，应对其余差逐个调整满足要求。相邻测区重复一条航线，重复航线的模型连结点相平面坐标必须一致，以满足加密接边的要求。内业加密点由软件自动编号。整个测区不得有重号。测图航线模型连结点往构架航线转点完成后，构架航线标准点位模型连结必须补充完整。内业加密点满足六个标准点位完整的情况下，尽量减少多余模型连结点，一般在50个左右为宜。
5精度分析
在相关人员的共同努力下，本方案顺利施行完成。经过统计分析发现，野外实地采集的103个RTK平面点中，除去少数误判房角，平面最大的误差为0.532米，平面中x轴误差为0.275米，y轴误差为0.215米，也就是说，相应的平面位置精度都达到了对应的要求[3]。此外，山地地形地物误差、高程中误差，丘陵地地形地物点误差、高程中误差也满足了相关要求。
6优势分析
6.1满足对于地形图的需求
利用机载GPS进行大比例尺地形图航测，能够快速的测量绘制具有较高质量的地形图貌，结合新近的计算机科学技术，能够便捷高效的进行地形图绘制，从而满足了人们对于复杂地区地形图的不同需求。
6.2提高了地形图精度
城市的日益发展对城市的土地利用有效率和布局合理性提出饿了更高的要求，建筑物之间的间距影响，建筑物对于区域景观以及日照影响等都对地形图的精度提出了更高的要求。而利用机载GPS辅助轻型机进行大比例尺地形图航测有效的提高了地形图的精度，GPS的高精度扫描，加上轻型机能够完成范围更广阔的飞行，使其绘制的地形图能够满足人们对于地形图精度的要求。
6.3提高了数据质量
“数字城市”以及电子化政务服务的推广，使得地形图的数据格式有了各种不同的标准，比如分类代码标准、分层分色标准等。而机载GPS的种类能够满足不同标准的需求，根据标准的不同，选择不同种类的机载GPS则可绘制满足不同标准的地形图。
参考文献
[1]石华胜，王守康，高宇. 利用轻型机机载GPS辅助进行大比例尺地形图航测[J]. 测绘通报，2013，07：46-48.
[2]王莎，邬江平. 机载GPS辅助空中三角测量若干问题研究[J]. 测绘，2012，04：190-192.
[3]袁修孝，高宇，邹小容. GPS辅助空中三角测量在低空航测大比例尺地形测图中的应用[J]. 武汉大学学报（信息科学版），2012，11：1289-1293.
[关键词]机载GPS 轻型机 大比例尺地形图 航测
[中图分类号] P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-5-297-1
科学技术的发展使得GPS的应用更加的广泛，对于一些比较特殊的地形，将机载GPS应用于轻型机，能够有效的辅助轻型机进行1：1000的大比例尺地形图航测与绘制，本文通过实例，对其进行研究和探讨。
1地理概况
无为县位于安徽省中南部，长江北岸，北依巢湖，南与芜湖市、铜陵市隔江相望，距省会合肥市百余公里。距马鞍山市90公里、距南京市120公里、距杭州市300余公里、距上海市400余公里。无为通江达海，承东启西，是皖江开发开放的前沿，与“长三角”山水相连，人文相亲。总面积2433平方千米。全县辖19个镇、4个乡：无城镇、襄安镇、二坝镇、汤沟镇、陡沟镇、石涧镇、严桥镇、开城镇、蜀山镇、牛埠镇、刘渡镇、姚沟镇、泥汊镇、白茆镇、高沟镇、福渡镇、泉塘镇、红庙镇、赫店镇、鹤毛乡、十里墩乡、昆山乡、洪巷乡。县政府驻无城镇。西北部有低山丘陵，东南部为平原沙洲区。境内河流如网，沟塘密布。属亚热 带季风气候，年降水量1170.5毫米，年均气温15.8℃。淮南铁路、合芜铁路经过县境东北端二坝镇，208、227、319省道纵横县境。
2技术指标
结合安徽省无为县的地理概况，投影方式采用高斯-克吕格1.5°带投影，平面坐标系统采用CGS2000坐标系。高程基准采用1985国家高程基准。成图比例尺为1：1000。首先以测区1：1000比例尺图的西南角之坐标数字作为它的图号，以公里为单位，X坐标在前，Y坐标在后，中间用短线连接，在此基础上进行1：1000分幅。全区统一采用1.0m等高距，居民地和除旱地外农田内不绘等高线。
对于平面位置中存在的误差，图上地物点相对于邻近平面控制点的点位中误差与邻近地物点间距中误差应符合下表1规定：
而对于高程中误差，城市建筑区及平坦地区，高程注记点的高程中误差不得大于±0.20m，其它地区地形图高程精度以等高线内插点的高程中误差来衡量，等高线内插点的高程中误差应符合下表2规定：
对于DOM平面位置的精度要求，数字正射影像图明显地物点的平面位置中误差不大于下表3规定，平面位置中误差的2倍为其最大误差。
3摄影要求
在进行摄影分区时，摄影分区界线应尽量与成图图廓线相一致，而且摄影分区内的地形高差不得大于四分之一相对航高。在地形条件允许的情况下，摄影分区应尽量大些。航线飞行方向一般为东西向，考虑到测区季节风和成图范围，根据实际需要进行了适当的敷设。再者，根据大比例尺航测成图放大作业的特殊性，从航片的最佳覆盖和简便测绘作业考虑，航线按成图图幅中心线或向另两排成图图幅的公共图廓线敷设。测图航线出测图范围航向不少于2条基线，旁向出半条航线。构架航线必须按照机载GPS辅助空三软件HDIMPS要求，压盖测图航线，并满足与测图航线比例对应关系[1]。
另外，对于机载GPS的数据也有一定的要求。本研究采用无地面基站模式进行机载GPS辅助航空摄影，机载GPS采用双频量测型GPS，天线与轻型机固连，量测三个偏移分量至厘米。在进行作业时，GPS采样频率设置为2Hz。机载数据必须连续不间断，飞行前15分钟开机，飞行结束后，15分钟后关机。相机曝光脉冲记录不得遗漏。采用17小时以后的快速星历，解算每一曝光点的三个线元素之相对坐标。
4技术要求
4.1像片定向
4.1.1控制点测量
像片控制点一般采用网络RTK作业方式连测，利用芜湖似大地水准面数据求定像控点高程。特殊情况亦可参照《城市测量规范》要求采用其它像控点连测方式。
利用GPS网络RTK作业模式进行像控点测量时，每天应联测测区内的高等级控制点或重复点。GPS网络RTK作业应观测两测回，每测回应不少于10个历元，必须提供原始观测记录，测回间坐标分量较差平面坐标应不超过30mm，垂直坐标分量较差不应超过50mm。观测时平面收敛阀值一般不超过30mm、垂直收敛阀值不超过50mm，保证成果的可靠性。
GPS网络RTK测量的像片控制测量成果应进行100%的内业检查和2%的外业抽查。像片控制点测量结束后，像控点坐标应及时在1∶1000地形图上进行展点检查，防止出现粗差，以确保下工序的空中三角测量得以顺利进行[2]。
4.1.2像片定向
加密选点前须对航摄像片自动进行内定向。其内定向的精度要求为：0.010mm（10μ）。内定向后进行像片加密点选点，然后相对定向，也可由软件自动定向。相对定向的精度平地、丘陵地残余上下视差⊿q应小于0.02mm（20μ），山地、高山地残余上下视差⊿q应小于0.03mm（30μ）。
4.2连接点选择
空三模型连接点采用机载GPS辅助空三软件HD严格按照摄影测量原理进行内业加密点的自动选取以及测图航线与构架航线之间的精密转点。转点完成后，能够确保六个标准点位模型连结点的充足性，当标准点位缺少模型连结点时，必须手工添加，自动匹配，补齐标准点位点。而对于像点，应对其余差逐个调整满足要求。相邻测区重复一条航线，重复航线的模型连结点相平面坐标必须一致，以满足加密接边的要求。内业加密点由软件自动编号。整个测区不得有重号。测图航线模型连结点往构架航线转点完成后，构架航线标准点位模型连结必须补充完整。内业加密点满足六个标准点位完整的情况下，尽量减少多余模型连结点，一般在50个左右为宜。
5精度分析
在相关人员的共同努力下，本方案顺利施行完成。经过统计分析发现，野外实地采集的103个RTK平面点中，除去少数误判房角，平面最大的误差为0.532米，平面中x轴误差为0.275米，y轴误差为0.215米，也就是说，相应的平面位置精度都达到了对应的要求[3]。此外，山地地形地物误差、高程中误差，丘陵地地形地物点误差、高程中误差也满足了相关要求。
6优势分析
6.1满足对于地形图的需求
利用机载GPS进行大比例尺地形图航测，能够快速的测量绘制具有较高质量的地形图貌，结合新近的计算机科学技术，能够便捷高效的进行地形图绘制，从而满足了人们对于复杂地区地形图的不同需求。
6.2提高了地形图精度
城市的日益发展对城市的土地利用有效率和布局合理性提出饿了更高的要求，建筑物之间的间距影响，建筑物对于区域景观以及日照影响等都对地形图的精度提出了更高的要求。而利用机载GPS辅助轻型机进行大比例尺地形图航测有效的提高了地形图的精度，GPS的高精度扫描，加上轻型机能够完成范围更广阔的飞行，使其绘制的地形图能够满足人们对于地形图精度的要求。
6.3提高了数据质量
“数字城市”以及电子化政务服务的推广，使得地形图的数据格式有了各种不同的标准，比如分类代码标准、分层分色标准等。而机载GPS的种类能够满足不同标准的需求，根据标准的不同，选择不同种类的机载GPS则可绘制满足不同标准的地形图。
参考文献
[1]石华胜，王守康，高宇. 利用轻型机机载GPS辅助进行大比例尺地形图航测[J]. 测绘通报，2013，07：46-48.
[2]王莎，邬江平. 机载GPS辅助空中三角测量若干问题研究[J]. 测绘，2012，04：190-192.
[3]袁修孝，高宇，邹小容. GPS辅助空中三角测量在低空航测大比例尺地形测图中的应用[J]. 武汉大学学报（信息科学版），2012，11：1289-1293.