实力科普|大比例尺地形图测绘规范解读

    实力科普|大比例尺地形图测绘规范解读

    随着无人机飞行平台航空摄影研究和应用不断深入,无人机航空摄影技术作为一种新的测绘手段以灵活机动、快速反应等优势越来越受到重视并广泛应用。由于和传统基础地理信息产品的精度要求和应用范围不同,原有航空摄影测量规范有些已不适用于此类低空数字航空摄影测量的工作。实际应用中存在着多种指标参数混杂、概念容易混淆的情况。小编特邀请飞马机器人技术大拿、航测遥感领域资深专家谢耳朵博士,针对大比例尺(1:500、1:1000、1:2000)地形图测绘相关的规范进行解读,并结合实际应用案例进行分析。

    大比例尺地形图测绘通常可以采用全野外或者航测成图的方式进行,对于不同的数据采集方式,规范的精度要求有所区别。


    全野外量测的精度要求

    1.
    地物点分类要求


    根据不同的精度要求,地物点总体上划分为三大类。一类地物点,即主要地物点,指城镇道路、街道、巷道两侧明显建筑物(构筑物)拐点,应采用解析法测量。二类地物点,主要指设站施测困难的明显建筑物(构筑物)拐点及农村居民地明显建筑物(构筑物)拐点。三类地物点,又称次要地物点,除上述两类地物点的其它地物点。

    2.

    地物点平面测定精度要求

    数字地形图其地物点相对于邻近控制点的点位中误差与间距中误差应符合表 1的规定。

    表 1 地物点相对邻近控制点的点拉与间距中误差

    地物点

    类别

    点位中误差与间距中误差(m)

    1:500

    1:500

    1:500

    点位

    间距

    点位

    间距

    点位

    间距

    一类

    ±0.05

    ±0.05

    ±0.1

    ±0.1

    ±1.0

    ±1.0

    二类

    ±0.075

    ±0.075

    ±0.15

    ±0.15

    三类

    ±0.25

    ±0.2

    ±0.5

    ±0.4

    ※特殊困难地区可放宽50%

    3.

    地形图基本等高距

    地形图的基本等高距应符合表2的规定。

    表 2 地形图基本等高距(单位:m)

    地形类别

    成图比例尺

    1:500

    1:1000

    1:2000

    平地

    0.5

    0.5(1.0)

    1.0(0.5)

    丘陵地

    1.0(0.5)

    1.0

    1.0

    山地

    1.0

    1.0

    2.0(2.5)

    高山地

    1.0

    2.0

    2.0(2.5)

    ※括号内数值表示可选基本等高距,一幅图内不得采用两种以上基本等高距

    4.

    地形图高程精度


    建成区或基本等高距为0.5m的平坦地区,高程注记点相对于邻近控制点的高程中误差不大于±0.15m,其它地区以等高线插求点的高程中误差衡量。等高线插求点相对于邻近控制点的高程中误差符合表3的规定。

    表 3 等高线插求点的高程中误差

    地形类别

    平地

    丘陵地

    山地

    高山地

    高程中误差

    1/3等高距

    1/2等高距

    2/3等高距

    1等高距

    ※特殊困难地区可放宽50%


    结合表2和表3,可以得到地形图高程精度要求。

    表 4 地形图高程精度要求(单位:m)

    地形类别

    成图比例尺

    1:500

    1:1000

    1:2000

    平地

    0.15

    0.15

    0.333(0.15)

    丘陵地

    0.5(0.15)

    0.5

    0.5

    山地

    0.67

    0.67

    1.33(1.67)

    高山地

    1.0

    2.0

    2.0(2.5)

    举例说明:

    1:1000成图比例尺的丘陵为例,查表可知基本等高距为1.0m,地形图高程精度要求为1/2等高距,则可以计算出高程精度需满足1.0m*1/2 = 0.5m精度

     

    航测成图的精度要求

    1.

    地面分辨率的选择


    各摄影分区基准面的地面分辨率应根据不同比例尺航摄成图的要求,结合分区的地形条件、测图等高距、航摄基高比及影像用途等,在确保成图精度的前提下,本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效益的原则在表 5的范围内选择。

    表 5 地面分辨率

    测图比例尺

    地面分辨率值(cm)

    1:500

    5

    1:1000

    8~10

    1:2000

    15~20

    2.

    空中三角测量精度要求


    区域网平差计算结束后,基本定向点(控制点)残差限制为连接点中误差限差的0.75倍,检查点误差限差值为连接点中误差限差值的1.0倍,具体取值见表6:    

    表 6 基本定向点残差、检查点误差最大限值

    成图

    比例尺

    点别

    平面位置中误差(m)

    平地

    丘陵地

    山地

    高山地

    1:500

    基本定向点

     

    0.13

    0.13

    0.2

    0.2

    检查点

    0.175

    0.175

    0.35

    0.35

    1:1000

    基本定向点

     

    0.3

    0.3

    0.4

    0.4

    检查点

    0.5

    0.5

    0.7

    0.7

    1:2000

    基本定向点

     

    0.6

    0.6

    0.8

    0.8

    检查点

    1.0

    1.0

    1.4

    1.4

    成图

    比例尺

    点别

    高程中误差(m)

    平地

    丘陵地

    山地

    高山地

    1:500

    基本定向点

     

    0.11

    0.2

    (0.11)

    0.26

    0.4

    检查点

    0.15

    0.28

    (0.15)

    0.4

    0.6

    1:1000

    基本定向点

     

    0.2

    (0.11)

    0.26

    0.4

    0.75

    检查点

    0.28

    (0.15)

    0.4

    0.6

    1.2

    1:2000

    基本定向点

     

    0.2

    (0.11)

    0.26

    0.6

    0.9

    检查点

    0.28

    (0.15)

    0.4

    1.0

    1.5

    ※表中加括号处为0.5m等高距的精度要求


    3.

    地物点平面测定精度要求

    采用航测成图时,地物点对于邻近控制点的点位中误差与间距中误差应符合表7的规定。

    表 7 航测成图地物点相对邻近控制点的点位与间距中误差(单位:m)

    地形类别

    点位中误差与间距中误差

    1:500

    1:1000

    1:2000

    点位

    间距

    点位

    间距

    点位

    间距

    平地、丘陵地

    ±0.6

    ±0.6

    ±0.6

    ±0.6

    ±0.6

    ±0.6

    山地、高山地

    ±0.8

    ±0.8

    ±0.8

    ±0.8

    ±0.8

    ±0.8

    ※特殊困难地区可放宽50%


    根据对应的比例尺计算后,表7实际可以转换为表8。

    表 8 地物点平面精度要求

    地形类别

    点位中误差与间距中误差(m)

    1:500

    1:1000

    1:2000

    平地、丘陵地

    0.3

    0.6

    1.2

    山地、高山地

    0.4

    0.8

    1.6

    举例说明:

    1:1000成图比例尺的山地为例,查表可知丘陵地的平面精度要求为图上0.6mm,换算后即为0.6mm*1000 = 0.6m 

    4.

    地形图基本等高距

    地形图的基本等高距应符合表9的规定。

    表 9 地形图基本等高距(单位:m)

    地形类别

    成图比例尺

    1:500

    1:1000

    1:2000

    平地

    0.5

    0.5(1.0)

    1.0(0.5)

    丘陵地

    1.0(0.5)

    1.0

    1.0

    山地

    1.0

    1.0

    2.0(2.5)

    高山地

    1.0

    2.0

    2.0(2.5)

     ※括号内数值表示可选基本等高距,一幅图内不得采用两种以上基本等高距

    5.

    地形图高程精度


    建成区或基本等高距为0.5m的平坦地区,高程注记点相对于邻近控制点的高程中误差不大于±0.15m,其它地区以等高线插求点的高程中误差衡量。等高线插求点相对于邻近控制点的高程中误差符合表10的规定。

    表 10 等高线插求点的高程中误差

    地形类别

    平地

    丘陵地

    山地

    高山地

    高程中误差

    1/3等高距

    1/2等高距

    2/3等高距

    1等高距

     ※特殊困难地区可放宽50%


    结合表9和表10,可以得到地形图高程精度要求。

    表 11 地形图高程精度要求(单位:m)

    地形类别

    成图比例尺

    1:500

    1:1000

    1:2000

    平地

    0.15

    0.15

    0.333(0.15)

    丘陵地

    0.5(0.15)

    0.5

    0.5

    山地

    0.67

    0.67

    1.33(1.67)

    高山地

    1.0

    2.0

    2.0(2.5)

    举例说明:

    1:1000成图比例尺的丘陵为例,查表可知基本等高距为1.0m,地形图高程精度要求为1/2等高距,则可以计算出高程精度需满足1.0m*1/2 = 0.5m精度

    航测成图内业加密点、高程注记点和等高线对附近野外控制点的高程中误差不应大于表12的规定。

    12 高程中误差

    成图

    比例尺

    1:500

    地形

    类别

    平地

    丘陵

    山地

    高山地

    等高距

    0.5

    1.0

    (0.5)

    1.0

    1.0

    加密点

    中误差

    -

    -

    0.35

    0.5

    成图

    比例尺

    1:1000

    地形

    类别

    平地

    丘陵

    山地

    高山地

    等高距

    0.5

    (1.0)

    1.0

    1.0

    2.0

    加密点

    中误差

    -

    0.35

    0.5

    1.0

    成图

    比例尺

    1:2000

    地形

    类别

    平地

    丘陵

    山地

    高山地

    等高距

    1.0

    (0.5)

    1.0

    2.0

    (2.5)

    2.0

    (2.5)

    加密点

    中误差

    -

    0.35

    0.8

    1.2

    ※1:500地形图平地、丘陵宜采用平高全野外控制布点,1:1000、1:2000地形图平地可采用全野外控制布点。未加括号的等高距是优先采用的,括号内是可选等高距及对应的中误差要求。


    精度计算方法

    这里主要针对航测成图的方式进行分析。

    1.

    空三精度计算方法


    空三精度通常可以根据空三软件的精度报告得出。

    2.

    地物点平面精度计算方法

    地物点的平面精度可以通过计算在DOM量测的地物点平面坐标与实测地物点平面坐标差值,并统计中误差的方式获取。从DOM量测地物点的平面坐标(Xm,Ym),实测地物点平面坐标(Xg,Yg),计算地物点的平面误差(Xm-Xg,Ym-Yg),然后统计地物点平面误差的中误差,即为地物点平面精度。

    3.

    地物点高程精度计算方法

    地物点的高程精度可以通过计算在DEM中内插量的地物点高程值(或者通过立体观测量测地物点高程值)与实测地物点高程值之差,并统计中误差的方式获取。根据地物的平面坐标,从DEM内插地物点的高程值Zm(或直接通过立体观测得到地物点高程值Zm),实测地物点高程值Zg,计算地物点的高程误差Zm-Zg,然后统计地物点高程误差的中误差,即为地物点高程精度。


    结论

    综上所述,根据数据采集方式、地形类型和比例尺的不同,需要分别套用不同的平面和高程精度标准。

    (1)对于全野外测量,平面精度参考表1,高程精度参考表4;

    (2)对于航测成图,地面分辨率选择参考表5,空三精度参考表6,平面精度参考表8,高程精度参考表12。

    参考文献

    GB/T 23236-2009 《数字摄影测量 空中三角测量规范》

    CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》

    GB/T 27920.1-2011 《数字航空摄影规范 第1部分:框幅式数字航空摄影》

    DB33/T 522-2014 《1:500 1:1000 1:2000 数字地形图测绘规范》

    作者:谢耳朵博士 (转载请注明出处,支持原创!)


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