摘要：本文對(duì)ADS40航空攝影系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹和與傳統(tǒng)的航測(cè)法生產(chǎn)數(shù)字線(xiàn)劃圖相比較采用ADS40航攝的優(yōu)勢(shì)，介紹采用ADS40航飛生產(chǎn)大比例尺地形圖流程以及對(duì)某些工序做進(jìn)一步的闡述，并對(duì)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(xué)精度方面進(jìn)行比較和分析。

　　關(guān)鍵詞：ADS40,優(yōu)勢(shì),流程,工序,精度

　　1 ADS40概述

　　1.1 ADS40 航空攝影測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　ADS40是徠卡公司率先推出一種集成POS的高分辨率機(jī)載三線(xiàn)陣推掃型數(shù)碼航空攝影測(cè)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(jī)和用于定位與定向POS系統(tǒng)，POS系統(tǒng)通過(guò)對(duì)IMU數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，保證了飛機(jī)的平穩(wěn)平飛行，同時(shí)為后來(lái)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(shí)時(shí)接受POS系統(tǒng)的修正。為控制、協(xié)調(diào)、監(jiān)視各個(gè)獨(dú)立部件的運(yùn)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(hù)正確操作傳感器的壓力。

　　圖 1

　　ADS40航空攝影測(cè)量系統(tǒng)能夠同角度同時(shí)獲取5個(gè)波段(R，G，B，IR，PAN)專(zhuān)業(yè)的影像來(lái)滿(mǎn)足航測(cè)成圖與遙感應(yīng)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(shí)獲取前視、中視、后視100%重疊的連續(xù)無(wú)縫的地面影像，以及具有相同分辨率三個(gè)全色波段與四個(gè)多光譜波段數(shù)字影像。

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

　　1.2.1影像質(zhì)量更高

　　由于在飛行過(guò)程中，利用GPS/IMU聯(lián)合制導(dǎo)，使得航高、航線(xiàn)彎曲度等得到很好的控制，保證了飛行質(zhì)量，基座的補(bǔ)償裝置也有效抑制了旋偏角及俯仰角;同時(shí)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(xiàn)陣推掃式攝影測(cè)量系統(tǒng)同時(shí)獲取前視角度28°、下視0°以及后視角度14°的三個(gè)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(shí)有更多的選擇構(gòu)成立體相對(duì)，以便于相互補(bǔ)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(jìn)了GPS/IMU輔助航空攝影，減少了外業(yè)控制測(cè)量的數(shù)量，提高影像數(shù)據(jù)源的精度。同時(shí)在影像后處理上引入了該地區(qū)大地水準(zhǔn)面精化模型，因此在高程精度上與傳統(tǒng)航測(cè)法成圖有一個(gè)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(guò)空三加密后，經(jīng)過(guò)一定數(shù)量的像控點(diǎn)檢查后，即可進(jìn)行立體采集，節(jié)省了大量的常規(guī)攝影測(cè)量需要進(jìn)行大量像控點(diǎn)測(cè)量的時(shí)間。同時(shí)，由于影像是以行帶為單位，因此在后續(xù)立體測(cè)圖中避免了頻繁更換像對(duì)的工作，大大提高了立體測(cè)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(xiàn)劃數(shù)據(jù)，利用矢量線(xiàn)劃數(shù)據(jù)制作成調(diào)繪底圖進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，最后依據(jù)調(diào)繪底圖再進(jìn)行編輯形成最終成果­­——數(shù)字線(xiàn)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(diǎn)及檢查點(diǎn)測(cè)量工序

　　ADS40像控點(diǎn)作用主要用于空三加密完成后，由WGS84坐標(biāo)系向國(guó)家(或地方)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化;檢查點(diǎn)主要作用空三加密后的整個(gè)航線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

　　像控點(diǎn)的布設(shè)要求在每個(gè)加密區(qū)四周和中心各布設(shè)一個(gè)像控點(diǎn)即可。對(duì)于區(qū)域網(wǎng)內(nèi)航線(xiàn)間有凸凹變化的，需要在變換處再布設(shè)一個(gè)像控點(diǎn)。在空三加密中由于A(yíng)DS40像控點(diǎn)加點(diǎn)是在單片平面環(huán)境下進(jìn)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(diǎn)時(shí)盡量避開(kāi)高程變化銳利而影像變化相對(duì)平緩的區(qū)域。

　　檢查點(diǎn)的布設(shè)根據(jù)航線(xiàn)的長(zhǎng)度布設(shè)1～2個(gè)檢查點(diǎn)，相鄰航線(xiàn)之間以品字形排列。檢查點(diǎn)的點(diǎn)位選擇要求影像清晰的地物折角頂點(diǎn)處，要求該點(diǎn)位于平坦區(qū)域，如球場(chǎng)線(xiàn)、道路斑馬線(xiàn)、平房角等。

　　在利用ADS40航攝影像進(jìn)行加密時(shí)，對(duì)像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)的布設(shè)不同于傳統(tǒng)的像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)布設(shè)要求嚴(yán)格，保證點(diǎn)位精度即可。

　　2.2.2空三加密工序

　　Orima(空中三角測(cè)量加密系統(tǒng))是Leica公司針對(duì)ADS40航空影像推出空三加密軟件，通過(guò)對(duì)自動(dòng)連接點(diǎn)的逐級(jí)剔出，達(dá)到規(guī)定要求，加入外業(yè)控制點(diǎn)和引入大地水準(zhǔn)面精化成果，平差計(jì)算，輸出改正后的ODF文件。Orima數(shù)據(jù)管理是基于工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在工程目錄中，目錄與工程文件具有相同位置。空三加密計(jì)算對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的限差要求如下表1：

　　空三加密各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)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(duì)定向及絕對(duì)定向，直接引用坐標(biāo)系文件和大地水準(zhǔn)面精化成果，讀取影像數(shù)據(jù)立體測(cè)圖。Leica Photogrammetry Suite(簡(jiǎn)稱(chēng)LPS)是徠卡推出的新一代航空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件，它可以對(duì)ADS40數(shù)據(jù)、Quick Bird數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)框幅式相機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，也可以對(duì)傳統(tǒng)框幅式航片進(jìn)行空三加密。在A(yíng)DS40方面主要應(yīng)用在工程的創(chuàng)建和DEM提取，通過(guò)LPS進(jìn)入立體測(cè)圖。目前，國(guó)內(nèi)能夠?qū)�ADS40數(shù)據(jù)進(jìn)行立體測(cè)圖的軟件有：MapMatrix 2006、VirtuoZo for ADS40等。

　　2.2.4外業(yè)檢測(cè)矢量數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)精度工序

　　由于采用ADS40航攝方法進(jìn)行大面積生產(chǎn)大比例尺地形圖，到目前為止，在國(guó)內(nèi)只有某個(gè)副省級(jí)城市從2008年開(kāi)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(xué)精度，需要在大量開(kāi)展內(nèi)業(yè)立體矢量采集工序作業(yè)之前，需要對(duì)每個(gè)加密區(qū)內(nèi)的每條行帶的首尾以及中間部分進(jìn)行外業(yè)實(shí)地精度檢測(cè)。通過(guò)對(duì)同名地物點(diǎn)外業(yè)實(shí)地采集坐標(biāo)和空三立體模型下采集的坐標(biāo)進(jìn)行平面和高程方面的比對(duì)，以外業(yè)采集點(diǎn)坐標(biāo)為真值，按照高于相應(yīng)比例尺地物點(diǎn)精度要求的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)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(cè)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(duì)精度、高程精度和平面位置間距精度三個(gè)方面對(duì)該地區(qū)1：500比例尺地形圖進(jìn)行精度檢測(cè)。

　　3.1 實(shí)例說(shuō)明

　　該地區(qū)分別于2005年采用RC30和2008年采用ADS40進(jìn)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(duì)精度采用全站儀極坐標(biāo)法外業(yè)采集地物點(diǎn)坐標(biāo)，高程精度采用全站儀三角高程或直接水準(zhǔn)或GPS-RTK的方法采集地面高程，間距精度采用外業(yè)隨機(jī)量取鄰近地物點(diǎn)間距的方法，與用RC30和 ADS40兩種航攝影像生產(chǎn)的數(shù)字線(xiàn)化圖上同名點(diǎn)坐標(biāo)、高程和間距相比較，以評(píng)定用不同航攝儀影像生產(chǎn)的地形圖的精度指標(biāo)。

　　3.2.2檢查情況與分析

　　檢測(cè)樣本所在區(qū)域?yàn)樵撌械闹鞒菂^(qū)，按照1：500比例尺此類(lèi)地區(qū)成圖精度要求：圖上地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近平面控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不大于圖上±0.5mm，相鄰地物點(diǎn)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(diǎn)相對(duì)于鄰近圖根點(diǎn)的高程中誤差不大于±0.15m。

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

　　各項(xiàng)精度統(tǒng)計(jì)表                表3

　　從表3中，可以看出在利用RC30和ADS40攝影儀進(jìn)行航攝生產(chǎn)大比例地形圖在精度方面并沒(méi)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(méi)有體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)分析，影響大比例尺數(shù)字線(xiàn)劃圖最終成果精度的因素很多，如：RC30的外業(yè)像控點(diǎn)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(cè)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(yǔ)

　　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(shì)，同時(shí)，隨著我國(guó)大地水準(zhǔn)面精化工作進(jìn)一步深入，國(guó)產(chǎn)化軟件的開(kāi)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(yīng)用。

　　在A(yíng)DS40高程精度方面的優(yōu)勢(shì)，筆者還要進(jìn)一步在中小比例尺方面做進(jìn)一步的試驗(yàn)和總結(jié)。

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