ADS80數(shù)字航空攝影測(cè)量立體測(cè)圖高程精度分析

張森，黃金華，馮立麗，李銀萍

(大連市勘察測(cè)繪研究院有限公司，遼寧大連 116021)

ADS80數(shù)字航空攝影測(cè)量立體測(cè)圖高程精度分析

張森?，黃金華，馮立麗，李銀萍

(大連市勘察測(cè)繪研究院有限公司，遼寧大連 116021)

目前數(shù)字航空攝影主要有框幅式成像和線陣掃描兩種基本成像方式，其中ADS航空攝影是線陣掃描航空攝影的一種。通過實(shí)際生產(chǎn)精度檢查發(fā)現(xiàn)，ADS80數(shù)字航空攝影其高程精度較傳統(tǒng)框幅式航空攝影精度高。本文闡述了影響ADS80數(shù)字航空攝影測(cè)量高程精度的兩個(gè)最主要因素，進(jìn)而分析了該攝影方式能夠獲取高精度高程的原因。

：ADS80航空攝影；似大地水準(zhǔn)面精化；基高比；高程精度

1 前 言

ADS80數(shù)字航空攝影為線陣掃描數(shù)字航空攝影的代表，該航空攝影與傳統(tǒng)框幅式航空攝影相比具有地面覆蓋寬度大、空三加密依賴像控點(diǎn)少、后續(xù)處理自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。另外一個(gè)顯著特點(diǎn)是由于特殊的空三加密機(jī)制和較大的攝影基高比，利用該攝影方式可以獲取高精度的地面高程。本文就從兩個(gè)方面分析ADS80數(shù)字航空攝影能夠獲取高精度地面高程的原因。

2 ADS80數(shù)字航空攝影特點(diǎn)

ADS80航空攝影是線陣數(shù)字航空攝影，采用三線陣推掃式獲取影像，能夠獲得多種類型高精度相同分辨率的數(shù)字影像數(shù)據(jù)；其后期處理涉及大地測(cè)量、航空攝影測(cè)量、遙感技術(shù)應(yīng)用等多門測(cè)量學(xué)科的新興現(xiàn)代綜合測(cè)量影像系統(tǒng)。

ADS80航空攝影系統(tǒng)配備了GPS/IMU系統(tǒng)，并在飛行中架設(shè)地面基準(zhǔn)站，可以在少量控制點(diǎn)甚至無控制的情況下進(jìn)行姿態(tài)控制處理，進(jìn)行空三平差解算，極大地減輕了航空攝影測(cè)量的外業(yè)控制工作量，縮短了航測(cè)生產(chǎn)周期，提高了作業(yè)效率。

由ADS80航空攝影的特點(diǎn)可以知道，ADS80航空攝影獲取的是帶狀影像而非傳統(tǒng)的矩形影像，一個(gè)條帶最大長(zhǎng)度根據(jù)不同的分辨率而不同，一般GSD(地面分辨率)為0.2 m用于生成1∶2 000圖的航片，最大長(zhǎng)度可達(dá)100 km，因此空三加密時(shí)必須考慮地球曲率對(duì)精度的影響；ADS80航空攝影空三不依賴于控制點(diǎn)而是根據(jù)其飛行時(shí)的IMU/GPS系統(tǒng)和地面基站數(shù)據(jù)，但是以上數(shù)據(jù)是基于WGS-84坐標(biāo)系的，因此ADS40航空攝影空三加密成果是WGS-84坐標(biāo)系。而實(shí)際生產(chǎn)中需要將空三成果由WGS-84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的平面和高程坐標(biāo)系下。高程轉(zhuǎn)換通過似大地水準(zhǔn)面精化成果進(jìn)行。

ADS80航空攝影有前視27°、下視2°、后視14°組成，立體視角最大41°，最大基高比0.78。

3 影響ADS80高程測(cè)量的精度因素

在航測(cè)成圖過程中，影響高程測(cè)量精度的因素主要有兩個(gè):空三加密精度和基高比，前者為客觀存在的誤差，后者是影響作業(yè)人員采集誤差的因素。

3.1 空三加密精度分析

在模擬航測(cè)空三加密過程中，是根據(jù)一定數(shù)量的像控點(diǎn)，將像坐標(biāo)納入到相應(yīng)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)中。因此像控點(diǎn)直接決定空三加密精度，高程也是由像控點(diǎn)高程值擬合而成。

從ADS80數(shù)字航空攝影的特點(diǎn)知道，其空三加密并不依賴于地面控制點(diǎn)，而是根據(jù)飛行過程中的GPS/ IMU數(shù)據(jù)進(jìn)行空三解算，平面坐標(biāo)系和高程坐標(biāo)系均是WGS-84坐標(biāo)系。由于WGS-84橢球是一個(gè)具有嚴(yán)密數(shù)學(xué)定義的橢球，因此在該系統(tǒng)下空三加密的高程結(jié)果是可靠的，精度較高。當(dāng)需要將WGS-84坐標(biāo)系的高程(大地高)轉(zhuǎn)換為所需要的正常高時(shí)，只需要利用似大地水準(zhǔn)面精化成果實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換即可。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要地區(qū)的似大地水準(zhǔn)面精化成果精度均優(yōu)于±5 cm，主要城市的成果優(yōu)于±2 cm。這些成果基本能夠保證其空三加密高程精度達(dá)到5 cm精度。

ADS80數(shù)字航空攝影在空三加密中采用GPS/ IMU數(shù)據(jù)和似大地水準(zhǔn)面精化成果，是確保其高程精度的根本保證，也是攝影測(cè)量與遙感學(xué)科和大地測(cè)量學(xué)科結(jié)合的一個(gè)典型。

3.2 基高比影響精度分析

在航測(cè)中，影響高程精度量測(cè)的另一個(gè)因素是航片基線-航高比，簡(jiǎn)稱基高比。基高比主要影響人員立體觀測(cè)，進(jìn)而影響高程量測(cè)精度。從立體觀測(cè)原理知道，如果立體像對(duì)的基高比越大，立體觀測(cè)時(shí)立體夸大越明顯，此時(shí)測(cè)量人員立體區(qū)分高程的分辨能力越高，立體采集就更準(zhǔn)確。

在常規(guī)模擬航片，1∶3 000比例尺航片采用300 mm焦距時(shí)，其攝影角度17.5°，其基高比為0.31；ADS80影像最大攝影角度41°，其基高比為0.75。基高比的提高，大大增加了立體觀測(cè)視覺效果，減少了立體測(cè)圖的量測(cè)誤差，進(jìn)一步增加了高程精度。

4 精度檢查

2010年8月和2011年5月，筆者所在單位在大連地區(qū)進(jìn)行利用地面分辨率為0.06 m的ADS80航空攝影制作1∶500比例尺地形圖工作。前者作業(yè)面積297 km2，后者面積10 km2。采用兩次航空攝影，空三加密分別獨(dú)立進(jìn)行。對(duì)這兩個(gè)項(xiàng)目的高程精度進(jìn)行精度檢查，高程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采用《城市測(cè)量規(guī)范》(CJJ-99)。前者檢查由遼寧省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站實(shí)施，后者由作業(yè)單位實(shí)施，具體結(jié)果如表1所示。

高程精度檢查結(jié)果表 表1

5 結(jié) 論

由于空三加密采用WGS-84高程基準(zhǔn)，立體測(cè)圖時(shí)加入了似大地水準(zhǔn)面精化成果，使得空三加密成果顯著提高；由于基高比的大幅提高，大大提高了立體觀測(cè)的可靠性，減少人為立體觀測(cè)誤差，不但大大提高作業(yè)精度，還降低了出現(xiàn)粗差的可能性。從目前的作業(yè)情況看，利用該航空攝影在高程測(cè)量中，出現(xiàn)粗差的概率極少。

[1] 趙磊，張森，尹志強(qiáng)等.ADS40數(shù)字航空攝影與傳統(tǒng)航空攝影之比較[J].城市勘測(cè)，2009(2).

[2] 劉軍，王冬紅，張永生等.IMU/DGPS輔助ADS40影像直接定位及其精度分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版，2008(11).

[3] 劉軍，張永生，范永弘等.ADS40機(jī)載數(shù)字傳感器的攝影測(cè)量處理與應(yīng)用[J].測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)，2002(9).

[4] 張森.ADS40數(shù)字航空攝影空三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的研究[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，69(10).

[5] 陳弘奕.ADS40數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)中坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和大地水準(zhǔn)面精化成果的應(yīng)用研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2007 (12).

[6] 遼寧省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站.測(cè)繪成果質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告[R].2011.

The Elevation Precision Analysis of Stereo M apping of ADS80 Digital Aerial Photography

Zhang Sen，Huang Jinhua，F(xiàn)eng Lili，Li Yinping
(Dalian Academy of Reconnaissance and Mapping Co.，Ltd.Dalian 116021，China)

At present，There are two basic imagingmethod of aerial photography，which are box picture tyre imaging and linear array scanning imaging.ADS80 aerial Photography is belong to linear array scanning imaging.In the actual production，through the precision inspection，ADS80 aerial photography has a better elevation precision than the box picture type aerial photography.In the paper，Expounds twomajor factors，which affect themeasurement precision of elevation of ADS80 aerial photography.Analysis of the causes，thatwhy ADS80 aerial photography can obtain high precision elevation.

ADS80 digital aerial photography；quasi-geoid essence；the ratio of baseline and aviation high；elevation precision

1672-8262(2013)02-107-02

P237

B

2012—05—19

張森(1979—)，男，工程師，主要從事航空攝影測(cè)量生產(chǎn)工作。