摘要：本文對ADS40航空攝影系統(tǒng)進行簡單的介紹和與傳統(tǒng)的航測法生產(chǎn)數(shù)字線劃圖相比較采用ADS40航攝的優(yōu)勢，介紹采用ADS40航飛生產(chǎn)大比例尺地形圖流程以及對某些工序做進一步的闡述，并對同一地區(qū)采用不同航攝儀生產(chǎn)同種比例尺地形圖在數(shù)學精度方面進行比較和分析。

　　關(guān)鍵詞：ADS40,優(yōu)勢,流程,工序,精度

　　1 ADS40概述

　　1.1 ADS40 航空攝影測量系統(tǒng)簡介

　　ADS40是徠卡公司率先推出一種集成POS的高分辨率機載三線陣推掃型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以上幾部分組成，如圖1。該系統(tǒng)CU40中集成了GPS接收機和用于定位與定向POS系統(tǒng)，POS系統(tǒng)通過對IMU數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)的實時處理，保證了飛機的平穩(wěn)平飛行，同時為后來影像的外方位元素的提供了高精度的初始值。IMU集成在 SH40鏡頭上，PAV30可以實時接受POS系統(tǒng)的修正。為控制、協(xié)調(diào)、監(jiān)視各個獨立部件的運行，ADS40還提供了圖形化的飛行控制管理系統(tǒng)FCMS，大大減輕了用戶正確操作傳感器的壓力。

　　圖 1

　　ADS40航空攝影測量系統(tǒng)能夠同角度同時獲取5個波段(R，G，B，IR，PAN)專業(yè)的影像來滿足航測成圖與遙感應用需求，其中RGB為真彩色波段、IR為近紅外波段，PAN為全色波段。該系統(tǒng)還能夠同時獲取前視、中視、后視100%重疊的連續(xù)無縫的地面影像，以及具有相同分辨率三個全色波段與四個多光譜波段數(shù)字影像。

　　1.2 與傳統(tǒng)的航測法成圖相比較采用ADS40成圖的主要優(yōu)勢

　　1.2.1影像質(zhì)量更高

　　由于在飛行過程中，利用GPS/IMU聯(lián)合制導，使得航高、航線彎曲度等得到很好的控制，保證了飛行質(zhì)量，基座的補償裝置也有效抑制了旋偏角及俯仰角;同時6.5 mm × 6.5 mm的CCD像元保證了數(shù)字影像的高清晰質(zhì)量。

　　1.2.2 更大的航向重疊和可視區(qū)域

　　ADS40三線陣推掃式攝影測量系統(tǒng)同時獲取前視角度28°、下視0°以及后視角度14°的三個視角的影像，而且是連續(xù)成像，因此在航向形成200%的重疊，在下視通道近似正射的成像方式，有效避免了地物的相互遮擋，因此在數(shù)據(jù)立體采集時有更多的選擇構(gòu)成立體相對，以便于相互補充。

　　1.2.3 影響成果精度環(huán)節(jié)減少

　　ADS40直接獲取的數(shù)字影像，較傳統(tǒng)模擬航飛避免了相片掃描環(huán)節(jié)的誤差，更重要的是引進了GPS/IMU輔助航空攝影，減少了外業(yè)控制測量的數(shù)量，提高影像數(shù)據(jù)源的精度。同時在影像后處理上引入了該地區(qū)大地水準面精化模型，因此在高程精度上與傳統(tǒng)航測法成圖有一個較大的提高。

　　1.2.4 更高的工作效率

　　ADS40航飛是獲取是以整條航帶為單位的數(shù)字影像，經(jīng)過空三加密后，經(jīng)過一定數(shù)量的像控點檢查后，即可進行立體采集，節(jié)省了大量的常規(guī)攝影測量需要進行大量像控點測量的時間。同時，由于影像是以行帶為單位，因此在后續(xù)立體測圖中避免了頻繁更換像對的工作，大大提高了立體測圖效率。

　　2 采用ADS40影像生產(chǎn)大比例尺地形圖流程及部分工序介紹

　　2.1生產(chǎn)的一般流程

　　利用ADS40生產(chǎn)大比例尺地形圖涉及到影像數(shù)據(jù)的獲取、處理以及利用空三影像模型生產(chǎn)矢量線劃數(shù)據(jù)，利用矢量線劃數(shù)據(jù)制作成調(diào)繪底圖進行外業(yè)調(diào)繪，最后依據(jù)調(diào)繪底圖再進行編輯形成最終成果­­——數(shù)字線劃圖，具體流程如圖2。

圖2

　　2.2生產(chǎn)流程中部分工序介紹

　　2.2.1像控點及檢查點測量工序

　　ADS40像控點作用主要用于空三加密完成后，由WGS84坐標系向國家(或地方)坐標系的轉(zhuǎn)化;檢查點主要作用空三加密后的整個航線數(shù)據(jù)進行質(zhì)量評定。

　　像控點的布設(shè)要求在每個加密區(qū)四周和中心各布設(shè)一個像控點即可。對于區(qū)域網(wǎng)內(nèi)航線間有凸凹變化的，需要在變換處再布設(shè)一個像控點。在空三加密中由于ADS40像控點加點是在單片平面環(huán)境下進行的，為了避免由于平面位置變化而使高程出現(xiàn)較大的變化，選點時盡量避開高程變化銳利而影像變化相對平緩的區(qū)域。

　　檢查點的布設(shè)根據(jù)航線的長度布設(shè)1～2個檢查點，相鄰航線之間以品字形排列。檢查點的點位選擇要求影像清晰的地物折角頂點處，要求該點位于平坦區(qū)域，如球場線、道路斑馬線、平房角等。

　　在利用ADS40航攝影像進行加密時，對像控點和檢查點的布設(shè)不同于傳統(tǒng)的像控點和檢查點布設(shè)要求嚴格，保證點位精度即可。

　　2.2.2空三加密工序

　　Orima(空中三角測量加密系統(tǒng))是Leica公司針對ADS40航空影像推出空三加密軟件，通過對自動連接點的逐級剔出，達到規(guī)定要求，加入外業(yè)控制點和引入大地水準面精化成果，平差計算，輸出改正后的ODF文件。Orima數(shù)據(jù)管理是基于工程項目的數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)存儲在工程目錄中，目錄與工程文件具有相同位置。空三加密計算對各項指標的限差要求如下表1：

　　空三加密各項指標評定表 表1

　　2.2.3內(nèi)業(yè)立體矢量采集工序

　　ADS40的立體采集與傳統(tǒng)的不一樣，不再需要做像片內(nèi)定向、相對定向及絕對定向，直接引用坐標系文件和大地水準面精化成果，讀取影像數(shù)據(jù)立體測圖。Leica Photogrammetry Suite(簡稱LPS)是徠卡推出的新一代航空數(shù)字攝影測量軟件，它可以對ADS40數(shù)據(jù)、Quick Bird數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)框幅式相機的數(shù)據(jù)進行處理，也可以對傳統(tǒng)框幅式航片進行空三加密。在ADS40方面主要應用在工程的創(chuàng)建和DEM提取，通過LPS進入立體測圖。目前，國內(nèi)能夠?qū)�ADS40數(shù)據(jù)進行立體測圖的軟件有：MapMatrix 2006、VirtuoZo for ADS40等。

　　2.2.4外業(yè)檢測矢量數(shù)據(jù)數(shù)學精度工序

　　由于采用ADS40航攝方法進行大面積生產(chǎn)大比例尺地形圖，到目前為止，在國內(nèi)只有某個副省級城市從2008年開始，利用ADS40在市域內(nèi)生產(chǎn)1：500比例尺地形圖約1200Km2，生產(chǎn)1：2000比例尺地形圖約2500Km2。為了保證空三加密成果的數(shù)學精度，需要在大量開展內(nèi)業(yè)立體矢量采集工序作業(yè)之前，需要對每個加密區(qū)內(nèi)的每條行帶的首尾以及中間部分進行外業(yè)實地精度檢測。通過對同名地物點外業(yè)實地采集坐標和空三立體模型下采集的坐標進行平面和高程方面的比對，以外業(yè)采集點坐標為真值，按照高于相應比例尺地物點精度要求的標準評價空三加密成果。

　　3 與傳統(tǒng)航攝法成圖精度比較

　　以某市統(tǒng)一地區(qū)采用常規(guī)航測法和ADS40航攝分別生產(chǎn)的1：500比例尺地形圖為例，從平面位置絕對精度、高程精度和平面位置間距精度三個方面對該地區(qū)1：500比例尺地形圖進行精度檢測。

　　3.1 實例說明

　　該地區(qū)分別于2005年采用RC30和2008年采用ADS40進行數(shù)碼航空攝影，具體情況如下表2。

　　攝影料情況表             表2

　　3.2檢查情況及結(jié)果分析

　　3.2.1檢查方法

　　平面位置絕對精度采用全站儀極坐標法外業(yè)采集地物點坐標，高程精度采用全站儀三角高程或直接水準或GPS-RTK的方法采集地面高程，間距精度采用外業(yè)隨機量取鄰近地物點間距的方法，與用RC30和 ADS40兩種航攝影像生產(chǎn)的數(shù)字線化圖上同名點坐標、高程和間距相比較，以評定用不同航攝儀影像生產(chǎn)的地形圖的精度指標。

　　3.2.2檢查情況與分析

　　檢測樣本所在區(qū)域為該市的主城區(qū)，按照1：500比例尺此類地區(qū)成圖精度要求：圖上地物點相對于鄰近平面控制點的點位中誤差不大于圖上±0.5mm，相鄰地物點的間距中誤差不大于圖上±0.4mm;建筑區(qū)和平坦地區(qū)的高程注記點相對于鄰近圖根點的高程中誤差不大于±0.15m。

　　在該區(qū)域內(nèi)共檢測了40個平面位置點，其中房角點31個，電桿9點;高程點檢測了50個，這些點都分布在道路和有硬鋪裝的地面上;間距量測了40條邊。具體情況如下表3。

　　各項精度統(tǒng)計表                表3

　　從表3中，可以看出在利用RC30和ADS40攝影儀進行航攝生產(chǎn)大比例地形圖在精度方面并沒有明顯的區(qū)別，尤其是高程精度方面在大比例尺地形圖生產(chǎn)中并沒有體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。經(jīng)分析，影響大比例尺數(shù)字線劃圖最終成果精度的因素很多，如：RC30的外業(yè)像控點精度、ADS40所使用的IMU精度以及穩(wěn)定性和可靠性、內(nèi)業(yè)立體采集誤差、外業(yè)調(diào)繪中量測各種數(shù)據(jù)的精度都將影響到成果的總體精度。

　　4 結(jié) 語

　　ADS40數(shù)字航攝儀在提高生產(chǎn)效率方面較傳統(tǒng)航空攝影有著明顯優(yōu)勢，同時，隨著我國大地水準面精化工作進一步深入，國產(chǎn)化軟件的開發(fā)和完善，ADS40必將在大比例尺成圖方面有著更加廣泛的應用。

　　在ADS40高程精度方面的優(yōu)勢，筆者還要進一步在中小比例尺方面做進一步的試驗和總結(jié)。

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