徠卡ADS100相機使用運-5飛行平臺在1∶500地形圖測繪中的應用

張 峰，桑奪坤

(1.遼寧省基礎測繪院，遼寧錦州121000;2.徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司，北京100020)

一、引 言

ADS100推掃式相機由瑞士徠卡公司生產(chǎn)，是世界先進的航攝系統(tǒng)，目前國內(nèi)已有近10家單位采購并投入使用。ADS100用戶數(shù)量的快速增加，體現(xiàn)了其強烈的市場需求。運-5飛機是中國自主研制的運輸機，它以飛行穩(wěn)定、費用低廉的特點在業(yè)內(nèi)得到了廣泛運用。在測繪項目上，運-5飛機能夠低速穩(wěn)定飛行，且起飛距離較短，非常適用于低空拍攝。

本文結合實際生產(chǎn)任務，闡述ADS100航攝系統(tǒng)使用運-5飛行平臺在1∶500大比例尺地形圖測繪應用的可行性。

二、ADS100數(shù)字航攝系統(tǒng)簡介

ADS100航攝系統(tǒng)采用獨特的三視角(前視＆下視＆后視)CCD線陣推掃式成像技術，集成了全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)和高精度慣性測量單元(IMU)。高精度的初始外方位元素大幅度減少了外業(yè)控制測量的工作量，提高了生產(chǎn)效率。0.8的基高比明顯提高了測圖作業(yè)中的高程精度，滿足了大比例尺測圖相關規(guī)范的規(guī)定，并確保了最終的成果質(zhì)量。

ADS100航攝系統(tǒng)硬件主要包括:相機鏡頭SH100、陀螺儀穩(wěn)定平臺 PAV100、操作員顯示器OC60和相機控制系統(tǒng)CC33等，如圖1所示。

圖1 ADS100航攝系統(tǒng)硬件

表1中列舉了ADS100航攝系統(tǒng)硬件的主要技術參數(shù)。

表1 ADS100主要技術參數(shù)

另外，ADS100配備的軟件十分先進，在執(zhí)行項目時流程清晰。

1)使用Leica MissionPro軟件對測區(qū)進行飛行計劃設計。

2)使用Leica FlightPro飛控軟件執(zhí)行飛行計劃。

3)使用Leica XPro軟件進行數(shù)據(jù)下載、飛行質(zhì)量檢查。

4)使用Inertial Explorer軟件解算初始外方位元素。

5)使用Leica XPro軟件進行空中三角測量、輸出L1測圖影像、輸出數(shù)字地表模型(DSM)和正射影像(DOM)。

另外，后期可以使用 LPS、Virtuo Zo、MapMatrix、Geoway等軟件接口進行測圖和編輯DSM等工作。

三、ADS100高分辨率項目案例

1.資料收集和飛行設計

首先收集并整理測區(qū)資料:確定攝區(qū)范圍，收集測區(qū)周邊基礎控制點，獲取相關地形圖等資料，根據(jù)攝區(qū)范圍進行飛行設計。

本項目任務為1∶500地形圖測繪，由于規(guī)范中規(guī)定航空影像分辨率優(yōu)于8 cm，因此本項目實際獲取7 cm地面分辨率的影像。由于測區(qū)地形西高東低，西側為山地和丘陵地，東側為平地，故將測區(qū)劃分為2個航攝分區(qū)，航線為東西方向，共21條航線，如圖2所示。

圖2 北鎮(zhèn)攝區(qū)飛行設計航線

2.架設基站和影像獲取

在測區(qū)50 km內(nèi)架設基站，執(zhí)行飛行計劃，記錄影像，使用軟件下載并解壓，獲取影像和POS數(shù)據(jù)。圖3和圖4為影像的細節(jié)圖。

圖3 影像細節(jié)1

圖4 影像細節(jié)2

3.像控點布設與獲取

根據(jù)飛行區(qū)域的形狀，在測區(qū)內(nèi)均勻布設了29個外業(yè)像控點和檢測點，關鍵點位均有布設，采用GPS RTK方法完成像控點野外實測，點位精度為5 cm。

4.POS數(shù)據(jù)處理及空中三角測量

(1)POS數(shù)據(jù)處理

使用Inertial Explorer 8.6軟件，運用DGPS差分方式處理POS數(shù)據(jù)，初始POS數(shù)據(jù)精度較高，前后向解算分離差在5 cm以內(nèi)。

(2)空中三角測量

使用Leica XPro軟件中的ORIMA模塊完成空中三角測量工作。在運算中，使用測區(qū)內(nèi)均勻分布的7個控制點、22個檢查點。

5.立體測圖

在Leica XPro軟件中輸出L1級影像，采用綠色通道的前視角和后視角影像立體測圖。在VirtuoZo軟件中恢復立體模型，進行DLG采集。

6.調(diào)繪、DLG編輯及DLG成果精度分析

(1)調(diào)繪、DLG編輯

外業(yè)實地核實調(diào)查，并繪制填寫相關地理要素信息。內(nèi)業(yè)使用CASS軟件，完成圖形屬性和圖廓等信息錄入。

(2)DLG成果精度分析

均勻抽取測區(qū)內(nèi)圖幅，隨機選擇地物并使用GPS RTK方式測量外業(yè)檢查點的實際坐標。計算檢查點的平面中誤差和高程中誤差，統(tǒng)計實測對比的平面精度和高程精度結果。

統(tǒng)計結果表明，外業(yè)實測點的平面、高程中誤差均滿足規(guī)范要求且達到了很高的精度。

四、結束語

本文闡述了ADS100航攝系統(tǒng)在運-5飛行平臺上進行影像獲取及后處理的案例，完成了北鎮(zhèn)市105 km2的1∶500地形圖測繪任務。通過外業(yè)實地檢測和對成圖結果精度的統(tǒng)計分析，表明ADS100使用運-5飛行平臺獲取高分辨率影像進行大比例尺地形圖測繪是可行的。