航测中的空三相当于一个航测项目的灵魂，学习摄影测量不得不谈论的重头戏，其成果直接决定了模型质量和定位精度。

导致空三失败的原因有很多：

航飞重叠度不够测区高差较大使用不同传感器采集图片数量过多空地融合，空三极其难以通过连接度不够……

提升空三成功率成为刚需，而随着泛测绘、平民化摄影测量的发展，软件的空三模块也是越来越智能化，失败后如何去判断和分析错误成为每一位作业员作业能力的体现，关于这一点，就需要去认真的了解空三加密的基本知识。

01基础概念

空三加密即解析空中三角测量，亦称电算加密或摄影测量加密，是以像片上量测的像点坐标为依据，采用严密的数学模型，按最小二乘法原理，用少量野外控制点（像控点）作为约束条件，在计算机上解求出所摄地区未知点的地面坐标。

解析空三的理论基础为摄影测量的共线条件方程。首先根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），基于共线条件方程实施单片后方交会来求解像片外方位元素，后以内方位元素和求取的外方位元素为基础进行立体像对前方交会，达到解求所摄区域未知点的地面坐标的目的。

解析空中三角测量是航测内业最为关键工序，其成果的优劣直接影响到内业成图的质量和数学精度。

解析空中三角测量根据平差范围的大小，可分为单模型解析空中三角测量、单航线解析空中三角测量和区域网解析空中三角测量。

根据平差计算中采用的数学模型，又可分为航带法解析空中三角测量，独立模型法解析空中三角测量和光束法解析空中三角测量。光束法解析空中三角测量以直接求取外方位元素为目的，是目前解析空三中常用的方法。

光束法空三平差的基本思想为：以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素。

一般的电算软件都实现了自动空三测量，如Soset、Intergraph SSK、Orima和Inpho等数字摄影测量空三加密软件。自动空中三角量测就是利用模式识别技术和多影像匹配等方法代替人工量测，在影像上自动选点和转点，同时自动获取像点坐标，提供给区域网程序平差解算，以确定加密点在所选定坐标系中的空间坐标和影像的各个定向参数。

02空三加密分类

（1）航带法

航带法空中三角测量研究的对象是单航带，首先要把许多立体像对所构成的单个模型连接成航带模型，然后把一个航带模型视为一个单元模型进行解析处理，航带模型经绝对定向以后还需作模型的非线性改正。航带法区域网平差则是以单航带作为基础，把几条航带或一个测区作为一个解算的整体，同时求得整个测区内全部待定点的坐标。其基本思想是：首先，按照单航带的方法将每条航带构成自由网，然后用本航带的控制点及与上一条相邻航带的公共点，进行本航带的三维线性变换，把整个区域的各条航带都纳入到统一的摄影测量坐标系中，然后各航带按非线性变形改正公式同时解算各航带的非线性改正系数。计算过程中既要顾及相邻航带建公共点的坐标应相等，控制点的摄影坐标与他的地面摄测坐标应相等，又要使观测值改正数的平方和 最小，在这种条件下最后求出全区待定点的地面坐标。

（2）独立模型法

（3）光束法

光束法区域网空中三角测量是以一副影像所组成的一束光线作为平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程。通过各个光束在空间的旋转和平移，使模型之间公共点的光线实现最佳的交汇，并使整个区域最佳的纳入到已知的控制点坐标系统中。内容有：各影像外方位元素和地面点坐标近似值的确定，可以利用航带法区域网空中三角测量方法提供影像外方位元素和地面点坐标的近似值，在竖直摄影情况下，也可以设 ，k角值和地面点坐标近似值则可以在旧地图上读出；从每幅影像上的控制点的和待定点的像点坐标出发，按每条投影光线的共线条件方程列出误差方程；逐点法化建立改化方程，按循环分块的求解方法先求出其中的一类未知数，通常是求得每幅影像的外方位元素；空间前方交会求得待定点的地面坐标，对于相邻影像公共交会点应取其均值作为最后结果，求得待定点的地面坐标。

03作业步骤

（1）技术流程

采用高精度GPS 辅助无人机少控制点空三加密的技术流程如下:

首先，在无人机上加装高精度GPS 设备，测量GPS 偏心分量; 再采用改造后的无人机进行航空摄影并获取无人机影像数据、影像拍摄时刻数据以及GPS 流动观测数据，在无人机航摄的同时架设地面基准站，获取GPS 静态观测数据; 通过GPS 解算获取精确的摄站坐标; 接着进行地面控制点布设及测量; 最后进行GPS 辅助空三加密，采用不同的地面控制点布设方案来进行数据后处理，检验不同方案下空三加密的精度，如图所示。

（2）自动空三加密技术流程

1）数据准备

包括建立测区目录、建立测区信息、像机信息、控制信息数据（含POS数据）文件；影像数据的准备和检查处理；量测框标及内定向；选取航线拼接点和检查等工作。注意事项：构架航线必须排在基本航线之后；构架航线的像片排列顺序必须与基本航线的排列顺序(“从上到下”或“从下到上”)一致；在输入测区信息时要注意构架航线的旋转方向。旋转的目的是将构架航线的影像旋转到与基本航线一致，便于人工选点。

2）相对定向与模型连接

a. 在区域范围内按航线依次进行相对定向建立像对模型，并通过连接点实现航线内的模型连接以及航线之间的模型连接。主要工作包括自动相对定向、自动选择连接点、自动转点与自动量测等。

b. 单个模型相对定向点数量应不少于50（包括自动点），分布基本均匀，且标准点位置应该有点。

3）点位量测

a. 量测控制点：对外业提交的像控点、外业保密检查点进行辨认和量测，点号与外业点号一致。

b. 选定加密点：在没有外业像控点的标准点位上人工量测加密点。

c. 内业保密点量测：每幅图量测20—30个保密点，要求点位明显易判，目标特征明显，分布均匀，按保密点编号。以检验DEM、DOM、DLG成果平面与高程精度。保密点应制作小影像，供下工序检测用。保密点成果文件命名为：区域网号保密点.txt。

4）空中三角测量平差

a. 预平差剔除粗差点：通过平差计算对连接点、像控点进行粗差检测，剔除或检测出粗差点。

b. 光束法区域网平差：采用光束法进行整体平差，获得加密点及检查点的三维大地坐标和像片的外方位元素。

c. 平差结果检查分析：对加密成果进行单模型绝对定向，检查定向点残差，若超限则进行人工修测，重新平差计算，反复操作，直至加密的像控点、检查点残差全部在规定的限差之内。

d. 自动生成像控点、检查点点位图片。

5）加密精度检测

对于加密点中误差可采用式下式进行估算：

式中：

M 控 — 控制点检测中误差（m）；

△ — 多余控制点的不符值（m）；

n — 评定精度检测点个数。

04提高精度关键技术手段

（1）载波相位差分技术

载波相位差分技术又称为RTK ( Real Time Kinematic)技术。它是建立在实时处理两个测站的载波相位的基础上的，能够实时提供观测点的三维坐标，可以实现实时三维定位且精度可达厘米级。

它定位的基本思想是: 以数据链为传输纽带，基准站将获得的载波相位值以及其三维坐标实时地传送给用户站，然后用户把接收到的来自基准站的载波相位以及来自GPS 卫星的载波相位作为相位差分观测值，然后对这些数据进行实时处理，求得用户站实时的位置信息。

（2）GPS辅助空中三角测量

GPS 辅助空中三角测量的基本思想是: 利用安置于飞行器上以及架设在地面上N( N≥1) 个基准站上不少于两台的GPS 接收机同时对GPS 卫星进行观测以获取连续的GPS 卫星数据，然后，利用载波相位测量差分定位技术对获取的卫星数据进行处理，从而得到待定点的X，Y，Z 坐标。最后，在保证数学模型以及算法一致的前提下，将得到的空间位置信息作为附加值，对摄影测量区域网进行带有附加值的平差计算，确定点位信息并对其进行精度评定。

目前，GPS 辅助空中三角测量的常见的地面控制布设方案主要有两种，如图2 所示。

图2 常见的两种地面控制方案

在传统的空中三角测量地面控制点布设方案中，往往根据精度需要，会在区域网中布设大量的控制点，这就增加了野外作业的工作量，同时也会对作业效率产生一定的影响。除此之外，对于一些地形比较复杂且形成的区域网面积比较大的地区而言，就需要大量布设控制点。相比较而言，GPS 辅助空中三角测量的这两种常见方案明显减少了地面控制点的数量，从而缩短了成图周期，提高了工作效率，同时，对于那些地形复杂且施测比较困难的地区，航测外业实施的可能性也随之增加。

（3）合理的控制点布控方案

当前，随着后差分（PPK）GNSS技术在无人机低空摄影测量中的应用，使无人机航测空三精度提升明显，从而可以大幅降低像控点布设密度，目前有两种布设控制点的方式，刺点的精度和要求、对刺点目标的要求及略图、说明按 《1：500 1：1000 1：2000 地形图航空摄影测量外业规范》（GB/T 7931-2008）执行；像控点联测采用GPS RTK动态测量技术，对采用RTK测量技术进行的像控点的平面和高程做了抽样检验。

2.1现行规范

依照现行测绘行业指导性技术文件标准CHZ3004-2010，对旁向航线布设平面控制点做出要求：

表1 旁向相邻平面控制点的航线跨度

对于根据像控点布设密度按以下公式进行精度估算：

2.2稀少像控方案

实验数据选取带状河道，该区域以平原为主，海拔约1375m，采用装配后差分GNSS设备的无人机进行航摄，共飞行一架次，飞行面积约7.5km2，河道弯曲，航线尽量沿河道流向布设,如下：

架设基准站，并将接收频率调制最高20Hz，记录仪高，为无人机GNSS设备提供差分解算数据。

根据规范要求，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的范围内选择GSD=5cm。航摄因子表如下：

像控点平面位置中误差不超过地物点平面位置中误差的1/5，高程中误差不超过基本等高距1/10，像控点布设形式均为靶标，像控点布设具体如下图所示：

05空三加密精度要求

可采取以下六种方案，进行空三解算。

1方案：所有差分GNSS参与平差，全部像控点设置为检查点。

2方案：取部分像控点作为平高点，所有差分GNSS坐标参与解算。

3方案：所有像控点作为平高点，差分GNSS坐标参与平差解算。

4方案：无差分GNSS情况下，取部分像控点作为平高点参与平差解算。

5方案：无差分GNSS情况下，取所有像控点作为平高点参与平差解算。

其精度要求可见下表

06空三加密问题集锦

如果空三加密失败了，请认真检查以下几项

（1）航飞问题：

检查影像重叠度是否满足作业条件；

影像与POS是否一致；

（2）相机问题：

检查相机参数/光学属性信息是否正确；

空三自检校不准确，相机不稳定，多相机等；

（3）影像问题：

存在大面积水域、云区、森林等，分区进行处理；

数据量是否过大，是否需要进行分区处理；

访问不到影像，查看其路径问题；

影像纹理不清晰，纹理特征不明显；

色差较大，需提前进行匀光匀色处理；

（4）匹配连接点：

是否存在部分区域缺点，需要手动添加连接点；

（5）软件问题

无论使用什么空三软件，请在创建工程的时候都切勿使用中文、特殊字符等；

（6）电脑配置

内存不足；

系统缺库；