GBT 23236-2024 数字航空摄影测量 空中三角测量规范(正式版)

ICS07.040GB/T23236—2024代替GB/T23236—2009数字航空摄影测量空中三角测量规范国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T23236—2024 Ⅲ 12规范性引用文件 1 1 24.1空间参考 24.2影像控制资料 24.3航空摄影资料 34.4精度指标 34.5框幅式数字航摄影像定向参数 6 65.1资料收集 65.2资料分析 65.3技术设计 7 7 7 88.1构建平差区域网 88.2数据预处理 88.3影像内定向 98.4连接点量测 98.5自由网平差 98.6像控点量测 98.7光束法区域网平差 99质量控制 9.1基本要求 9.2过程质量检查 9.3成果质量检查 10成果整理及上交 10.1成果整理 10.2成果上交 附录A(规范性)摄影测量立体测图高程精度估算 GB/T23236—2024 B.1像方坐标系定义 B.2像点坐标变换 ⅡⅢ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T23236—2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》。除结构调整和编辑性改动外，本文件与GB/T23236—2009相比主要变化如下：a)更改了标准的英文名称；b)更改了标准的适用范围(见第1章，2009年版的第1章);c)增加了“术语和定义”一章(见第3章);d)增加了航摄影像地面分辨率的规定(见4.3.2);表3,2009年版的表3);f)更改了检查点中误差计算公式(见4.4.1.2,2009年版的7.2和7.3);g)增加了空中三角测量精度的部分规定(见4.4.1.5);h)增加了平差精度的部分规定(见4.4.2.1);i)删除了模型连接较差的要求(见2009年版的6.3);j)更改了空中三角测量成果的内容，并对成果的格式进行了标准化规定；将空中三角测量成果的内容修改为框幅式数字航摄影像定向参数，对框幅式数字航摄影像定向参数进行了标准化定义(见4.5,2009年版的第8章);k)更改了作业流程，其中相对定向和模型连接修改为连接点量测和自由网平差，绝对定向修改为区域网平差(见第7章，2009年版的3.7);1)更改了平差区域网接边的相关规定(见8.7.4,2009年版的7.8);m)增加了摄影测量立体测图高程精度估算的方法和公式(见附录A);n)增加了像方坐标系定义、像点坐标变换、旋转矩阵和中心投影共线方程式(见附录B);o)增加了框幅式数字航摄影像定向参数属性项定义、数据内容及记录格式要求(见附录C)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国地理信息标准化技术委员会(SAC/TC230)归口。本文件起草单位：自然资源部测绘标准化研究所、自然资源部第二地形测量队、中国测绘科学研究测绘地理信息研究中心。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：——2009年首次发布为GB/T23236—2009;——本次为第一次修订。GB/T23236—2024本文件基于数字摄影测量当前的技术特征对航空摄影测量的关键步骤——空中三角测量进行了技术约定和作业过程的规范。本文件只针对目前空中三角测量应用各类新技术后作业流程、生产工艺等方面发生变化的部分，而未发生变化的部分如果需要使用原有的技术手段，则可以继续应用《1:50001:10000地形图航空摄影测量内业规范》、GB/T12340—2008《1:250001:500001:100000地形图航空摄影测量内业规范》中相关部分的技术要求(如胶片摄影冲洗处理等),而不在本文件中重复规定。1GB/T23236—2024数字航空摄影测量空中三角测量规范本文件适用于由常规航空摄影方法获取的框幅式数字航摄影像在空中三角测量阶段的生产作业。其他非常规航空摄影方法获取的数字航摄影像，如推扫式航摄影像以及摆扫式航摄影像在空中三角测量阶段涉及的精度要求可参照本文件执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T156611:50001:100001:250001:500001:100000地形图航空摄影规范GB/T18316数字测绘成果质量检查与验收GB/T24356测绘成果质量检查与验收GB/T27919IMU/GPS辅助航空摄影技术规范GB/T27920.1数字航空摄影规范第1部分：框幅式数字航空摄影CH/T1001测绘技术总结编写规定CH/T1004测绘技术设计规定CH/T3006数字航空摄影测量控制测量规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。采用有人驾驶航摄飞机或航摄无人机搭载航空摄数字航摄影像digitalaerialimage以数字方式记录的航摄影像。字化航摄影像称为框幅式数字航摄影像；由数字线阵摄影机按照推扫式成像直接获取的条带状数字航摄影像3.3数字航摄影像定向参数orientationelementsofdigitalaerialimage描述数字航摄影像在成图坐标系中的空间位置和姿态参数。注：框幅式数字航摄影像定向参数以影像的内、外方位元素来表达。影像的内方位元素是确定摄影中心与影像平2GB/T23236—2024关系的参数，由3个线元素(摄影中心在成图坐标系中的空间坐标)和3个角元素(航空摄影机主光轴在成图坐标系中的姿态角)组成。本文件不直接规定3个角元素，而是规定由像方到物方两个空间直角坐标系相互转换的正交变换矩阵的9个方向余弦。3.4像控点imagecontrolpoint注：采用野外实地测量获得点位三维坐标的像控点称为外业像控点；在已有基础地理信息成果中提取点位三维坐标的像控点称为图解像控点；在空中三角测量中，用作控制基准而参与区域网平差的像控点称为定向点；用于检查成果正确性的像控点称为检查点(本文件中是指用于评定空中三角测量精度的像控点)。3.5连接点tiepoint能够构建立体模型或建立相邻模型(影像)之间连接关系的同名像点。注：采用空中三角测量方法解求出点位三维坐标的连接点称为加密点；相邻平差区域网之间共同存在同一影像目标的加密点称为区域网间公共点(简称“公共点”);用于检查后续工序成果质量的点称为备查点。3.6公共光线实现最佳交会，并采用最小二乘平差方法使整个区域最佳地纳入到成图坐标系中去的摄影测4基本规定4.1空间参考一般情况下，平面坐标系采用2000国家大地坐标系，高斯-克吕格投影，1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000按3°分带，1:25000、1:50000按6°分带。高程基准采用1985国家高程基准。式，但应与2000国家大地坐标系、1985国家高程基准建立联系。4.2影像控制资料图解像控点的精度应不低于相应成图比例尺加密点的精度要求，点位分布应符合CH/T3006的规定。3GB/T23236—2024航空摄影资料的基本要求如下：a)采用胶片相机航空摄影时，1:5000、1:10000、1:25000、1:50000航摄资料应符合b)采用数码相机航空摄影时，航摄资料应符合GB/T27920.1的规定；c)采用惯性测量单元和全球定位系统组合测量技术(IMU/GNSS)辅助航空摄影时，航摄资料应符合GB/T27919的规定。航摄影像的要求如下：a)全色影像像素位不应小于8bit,灰度直方图基本呈正态分布，影像反差适中，色调基本一b)彩色影像像素位不应小于24bit,饱和度等级不宜小于10级，色彩宜还原真实准确，不宜出现d)数字航摄影像应为畸变差改正后的影像成果；应低于表1的规定。成图比例尺地面分辨率4.4.1.1空中三角测量精度以区域网平差后加密点的精度来衡量。加密点对最近外业控制点的平面位置中误差和高程中误差不应大于表2的规定。加密点中误差一般采用检查点的中误差进行估算。4GB/T23236—2024表2加密点对最近外业控制点的平面位置和高程中误差单位为米成图比例尺平面位置中误差高程中误差平地丘陵地山地高山地平地山地高山地4.4.1.2检查点平面位置和高程中误差分别按公式(1)、公式(2)计算： (1) (2)式中：mh——检查点高程中误差，单位为米(m);△h;——检查点高程实测值与解算值的较差，单位为米(m);n——参与评定精度的检查点点数。4.4.1.3特殊困难地区(大面积沙漠、戈壁、沼泽、森林等)的平面和高程中误差可按表2规定的1.5倍执行，并应在专业技术设计书中明确规定。4.4.1.4最大误差为两倍中误差。4.4.1.51:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000成图时，平地、丘陵地无论是否采用高程全外业布设像控点，当按附录A估算出的高程中误差不能满足表2规定的精度时，加密点高程中误差可按估算值执行，但应在专业技术设计书中明确规定，并采用相应技术手段保证最终成果的高程精度。4.4.2平差精度4.4.2.1像方平差精度区域网平差后，连接点像方坐标残差要求如下：a)连接点像点坐标残差中误差不应大于1/3个像素；b)影像自动匹配的连接点最大残差一般不应大于1个像素，像控点和人工量测的连接点像点最大残差不应大于1.5个像素，允许有不超过5%的连接点的像点坐标残差大于1个像素而小于1.5个像素；5GB/T23236—2024c)特殊资料(如影像纹理不清晰)或特别困难地区可按以上规定的1.5倍执行。的规定。单位为米成图比例尺点别平面位置限差高程限差平地丘陵地山地高山地平地丘陵地山地高山地基本定向点检查点公共点基本定向点检查点公共点基本定向点检查点公共点基本定向点检查点公共点基本定向点检查点公共点基本定向点检查点公共点基本定向点检查点公共点注1:基本定向点残差限差为加密点中误差的0.75倍，检查点误差限差为加密点中误差的1.0倍，区域网间公共点较差限差为加密点中误差的2.0倍。注2:表中加括号处为0.5m等高距的精度要求。6GB/T23236—20244.4.2.2.31:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000成图时，当平地、丘陵地加密点高程精度按4.4.1.5放宽时，区域网平差后平地、丘陵地高程限差可按表3注1的要求放宽精度指标，但应在专业技4.5.1框幅式数字航摄影像定向参数以影像的内外方位元素来表达。内外方位元素中所涉及的像方4.5.2框幅式数字航摄影像定向参数文件以空中三角测量平差区域网为单位进行组织，即将一个平差像定向参数属性项定义、数据内容及记录格式要求按附录C执行。5准备工作收集的影像控制资料主要包括：a)测区基础控制点成果和像片控制测量成果；b)测区及周边满足像控点精度的已有数字正射影像图、数字表面模型或数字高程模型等成果；c)测区及周边满足像控点精度的基础影像控制网成果；收集的航空摄影资料主要包括：a)数字航摄影像数据；d)航摄相机检定表；f)航摄质量验收报告；g)其他有关资料。5.2.1查看控制测量成果验收报告以及专业技术设计书，分析控制测量的基本情况，包括像片控制点a)摄影质量：摄影质量是否满足4.3.1中的规定；满足4.3.1的规定；7GB/T23236—2024否满足4.3.1的规定；供使用的程度。5.3技术设计5.3.1专业项目设计和专业技术设计书中涉及空中三角测量时，应满足本文件规定的各项技术要求，特殊情况不能达到时应明确说明原因。5.3.2专业项目设计书、专业技术设计书的编写要求及主要内容应符合CH/T1004要求。6测量方法6.1航空摄影空中三角测量分为无辅助信息空中三角测量、GNSS辅助空中三角测量、IMU/GNSS辅助空中三角测量3种方法。6.2当航空摄影时没有获取摄站点三维坐标及影像姿态参数时，或者获取的信息不可靠时，应采用无摄站点信息空中三角测量方法；当航空摄影时仅利用GNSS设备获取了摄站点三维坐标时，可采用GNSS辅助空中三角测量方法；当航空摄影时利用机载IMU和GNSS设备同时获取了摄站点三维坐标和影像姿态参数时，可采用IMU/GNSS辅助空中三角测量方法。7作业流程数字航空摄影空中三角测量作业流程见图1。8GB/T23236—2024光束法区域网平差合格像控点像方/物方平差精度不合格不合格8技术要求8.1构建平差区域网8.1.1不同航摄分区、不同地面分辨率的航摄影像可组成一个平差区域网，但同一个平差区域网内的影像地面分辨率差异不应大于2倍。邻区域网之间航线方向至少重叠2条基线，在旁向至少向外扩出一条航线。8.1.3在同一测区、同一投影带内，可将外业布设像控点划分的区域网合并组成一个或多个平差区域网。8.2数据预处理8.2.1.1当影像数据格式不为非压缩TIFF格式时，应将其转换为非压缩TIFF格式。9GB/T23236—2024将像控点大地坐标(地面测量坐标)转换为数学坐标。在成图坐标系中的大地坐标。8.2.3.2将摄站点大地坐标(地面测量坐标)转换为数学坐标。8.3.1内定向量测框标坐标残差绝对值一般不应大于0.010mm,最大不超过0.015mm。内定向框标定向一般应采用量测4框标解算仿射变换参数进行影像变形改正和像方坐标的转换，仿射变换公式按附录B中公式(B.1)执行。8.3.2数码航摄影像不做内定向，但应按附录B中公式(B.2)进行像方坐标转换，按公式(B.3)计算仿射变换参数。8.4.1连接点一般采用影像自动匹配和人工量测两种方法获取。8.4.3连接点宜均匀分布于模型内和相邻模型重叠区内，除区域网边缘外，航向连接点不宜少于3度叠度应至少为理论重叠度的75%。尽可能减少2度重叠的连接点的数量。8.4.4优先采用影像自动匹配连接点，每个模型内影像自动匹配的连接点数量应大于30个，且均匀分8.4.5根据需要选取、量测备查点，备查点的数量、目标要求和编号规则在专业技术设计书中明确规定。8.5.1自由网平差计算时对连接点进行像方粗差点检测，删除影像自动匹配的连接点中的粗差点。因删除粗差点引起的标准点位缺少连接点时，应采用人工量测方法补测连接点。反复进行自由网平差计8.5.2当将不同地面分辨率的航摄影像构建在同一个平差区域网时，不同地面分辨率航摄影像之间的8.6像控点量测的粗差点。因删除粗差点引起的标准点位缺少连接点时，应采用人工量测方法补测连接点。对人工量GB/T23236—20248.7.2同一平差区域网覆盖的图幅存在多种地形类别时，区域网平差后基本定向点残差、检查点误差、公共点较差限差按点位所在图幅的地形类别所要求的精度执行。8.7.3采用GNSS、IMU/GNSS辅助空中三角测量时，应导入GNSS摄站点坐标、IMU影像姿态角进8.7.4平差区域网接边精度要求如下。a)平差区域网接边精度检查仅限于系列比例尺范围之内(如1:5000、1:10000),隔系列比例尺(如：1:10000与1:25000)的区域网不做接边检查。注：1:500、1:2000、1:2000为一个比例尺系列；1:5000、1:10000为一个比例尺系列；1:25000、1:50000为一个比例尺系列。b)利用网间公共点进行平差区域网接边精度检查。平差区域网接边处每张影像上至少有一个公共点。d)相同成图比例尺、不同地形类别的网间公共点，平面位置较差不大于表2规定的两种地形类别加密点平面位置中误差之和，高程较差不大于表2规定的两种地形类别加密点高程中误差e)不同成图比例尺的网间公共点，平面位置较差不大于表2规定的加密点平面位置中误差之和，高程较差不大于表2规定的加密点高程中误差之和。f)不同投影带的平差区域网接边精度检查时，应将公共点换算到同一投影带。下工序生产过程中合理消除；当平差区域网接边精度不能满足上述要求时，应认真检查分析9质量控制9.1基本要求a)作业员分阶段进行全数自查或互检；9.2过程质量检查过程质量可分阶段进行检查。a)资料采用。核查基础资料的采用是否正确。核查内容包括：●区域网分区是否合理；b)区域网分区。核查区域网分区是否符合8.1的规定。c)选点与量测。核查连接点位置及分布合理性和像点量测的准确性。核查内容包括：GB/T23236—2024d)平差计算。核查平差计算后各项精度指标是否符合设计要求。核查内容包括：基本定向点残成果质量应按以下内容进行检查。准的正确性，基本定向点残差、检查点误差、区域网间公共点较差的符合性，点位量测准确以平差区域网为单位整理空中三角测量成果，成果内容包括数字航摄影像数据及影像定向参数文按GB/T18316要求编写检查报告，按CH/T1001要求编写技术总结。10.2成果上交上交成果包括以下内容：b)空中三角测量区域网平差使用的数字航摄影像数据文件(*.tif)(即：如果在空中三角测量的影像定向参数的一一对应),影像定向参数文件(*_ori.xml);d)区域网平差报告；e)备查点成果表及小影像文件；f)专业技术设计书；g)技术总结；i)其他相关资料。GB/T23236—2024(规范性)摄影测量立体测图高程精度估算摄影测量立体测图高程精度按公式(A.1)估算：…………(A.1)mh——立体测图高程中误差，单位为米(m);GSD———影像地面分辨率，单位为米(m);R——立体像对基高比；B——立体像对基线长度，单位为米(m);H—-—相对航高，单位为米(m)-根据影像上的像点位置确定相应地面点的空间位置，应建立一系列坐标系描述像点和地面点间的关系，以从像方坐标量测值解求相应点在物方的坐标。本附录规定了部分摄影测量坐标系和坐标值表示要求，以定义统一标准格式的框幅式数字航摄影像定向参数，其他没有规定的坐标系和坐标值表示按a)像素坐标系：表示像点在影像平面上的位置，原点位于数码航摄影像或数字化航摄影像左上角像素中心，x轴正方向指向影像列增加方向，y轴正方向指向影像行增加方向，坐标单位为像b)像平面坐标系：表示像点在像平面上的位置，原点位于像主点(摄影主光轴与像平面的交点)。胶片数字化航摄影像的x、y轴与影像的框标坐标系平行，数码航摄影像的x、y轴与像素坐标系x、y轴平行，与航线方向一致的定义为x轴，构成右手直角坐标系，坐标单位为毫米(mm),应符合图B.2和图B.3。在摄影测量解析计算中，像点坐标均采用以像主点为原点的像平面坐标系中的坐标。c)像空间坐标系：表示像点在像空间的位置，原点位于摄影中心，x、y轴与像平面坐标系x、y轴平行，z轴与主光轴重合，构成右手直角坐标系，坐标单位为毫米(mm),应符合图B.4。在这个坐标系中，每个像点的z坐标都等于航摄相机主距一f。图B.1数字航摄影像像素坐标系相标平(P8oλ狂标GB/T23236—2024图B.3数码航摄影像像平面坐标系空S“空S0平图B.4像空间坐标系B.2像点坐标变换设数字影像的行像素数为h(High),列像素数为w(Width);像素尺寸为ps(PixelSize),单位为毫米(mm),在x、y方向的尺寸分别为psx,psy,通常情况下psx=psy;像点的像素坐标与像平面坐标间y=b₁+b₂×i,+b₃×iy-y₀…………(B.1)式中：(x₀、yo)——影像的像主点坐标。胶片数字化航摄影像应量测(人工或自动)4个框标点(4条边上或4个角上)的坐标与理论坐标(航摄相机检定获得),利用最小二乘法解算方程式(B.1)求得6个仿射变换参数(a₁,a₂,a₃,b₁,b₂,b₃),再数码航摄影像像点的像素坐标与像平面坐标间的转换关系按公式(B.2)执行：…………(B.2)式中：(x、y)——像点的像平面坐标；GB/T23236—2024(I,、Iy)——像点的像素坐标；h——行像素数；W——列像素数；(psx、psy)——x,y方向的像素尺寸；(x₀、yo)——影像的像主点坐标。将数码航摄影像的像素坐标与像平面坐标之间的转换关系按公式(B.1)表示时，则按公式(B.2)推导出数码航摄影像的6个仿射变换参数(a1,a₂,a₃,b₁,b₂,b₃)按公式(B.3)计算：……(B.3)式中：(psx、psy)——x,y方向的像素尺寸；(xo、yo)——影像的像主点坐标。B.3旋转矩阵和中心投影共线方程式设像点p在像空间坐标系中的坐标为(x,y,-f),而在物方空间坐标系中的坐标为(X,Y,Z),两者之间的变换关系应符合公式(B.4):式中：……(B.4R称之为像方到物方的正交旋转矩阵，R;(i=1,2,3;j=1,2,3)中心投影共线方程式应符合公式(B.5):则)式中：f——航摄相机焦距，单位为毫米(mm);(x、y)——像点的像平面坐标，单位为毫米(mm);(Xs、Ys、Zs)—摄影中心的物方空间坐标，单位为米(m);(X、Y、Z)—像点对应物点的物方空间坐标，单位为米(m);R;(i=1,2,3;j=1,2,3)————像点空间直角坐标旋转变换的旋转矩阵元素。GB/T23236—2024(规范性)C.1框幅式数字航摄影像定向参数属性项定义框幅式数字航摄影像定向参数属性项定义应符合表C.1规定。表C.1框幅式数字航摄影像定向参数属性项定义参数名参数描述数据类型是否允许为空小数取位单位样例StripIndex影像所属航带序号是—影像在航带中的序号是影像存放路径是影像文件名否像点坐标文件是影像行像素数(h)否—Pixel影像列像素数(w)否Pixel影像波段数是 影像位数是PixelSize像素尺寸(ps)FLOAT否5影像类型：gwMetricFrame(框幅式量测型航摄影像)否Point_x0像主点x坐标(xo)FLOAT否5Point_y0像主点y坐标(y₀)FLOAT否5Focal航摄像片主距(f)FLOAT否5bl,b2,b3内定向仿射变换参数FLOAT否5摄影中心X坐标(东坐标)FLOAT否5m471167.00106摄影中心Y坐标(北坐标)FLOAT否5m3757219.98498摄影中心Z坐标(高程)FLOAT否5mR11,R12,R13R21,R22,R23R31,R32,R33旋转矩阵元素[由像方到物方坐标系，公式(B.4)和公式(B.5)]FLOAT否C.2框幅式数字航摄影像定向参数数据内容及记录格式要求在一个影像定向参数*_ori.xml文件中，以每幅影像为单位，分段记录每幅影像的相关信息和内外<?xmlversion="1.0*encoding=“UTF-8"?><AATConfig><ImageParaImageIndex=*1^StripIndex=^1><ImagePathFile>D:/2_SXS/images/170600116001.tif</ImagePath>//<ImageName>170600116001.tif</ImageName>GB/T23236—2024//第1条航带，第1幅影像影像存放路径//影像文件名<ImagePointFile>D:/2_SXS/images/170600116001_Point.txt</ImagePointFile>//像点坐标文件名ImageInfo><ImageHigh>15000</ImageHigh>//影像高(行像素数)<ImageWidth>10000</ImageWidth>//影像宽(列像素数)ImageBandNum>3</ImageBandNum><ImageBandBits>8</ImageBandBits><PixelSizeunit="mm“>0.00560</PixelSize>//影像波段数//影像位数//影像像素尺寸</ImageInfo><ImageGeometryInfogwMetricFrame>ImageType=“gwMetricFrame>//影像类型=框幅式量测型航摄影像”<Cameralnfounit=^mm>point_x0>0.00500</point_x0>point_y0>0.00250</point_y0><Focal>92.02580</Focal></CameraInfo><OrientParameter>//像主点x坐标//像主点y坐标//航摄相机焦距<InteriorParameter_a1>-28.00500</InteriorParameter_a1>//内定向仿射变换参数a<InteriorParameter_a2>0.00560</InteriorParameter_a2>//内定向仿射变换参数a₂<InteriorParameter_a3>0.00000</InteriorParameter_a3>//内定向仿射变换参数a₃<InteriorParameter_bl>41.99750</InteriorParameter_bl>//内定向仿射变换参数bi<InteriorParameter_b2>0.00000</InteriorParameter_b2>//内定向仿射变换参数b₂<InteriorParameter_b3>-0.00560</InteriorParameter_b3>//内定向仿射变换参数b₃<Xsunit="m>471167.00106</Xs>//投影中心X(东)坐标<Ysunit=m“>3757219.98498</Ys>//投影中心Y(北)坐标Zsunit="m>1527.13818</