基于無控制點的空中三角測量研究

張丙軒　徐峰　郭亞文　梁建飛

本文結合多項無控測圖作業(yè)生產實踐經驗，以某國產衛(wèi)星三線陣影像為例，梳理總結基于無控測圖空中三角測量流程，對不同加密檢查方法進行了分析研究，對衛(wèi)片無控測圖具有借鑒和指導意義。

三線陣影像;無控測圖;空中三角測量

由于某國產衛(wèi)星實現(xiàn)了相機幾何參數(shù)在軌標定技術、多功能EFP光束法平差等多項關鍵技術，因此三線陣CCD相機立體影像實現(xiàn)了地面5 m的分辨率，無控條件下平面精度優(yōu)于10 m，高程精度優(yōu)于6 m。根據(jù)表1無控測圖精度指標相關要求，該衛(wèi)星三線陣影像符合無控測制5萬地形圖相關要求。無控測圖的測區(qū)多是高山區(qū)、海島區(qū)等控制資料難以獲取的區(qū)域，因此無控測圖的精度難以保證。本文結合多項無控測圖作業(yè)生產實踐經驗，通過對3軌6景三線陣影像進行無控空中三角測量處理試驗，梳理總結處理流程和檢查方法，提高無控測圖的精度和質量，對衛(wèi)片無控測圖空中三角測量具有借鑒和指導意義。

無控測圖空中三角測量的基本思路是先對衛(wèi)星原始影像進行自由網平差，再利用現(xiàn)有資料進行多項加密檢查，確?？罩腥菧y量精度，提高測繪地理信息產品的精度。此次試驗作業(yè)硬件為聯(lián)想P700數(shù)字攝影測量工作站，作業(yè)軟件為兆格公司（原適普公司）衛(wèi)星影像空中三角測量軟件VirtuoZoSat。該衛(wèi)星三線陣影像無控測圖空中三角測量流程如圖1所示。

（1）影像分析。檢查軟件是否支持下發(fā)的衛(wèi)星影像處理，影像覆蓋范圍的漏洞，影像云量的面積等。

（2）高程異常改正。衛(wèi)星影像的高程系統(tǒng)一般是大地高程系統(tǒng)，需要在空中三角測量處理時引入高程異常改正文件，獲取正常高的立體模型，從而獲取正常高的作業(yè)產品。兆格軟件支持的高程異常改正文件為bin格式，原點位置為左下角點。

根據(jù)成果的數(shù)學基礎和影像覆蓋范圍，確定加密工程橢球坐標系、投影系統(tǒng)、中央經線、東偏，引入轉換后的高程異常改正文件。

選擇引入影像類型，輸出格式，影像是否需要旋轉、縮放。該衛(wèi)星為南北重疊，需要旋轉90°，便于消除上下視差。影像命名可以選擇原始影像名里的可以區(qū)分立體模型的左右片數(shù)字或三線陣影像的前視、下視、后視的數(shù)字及影像所在軌道的行列號。

根據(jù)影像命名規(guī)則，選擇構建同一立體的左右片或三線陣影像的前視、下視、后視影像。

連接點的位置、數(shù)量、分布應符合相關要求。通過添加連接點，消除或減小原始影像定位參數(shù)存在的系統(tǒng)性誤差、立體模型上下視差。該試驗區(qū)連接點分布如圖2所示。

平差定向計算時要勾選自由網，平差時不選定基準影像。對手動添加的連接點進行平差解算，對殘差較大的點根據(jù)立體結合殘差報告進行微調，直到殘差符合要求為準，該試驗區(qū)定向平差報告如圖3所示。

根據(jù)衛(wèi)星無控定位精度和衛(wèi)片無控測圖技術設計書相關要求，不同加密檢查方法精度指標如表2所示，特殊困難地區(qū)限差可放寬到1.50倍。

（1）原始影像定位精度檢查。對于該衛(wèi)星原始三線陣影像，通過檢查單景構成的三個立體間的同名點較差，以及原始影像不同景之間重疊區(qū)域的同名點較差，掌握衛(wèi)星原始影像定位精度，剔除精度較差的原始影像。

（2）加密后模型接邊檢查。在立體環(huán)境下對空中三角測量處理后的不同景之間重疊區(qū)域進行同一特征點采集，檢查影像系統(tǒng)性誤差、立體模型上下視差的消除情況。

（3）控制資料檢查。少量控制點可以用于檢查點，檢查衛(wèi)星原始影像和空中三角測量后的定位精度。如果有歷史成圖數(shù)據(jù)，可以把數(shù)據(jù)歸算到現(xiàn)有坐標系和高程基準下，選擇部分山頭點或等高線變換處進行定位精度分析，掌握空中三角測量的精度。

（4）相鄰測區(qū)檢查。如果測區(qū)較大或者測區(qū)涉及跨帶，需要進行分區(qū)，區(qū)域間應至少重疊一軌影像。在立體環(huán)境下檢查測區(qū)接邊處數(shù)據(jù)采集接邊較差，若滿足立體采集接邊限差可直接進入立體采集工序;若接邊較差較大，需要分析查找原因，必要時通過空三接邊確保測區(qū)接邊符合相關要求。

（5）網上數(shù)據(jù)檢查。選取部分連接點和網上三維影像數(shù)據(jù)進行對比檢查，若坐標較差過大，要分析具體原因，確?？杖?。該試驗區(qū)不同加密檢查結果如圖4所示。

對不同加密檢查結果進行對比分析，得出如下結論：

（1）相鄰測區(qū)接邊限差滿足相關要求，表明該軟件無控區(qū)域網平差原理正確，可以用于衛(wèi)片無控測圖。

（2）原始影像定位精度、網上數(shù)據(jù)檢查滿足相關要求，表明該衛(wèi)星三線陣立體影像絕對定位精度可靠，滿足無控測圖指標要求。

（3）加密后模型間接邊限差滿足相關要求，較加密前有較大改善，表明空中三角測量對衛(wèi)星影像系統(tǒng)性誤差、立體模型上下視差起到了較好的消除和改善作用。

整理加密工程和檢查報告，提交成果。根據(jù)任務區(qū)范圍按照近似核線重采樣裁切立體模型，提交至下道工序立體測圖使用。

該試驗通過梳理總結衛(wèi)片無控測圖空中三角測量流程，分析研究不同加密檢查方法，對確保無控測圖空中三角測量處理精度具有一定意義，對實際作業(yè)生產有一定的指導和借鑒作用。

收稿日期：2020-03-10

作者簡介：張丙軒（1978—），男，河南內鄉(xiāng)人，?？疲こ處煟瑥氖聰z影測量與遙感專業(yè)工作。

This article unifies many uncontrolled mapping operation production experience，take the three array image of satellite as an example，sorting summary of the aerial triangulation process of the uncontrolled chart，different encryption checking methods are analyzed and studied，has the model and the guiding sense to the satellite image uncontrolled mapping.

three-line array image;uncontrolled mapping;aerial triangulation