萊卡ADS80航空攝影系統(tǒng)在大比例尺航空攝影的應用

陳雷

摘 要：本文論述了運用ADS80航攝數(shù)字化圖像的科技的特征，淺顯的向大家陳述了運用ADS80航攝影像在葫蘆島1：500大比例尺地形圖航空勘測圖像過程當中的立體測圖的科技應用。

關鍵詞：ADS80；數(shù)字攝影測量；立體測圖；航測

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0145-02

ADS80數(shù)碼攝影測量系統(tǒng)是當下最為先進的推掃式機載數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)。該航攝系統(tǒng)是由瑞士的LH公司和德國宇航中心DLR聯(lián)合研制，采用航天傳感器12000像元三線陣掃描原理，可同時獲得前視、底點、后視，具有100%三度重疊、連續(xù)無縫的地面立體影像。航攝儀系統(tǒng)集成了CUS6 IMU、GPS設備，采用POS、GPS精確導航定位定姿，為后續(xù)成果加工提供必需數(shù)據(jù)。運用ADS80系統(tǒng)能夠在不需要外業(yè)像控測量就可以直接進行加密和測圖，不僅大大減少了外業(yè)測量工作，更可以提高工作效率，將圖像的工期減少，降低了整個測繪工程的成本。

1 運用ADS80航攝影立體測圖的特征

1.1 ADS80推掃式影像測圖的特征

（1）ADS80獲取的推掃式條帶影像的變形小，變形方向一致，相當于傳統(tǒng)的框幅式數(shù)碼航攝相機的多鏡頭共中心或虛擬中心投影方式更適合于立體測圖。（2）利用條帶影像進行測圖作業(yè)，航線內無需更換像對和定向，避免了框幅式影像頻繁更換像對所帶來的多次定向和地物接邊，提高了測圖的精度和效率，也提高了質量檢查的效率。（3）多名作業(yè)員可同時在一個條帶影像上進行測圖作業(yè)，可采用分區(qū)或按地物類型進行矢量數(shù)據(jù)采集的方式進行生產(chǎn)組織安排，方便生產(chǎn)調度和數(shù)據(jù)集成。

1.2 ADS80三個角度影像獲取方式測圖特征

（1）ADS80同時獲取三個角度100%重疊的連續(xù)影像最大基高比為0.76，而運用傳統(tǒng)的比較成熟的航攝相機RC30的88毫米鏡頭獲取的影像的基高比為1.05，152毫米的基高比為0.61。完全可以滿足立體測圖對高程量測的要求。（2）ADS80可同時獲取16°、25°、41°三個角度100%重疊的連續(xù)條帶影像，其全色影像可分別構成“前視-底視、前視-后視、后視-底視”等三重立體，若采用多重立體匹配技術，可有效剔除粗差，提高影像匹配精度。（3）ADS80在同一地點同時獲取前視、底視、后視三個不同角度的，并可再后期數(shù)據(jù)處理時采用疊加鑲嵌的方法避開因地面或水體反光在影像上形成的反光點或反光條帶，也可避開航攝飛機自身的陰影?？梢杂行Ы鉀Q測區(qū)周邊水域反光問題。

1.3 ADS80影像空三加密測圖特征

（1）由于集成了IMU/GPS，理論上每條掃描線均由獨立定向參數(shù)，從而避免了框幅式影像因主點落水對空三加密和測圖的影響，無需為傳統(tǒng)意義上的主點落水而額外的增加控制點數(shù)量。（2）橫向重疊度高，數(shù)據(jù)量大，提高了連接點的匹配精度，空三結果更加可靠。

1.4 存在的問題

（1）由于ADS80系統(tǒng)采用的線陣掃描技術，在進行大比例尺攝影時，對快速移動目標的攝影存在波段錯位缺陷，主要是公路上的高速行駛車輛會顯示錯位，需要局部進行改正。（2）ADS80數(shù)碼航攝影像由于其像素高，其數(shù)據(jù)量大，整個攝取的航攝影像數(shù)據(jù)存儲空間需要10多個TB，對于數(shù)據(jù)的存儲和拷貝都不方便，不過隨著計算機硬件的飛速發(fā)展，這些都不是問題。

2 航攝工作流程

航攝工作流程圖1所示。

3 航線設計

3.1 地面分辨率及航攝分區(qū)

根據(jù)甲方制作1：500比例尺DLG及1：500比例尺DOM的需求，依據(jù)GB/T 27920.1-2011《數(shù)字航空攝影規(guī)范 第1部分：框幅式數(shù)字航空攝影》，確定本攝區(qū)航攝的地面分辨率為0.06米；根據(jù)攝區(qū)面積大小及實際地形特點、飛行區(qū)域管制調度、ADS80技術參數(shù)等情況，確定本攝區(qū)為1個航攝區(qū)域。

3.2 航線布設及分區(qū)圖

本攝區(qū)使用ADS80自帶的航線設計軟件FPES，該軟件可以充分考慮航帶長度、太陽角、光線強度及地面高程變化等因素進行自動航線設計。本攝區(qū)共敷設航線69條，為保證IMU精度，單條航線飛行時間不得超過30分鐘。航線布設結合圖2所示。

3.3 覆蓋范圍

該攝區(qū)采用的是推掃式數(shù)字航攝儀，攝區(qū)邊界覆蓋上保證：（1）攝影進點與攝區(qū)邊界距離大于H*（2tgθ前視+tgθ后視）；（2）攝影出點與攝區(qū)邊界距離大于H*（2tgθ后視+tgθ前視）；（3）旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線大于50%。

3.4 分區(qū)基準面高度確定

利用SRTM 60米DTM，計算攝區(qū)內最高點和最低點高程，并選擇攝區(qū)內最低點高程作為基準面，確保最低點地面分辨率優(yōu)于0.06米。

3.5 航線重疊度選擇

本攝區(qū)屬于平地、丘陵結合地區(qū)，為了避免高山可能帶來的旁向重疊不夠，我們利用FPES軟件結合了全球60米SRTM DTM數(shù)據(jù)進行航線設計，使得測區(qū)最高點的旁向重疊都在30%以上，另外ADS80數(shù)字航攝系統(tǒng)以推掃式進行航攝，故本攝區(qū)航向重疊為100%。

3.6 基站

本攝區(qū)選用坐落于興城市區(qū)內的國家2000 GPS B級點E047作為基站點，該點采用WGS84 橢球，ITRF 97歷元，高程為大地高，并且四周開闊，沒有遮擋，符合基站使用原則。

3.7 影像數(shù)據(jù)后處理步驟

（1）利用ADS80下載軟件對原始航攝數(shù)據(jù)進行下載，并解壓得到L0數(shù)據(jù)；（2）利用ADS80自帶的解算軟件IPAS對機載GPS數(shù)據(jù)、IMU數(shù)據(jù)、基站GPS數(shù)據(jù)進行聯(lián)合解算；（3）使用XRO軟件，利用L0級影像數(shù)據(jù)、IPAS解算成果及地面像控點計算成果，通過影像匹配完成無約束空三測量。

4 結語

基于ADS80航攝系統(tǒng)的1：500地理信息數(shù)據(jù)庫建設，是以計算機和網(wǎng)絡技術、“3S”技術等先進的科學技術為依托，通過航空攝影、控制測量、航測內業(yè)測圖、外業(yè)調繪、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯整合和數(shù)據(jù)錄入等工作，以先進ADS80獲取航攝影像數(shù)據(jù)，全面實現(xiàn)了地理信息的采集、處理、存儲、管理、分析和應用的科學化和現(xiàn)代化，首次形成大規(guī)模城市地形數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，為政府進行城市長遠規(guī)劃、合理利用土地提供了準確數(shù)據(jù)。實現(xiàn)了區(qū)域內地形圖的全部更新，從根本上解決地形圖的實用性問題，解決基礎控制點不兼容問題，為葫蘆島市總體規(guī)劃提供了可靠的依據(jù)。