包头航摄项目技术设计书zz.docx
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1、甘肃煤田地质局综合普查队二一五年三月项目承担单位(盖章): 设计负责人: 队 长: 主要设计人: 总工程师: 年 月 日项目负责: 技术负责: 审核意见: 审核人: 年 月 日批准单位(盖章):审批意见:审 批 人: 年 月 日目 录1 概述11.1 任务来源11.2 主要工作量12 测区自然地理概况和已有资料情况22.1 测区自然地理概况22.2 已有资料情况23 技术依据34 成果规格及精度要求34.1 坐标系统34.2 分幅和编号44.3 成图精度指标44.3.1 像控点精度要求44.3.2 正射影像图精度要求44.4 数据格式及文件命名55 设计方案55.1 资源配置55.1.1 硬件
2、设备55.1.2 软件环境55.1.3 项目管理结构55.2 技术路线及作业流程65.2.1 技术路线65.2.2 作业流程75.3 航空摄影85.3.1 仪器设备85.3.2 航摄方案85.3.3 航空摄影质量控制95.3.4 数据预处理105.4 像片控制测量115.4.1 像控点的布设115.4.2 像控点的像片条件115.4.3 像控点刺点和编号125.4.4 像控点测量125.5 全数字空中三角测量145.5.1 技术路线及作业流程145.5.2 主要技术要求155.6 正射影像图(DOM)制作155.6.1 建立DEM155.6.2 采集特征点、线、面155.6.3 DEM匹配结果
3、的编辑165.6.4 正射影像批处理165.6.5 正射影像回放检查165.6.6 正射影像修补175.6.7 匀色处理175.6.8 正射影像镶嵌175.6.9 正射影像分幅175.7 质量保证体系175.7.1 成果检查验收制度185.7.2 检查内容185.7.3 过程检查185.7.4 最终检查185.7.5 质量控制措施196 提交成果资料201 概述1.1 任务来源为满足包头稀土高新技术产业开发区规划建设的需要,受包头稀土高新技术产业开发区城市管理执法局委托,甘肃煤田地质局综合普查队承担包头稀土高新技术产业开发区的航空摄影任务。航空摄影区域总面积为113km2,区域范围如图1-1所
4、示:图1-1 航摄区域范围图1.2 主要工作量(1)完成104km2的航空摄影。(2)完成航空摄影区域104km2的像片控制测量。(3)完成航空摄影区域104km2的空三加密工作。(4)完成104km2的真彩色正射影像图(DOM)制作。2 测区自然地理概况和已有资料情况2.1 测区自然地理概况包头稀土高新技术产业开发区位于内蒙古包头市市区南侧,黄河北岸。包头市地处渤海经济区与黄河上游资源富集区交汇处,北部与蒙古国接壤,南临黄河,东西接沃野千里的土默川平原和河套平原,阴山山脉横贯中部。包头境内有阴山山脉的大青山、乌拉山 以昆都仑河为界 ,山峰平均海拔2000米,最高峰海拔2324米。全市由中部山
5、岳地带、山北高原草地和山南平原三部分组成,呈中间高,南北低,西高东低的地势。黄河流经包头市境内214公里。包头属半干旱中温带大陆性季风气候。年均气温8.5,年最低气温27.6,年最高气温40.4,年降水总量262.9毫米,年日照时数2806小时,年平均相对湿度52% 。包头稀土高新技术产业开发区由建成区、滨河新区、希望园区、稀土应用产业园区四部分组成。地理坐标东经1094510959、北纬40314039。总规划面积约121 km2,总人口约12.5万。其中位于市区南侧的建成区面积15.54 km2,全部实现了八通一平,建成了较为完善的基础设施保障体系和配套服务体系,是稀土高新区高新技术产业的
6、集中区。位于昆都仑河东岸、包兰铁路两侧的希望工业园区面积12 km2,已入驻了东方稀铝、华鼎铜业、神麒科技等大中小型企业。位于黄河北岸的万水泉地区面积88 km2,将建成内蒙古西部地区环境优美、独具特色的滨河新区。稀土应用产业园区规划面积5.3 km2。包头稀土高新技术产业开发区交通条件十分便利,距火车站约6km,距民航机场约16 km,区内拥有多条城市规划主干道,辅以纵横交错的区间路,形成了四通八达的快捷交通网络。包头稀土高新技术产业开发区主要集中于稀土新材料及其应用,风光能源机电一体化和铝铜深加工等高新技术产业,是集厂房、仓储、办公、服务于一体的黄河工业园区。根据上述自然地理、气候和交通等
7、情况,本测区作业困难类别为类。2.2 已有资料情况测区内及周边有等三角点2个(武黑来窑子、基东);另有甘肃煤田地质局综合普查队2007年在包头市1:2000地形图航测项目中施测的级导线点5个(D15、D16、D17、P70、P71)。以上控制点成果平面为1980西安坐标系,高程为1985国家高程基准。经实地踏勘,以上控制点标石保存完好,可作为本次像片控制测量的起算数据。由内蒙古自治区测绘院提供的内蒙古连续运行卫星定位服务系统(NMGCORS)的IP地址、端口、源列表、用户名、密码等用户应用系统信息以及坐标转换参数,可作为本次像片控制测量中CORS-RTK测量方法应用的依据与参数。3 技术依据(
8、1)全球定位系统(GPS)测量规范GB/T18314-2009;(2)全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范GB/T 2009-2010;(3)国家基本比例尺地图图式第1部分:1:500 1:1000 1:2000地形图图式GB/T 20257.1-2007;(4)国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T 13989-1992;(5)1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量外业规范GB/T 7931-2008;(6)1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量内业规范GB/T 7930-2008;(7)数字航空摄影测量空中三角测量规范GB/T 23236-2009
9、;(8)1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影规范GB/T 6962-2005;(9)数字航空摄影规范第1部分:框幅式数字航空摄影GB/T 27920.1-2011;(10)数字航空摄影测量控制测量规范CH/T 3006-2011;(11)数字测绘成果质量检查与验收GB/T 18316-2008;(12)测绘成果质量检查与验收GB/T 24356-2009;(13)航空摄影技术设计规范GB/T19294-2003;(14)测绘技术设计规定CH/T 1004-2005。4 成果规格及精度要求4.1 坐标系统平面采用1980西安坐标系和WGS84坐标系,高斯6带投影,带号:19,中央
10、子午线为111;高程采用1985国家高程基准。4.2 分幅和编号1:500正射影像图(DOM)采用矩形分幅,图号执行国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T 13989-1992的相关规定;DOM以矩形覆盖范围提供数据,起止网格点按以下四式计算:4.3 成图精度指标4.3.1 像控点精度要求4.3.2 正射影像图精度要求(1)正射影像图地面分辨率:0.05m;(2)平面位置中误差:平地、丘陵地为图上0.6mm,山地、高山地为图上0.8mm;(3)相邻图幅接边限差:2个像元;(4)影像质量应符合以下要求:a) 色彩模式:24位(比特)彩色影像;b) 色彩特征:影像反差适中,色调均匀,纹理清晰,层次
11、丰富,无明显失真,灰度直方图呈正态分布;c) 影像缺损:影像无模糊、错位、扭曲、拉伸等现象。影像数据应保证连续、无缝和视觉一致性。4.4 数据格式及文件命名, 。5 设计方案5.1 资源配置5.1.1 硬件设备表5-1 硬件设备配置序号设备名称型号规格数量备注1航摄飞机运5架12航摄仪UCE部13GPS接收机思拓力S6-GB2台4RTK4数字摄影测量工作站inpho台45计算机Dell D630台2联想扬天T4900V台46绘图仪EPSON 9880台27打印机HP4650台1HP5500台18车辆越野吉普辆45.1.2 软件环境GPS数据处理与坐标转换软件:HDS2003;全数字空中三角测量
12、及数据采集软件:inpho全数字摄影测量系统、AATM;影像处理软件:OrthoVista、PhotoShop、GeoDodging;数据处理软件:Globalmapper、AutoCAD、Orthovista。5.1.3 项目管理结构项目负责人:负责项目技术设计书的编写,对本项目的工期、质量和成本等进行全面管理。内业技术负责人:负责本项目的成果质量管理及所有内业工作的完成。外业技术负责人:全面负责本项目的野外施工。项目管理结构图见图5-1。项目负责人外业技术负责人内业技术负责人 外业检查组像片控制组航空摄影组数据一组数据二组内业检查组 图5-1 项目管理结构图5.2 技术路线及作业流程5.2
13、.1 技术路线根据包头稀土高新技术产业开发区的规划设计理念和建设生产的需要,采用航空摄影测量技术是获取高分辨率正射影像图最为直接有效的手段。该作业方法首先根据已有资料分析确定航摄范围与摄区平均平面高程,绘制摄区略图并计算航摄的主要数据;其次根据各项技术指标进行航空摄影;再利用航摄数据布设像片控制点,并采用GPS RTK测量方法进行像片控制测量;最后根据外业实测的像片控制点进行空三加密,完成数字正射影像图(DOM)的制作。本项目拟采用运-5航摄飞机和UCE航摄仪进行航空摄影工作,像片控制测量采用CORS-RTK测量方法。这两种测量方法都是目前测绘领域最为先进的技术方法。不仅能够减小外业工作量与劳
14、动强度,还能够快速获取最新时相的正射影像数据。在满足数据成果质量要求的基础上,提高了工作效率,降低了生产成本。本项目的实施可以为包头稀土高新技术产业开发区的规划建设等各个阶段提供现势性较强的基础图件。5.2.2 作业流程测区踏勘、资料收集技术设计航空摄影航摄像片回放像片控制测量空中三角测量立体建模特征点、线采集或等视差曲编辑DEM数据数字微分纠正影像处理、镶嵌与裁切正射影像(DOM)数据成果像控测量成果空三加密成果数据整理、编制报告提交成果修改提交最终成果图5-2 作业流程图5.3 航空摄影5.3.1 仪器设备(1)航摄飞机:运-5选用运-5飞机作为航空摄影平台。该机是小型双螺旋桨单翼飞机,最
15、高升限3500 米,巡航速度150公里/小时,飞机姿态保持由先进的GPS全球定位系统与相机检影器共同承担,在航迹修正,飞机的俯仰、横滚与侧滚的控制方面均能达到较满意的效果。(2)航摄仪:UCE焦距:f=80mm 像元尺寸=5.2m像幅大小(pixel):2001013080地面分辨率:0.05m(3)UCE数据处理服务器UCE数字航摄仪所获取的影像数据利用UltraMap摄影测量系统进行影像数据后处理。它针对UCE影像数据提供从0级影像到最终DOM产品制作的完整的高度自动化工作流程。UltraMap采用微软件最新FrameWork及Dragonfly技术,管理数据的下载,分布0-2级、2-3级
16、数据处理,空三加密,影像制作以及交互式数据可视化质量控制。实现了动态的负载平衡和资源管理。(4)影像数据的输出设备美国HP公司的HP4650彩色激光打印机和HP5500彩色喷墨打印机。5.3.2 航摄方案(1)航线布设方向:东西方向布设。(2)航摄范围覆盖:航向覆盖超出摄区边界线不少于1条基线,旁向覆盖超出摄区边界线不应少于像幅的30%。(3)航片重叠度:旁向重叠度设计为30%,航向重叠度设计为62%。(4)像片旋偏角:旋偏角一般不大于10,个别最大不超过12。(5)像片倾斜角:像片倾斜角一般不大于2,最大不超过3。(6)航高:航高的变化将直接影响设计的摄影比例尺和像片重叠度。飞行的航高指示器
17、是气压高度表,每天飞行前,飞行员都要到气象部门了解机场天气,同时记录当时的气压值。根据气压值和机场的标准高度值,确定出气压高度表在地面的基准值。飞机按照基准值飞到航空摄影要求的作业高度进行作业,同时参考GPS实时高程。当飞机上高度表数值超过标准飞行高度20m时,飞行员要对飞机航高给予修正。同一航线上相邻像片的航高差不大于20m;最大航高和最小航高之差不大于30m。当相对航高大于1000m时,其实际航高与设计航高之差不大于设计航高的5%。(7)航线的弯曲度:为保证飞机有充分的时间以平稳的姿态进入航线,设计预备线长度为2km,由于有足够的预备线长度,且GPS导航系统能直观观察航迹偏差,可将漂移减小
18、到最小,同时飞行管理系统对曝光触发点的范围设置可以保证航线弯曲度不大于1%,当航线长度小于5km时,航线弯曲度最大不大于3%。(8)摄影条件:航摄应选择在最有利的气象条件,既要保证足够的光照,又要避免过大的阴影,摄影时间应安排在上午10:00至下午3:00期间,太阳的高度角不小于30度。5.3.3 航空摄影质量控制5.3.3.1 飞行质量控制(1)采用GPS全球定位系统按设计航迹坐标导航,实行定点曝光,确保航摄基本技术参数符合规范要求。(2)航线设计按常规方法敷设,按东西方向直线飞行。(3)对每个分区进行平行于摄区边界的首末航线设计,一般敷设在摄区边界上或边界线外,确保摄区边界实际覆盖不小于像
19、幅的30%。(4)航摄前应进行试飞、试摄,通过对试飞、试摄成果的分析研究,确认各项设备符合正常工作状态后,方可正式开始航摄。5.3.3.2 摄影质量控制(1)在确保飞行天气及质量前提下,飞行中、结束返航前对每一张小索引像片进行检查;并对整个摄区飞行情况进行浏览,确保无一漏飞、每张像片上无云影及烟雾覆盖现象。(2)由于数码相机后背是固态的CCD面阵,不会发生因压平误差导致的无法相对定向,也没有胶片伸缩变形问题。只要能构成主体像对,可见部分均可成图。5.3.3.3 补摄与重摄(1)航摄中出现的相对漏洞和绝对漏洞均需及时补摄。(2)对于不影响内业加密选点和模型连接的相对漏洞及局部缺陷可只在漏洞处补摄
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