基于Leica ADS80系統的航空遙感影像成果質量控制研究

張桂英

(遼寧省測繪產品質量監督檢驗站，遼寧沈陽 110034）

基于Leica ADS80系統的航空遙感影像成果質量控制研究

張桂英

(遼寧省測繪產品質量監督檢驗站，遼寧沈陽 110034）

一、引 言

Leica ADS80系統全稱為Leica ADS80機載數字航空遙感測量系統，是目前國內最先進的推掃式機載數字航空遙感測量系統，Leica ADS80系統集成了高精度的慣性導航定向系統(IMU）和全球衛星定位系統(GPS），采用12 000像元的三線CCD掃描和專業的單一大孔徑焦闌(遠心）鏡頭，一次飛行就可以同時獲取前視、底點和后視的具有100%三度重疊、連續無縫的、具有相同影像分辨率和良好光譜特性的全色立體影像及彩色影像和彩紅外影像。影像輸出有11個條帶影像。各個影像之間在應用上相互彌補是Leica ADS80系統的技術特點。

“遼寧省農村集體土地確權登記發證”項目是以1∶2000 DOM為數據基礎，其DOM的影像數據源為Leica ADS80系統生產的0.2 m分辨率航空遙感影像成果，其范圍覆蓋遼寧全省，是有史以來最大范圍的0.2 m分辨率航攝區域，由多家單位參與航攝生產。全部遙感成果由遼寧省測繪質量監督檢驗站負責檢查驗收。針對Leica ADS80系統生產航空遙感影像成果的特點及對后續成果的監督，從項目開展伊始，遼寧省測繪質量監督檢驗站參與編寫了設計書模板及產品上交資料模板，并編寫了項目驗收方案，以做到生產流程、遙感影像成果質量檢查的統一質量控制。

遙感影像數據處理采用Leica ADS80系統的Xpro＋Orima軟件和像素工廠軟件。數據處理方法除本溪地區由于山勢陡峭，地面高差較大而采用無地面基站加少量控制點方法外，其余皆采用有地面基站和地面像控點方法進行空三解算。

Leica ADS80系統硬件包括：①高精度陀螺儀IMU CUS6與GNSS雙星接收系統集成，直接定向精度高，飛行任務不受衛星失鎖影響；②新型分光系統的采用提高了光學鏡頭的物理高能采集效率，具有真彩色、近紅外同時光束分離等特點；③新型PAV80陀螺穩定平臺，在執行大比例尺測圖任務時，超低空飛行作業時姿態修正及時且準確；④陣列固態光纖存儲鏈路，可以在不同氣壓下作業，數據獲取安全有效。

二、Leica ADS80系統的航空遙感影像成果質量檢查內容

按照《數字航空遙感規范第2部分：推掃式數字航空攝影》(GB/T 27920.2―2012）規范要求，對于0.2 m分辨率航空遙感影像成果的檢查要從飛行質量、影像質量、數據質量、附件質量4個方面來完成。

1.飛行質量的檢查

飛行質量檢查從旁向重疊(航向重疊100%）、航線彎曲度、航高保持、飛行地速保持、攝區、分區覆蓋保證及漏洞(相對漏洞和絕對漏洞）6個方面進行檢查。

2.影像質量的檢查

1）影像應清晰、層次豐富、反差適中、色調柔和；應能辨認出與地面分辨率相適應的細小地物影像；應能建立清晰的立體模型。

2）影像上不應有云、云影、煙、大面積反光、污點等缺陷；或雖有少量缺陷，但不影響空三加密和測圖。

3）影像不應有裂縫。

3.數據質量的檢查

檢查數據是否滿足無約束空三成果要求；分辨率是否符合設計及合同要求。檢查機載IMU/GPS數據質量、地面基站GPS數據質量各項指標是否符合規范設計要求；IMU和GPS聯合解算偏差是否限值，精度是否滿足規范設計要求。

4.附件資料的檢查

檢查各種文字報告成果是否符合攝區合同規定，文字表達是否清晰，內容、資料情況是否與實際情況相符，是否全面反映了整個項目的生產組織、技術管理及成果質量情況。

三、Leica ADS80系統的航空遙感影像成果檢查方法

依照項目設計及檢查內容的要求，在檢查實踐中總結出Leica ADS80系統的航空遙感影像成果檢查方法。

1.攝區覆蓋的檢查

任何一個測繪工程項目檢查驗收，均要檢查完成的范圍是否符合項目要求。因此首先要檢查Leica ADS80系統的航空遙感影像成果的覆蓋范圍是否正確，檢查是通過對利用航攝得到的影像拼接而成的像片索引圖上導入攝區坐標范圍來完成的，如圖1所示。

圖1 攝區覆蓋圖

對圖1的檢查包括：①檢查攝區覆蓋及補攝情況是否完整；影像是否存在漏洞、裂縫；②由于Leica ADS80系統的航空攝影具有100%航向重疊的特點，圖1可以簡單檢查旁向重疊是否符合要求。

2.數據檢查

通過Leica ADS80系統解算軟件IPAS TC檢查：

1）地面基準站的位置與航攝區覆蓋是否滿足規范要求。

2）機載IMU/GPS數據質量、地面基站GPS數據質量各項指標是否符合規范設計要求；IMU和 GPS聯合解算偏差是否限值，精度是否滿足規范設計要求。

3）單航線飛行長度與航攝規范要求的有效時間、航高保持與飛行地速保持之間關系是否合理，是否符合規范、設計要求，是否能夠相互印證、驗證航攝方案設計的正確性。

3.影像質量的綜合檢查

通過Leica ADS80系統Xpro解算軟件，對原始L0級影像進行粗糾正形成L1級影像，瀏覽L1級影像進行各項檢查。檢查以航攝區內架次為單位，對單架次完成的航空影像成果抽取樣本來進行檢查。本項檢查不僅要檢查影像質量，還要對影像的分辨率進行核實，同一架次的攝影結果分辨率是相應的，是與飛行設計相符合的。通過Xpro軟件打開一個架次的一條或兩條影像進行檢查：

1）瀏覽檢查影像色彩是否平衡，色調是否適中，飽和度是否滿足要求等。

2）瀏覽檢查影像是否有云、云影、煙、大面積反光等。

3）瀏覽檢查影像檢查航跡是否符合規范要求。

4）精確檢查影像的平均旁向重疊度以及最大、最小旁向重疊度。

5）檢查無約束空三加密結果是否滿足要求。

6）核實影像的分辨率。數碼航空遙感影像的分辨率是指一個像元內對應的實際地面距離。在ADS80數碼航空遙感成果中，與地面分辨率有關的參數有飛行地速、傳感器的掃描周期、航高、像元尺寸等，它們之間存在下面的關系

式中，GS為飛行地速，單位為km/h；GSD為地面分辨率，單位為m；CT為傳感器掃描周期，單位為s。

式中，H為攝影航高，單位為m；f為鏡頭焦距，單位為mm；α為像元尺寸，單位為mm。

本項目中影像的地面分辨率若小于0.2 m，則從另一個方面證實了航高、飛行地速、傳感器掃描周期的穩定性，航空遙感影像成果的可靠性。通過實踐證明，分辨率的量取位置宜選擇在地勢最高處或最低處。影像的地面分辨率是下工序成圖精度的決定因子，尤其是對高程精度的影響，因此對影像分辨率的檢查是航空遙感影像成果的核心內容，如圖2所示。

圖2 分辨率檢查圖(影像放大至像素級）

四、Leica ADS80系統的航空遙感影像成果質量控制的關鍵點及常見問題

1）航空遙感成果的獲取受多種客觀條件的制約，要客觀對成果作出評價。影響航空遙感影像成果質量控制的主要關鍵點為：①所使用的相機及地面基站所使用的GPS超期服役，即已經過了檢定期限；②航攝成果未能按照設計書及合同要求完成；③由于攝影時間選取不當，造成影像的模糊、大面積積雪、大面積云霧、霧霾等；④機載GPS信號失鎖、中斷或其他原因導致的掃描線外方位元素無法解算；⑤未架設地面基準站或地面基站數據丟失等。

2）Leica ADS80系統的航空遙感影像成果存在的常見問題：①由于飛行中受空中氣流影響，影像的側滾角略大，造成條帶影像的變形；②航攝時間的選擇(或航攝區位于民航機場附近，不能正常進行航空攝影）造成的影像上建筑物地面投影長；③地形高差較大導致的房屋變形；④春末冬初山坡清雪覆蓋；⑤面積水域附近的水霧對傳感器的影響，使水域附近影像有輕霧；⑥大型采礦場帶來的粉塵飄落在地面、漂浮在空氣中，造成影像不同程度的“被覆蓋”；⑦大型工廠煙囪生產所致煙霧大量遮蓋地面，使影像判斷不清或無法判斷；⑧氣候突變產生的高空云影或傳感器下方的條帶云影等。

五、結束語

應用Leica ADS80系統進行0.2 m航空遙感影像獲取，目的是為了“遼寧省農村集體土地確權登記發證”項目生產1∶2000 DOM提供可靠的影像數據源，如何保證獲取的航空遙感影像質量，則需要對整個生產過程嚴格把關，層層監控。按照實施方案，下工序生產是否能夠順利進行是航空遙感影像成果質量控制的關鍵。而實際情況是航空遙感成果的獲取經常是不盡如人意的，存在諸多因素。制約航空遙感的因素較多，如空域管制的限制、季節的限制、氣候的限制等。在航空遙感影像成果的檢查驗收中，對影像存在的問題，要從航空遙感本身及下工序應用的角度來處理問題，如在影像上如果下視影像存在條帶大霧，影響正射影像的生成，重新航攝也存在難度的情況下，可以考慮利用Leica ADS80系統另一個通道的影像進行彌補，以減少航空遙感的難度，如圖3所示。

圖3 同位、瞬時、不同通道圖

因此對于航空遙感成果的檢查驗收來說，既要符合航空遙感的標準又要以滿足下工序使用為目的，盡可能地節約成本，提高效率。

如何將復雜的航空遙感成果檢查驗收過程變得簡單、易于操作，以及對出現問題的判斷、解決方法的可行性是航空遙感影像成果檢查驗收的技術關鍵。

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[3]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 27920.2―2012數字航空遙感規范第2部分：推掃式數字航空攝影[S].北京：中國標準出版社，2012.

[4]王江，武吉軍.徠卡ADS80數字航空相機空三精度的分析[J].測繪與空間地理信息，2011，34(5）：231-233.

[5]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 23236―2009數字航空遙感測量空中三角測量規范[S].北京：中國標準出版社，2009.

[6]張祖勛，張劍清.數字攝影測量學[M].武漢：武漢測繪科技大學出版社，1996.

The Study of Quality Control of Aerial Remote Sensing Results Based on Leica ADS80 System

ZHANG Guiying

通過對“遼寧省農村集體土地確權登記發證”項目0.2 m分辨率航空遙感影像成果的檢查驗收，闡述應用Leica ADS80系統生產航空遙感影像成果的檢查內容、檢查方法及質量控制的關鍵點，進而提出航空遙感影像成果檢查的技術核心。本文為其他生產單位應用Leica ADS80系統生產的高分辨率航空遙感影像成果的檢查驗收提供了可以借鑒的經驗。

Leica ADS80系統；質量檢查；質量控制

P23

B

0494-0911(2014）10-0089-03

2014-04-16

張桂英(1966―），女，遼寧沈陽人，高級工程師，主要從事測繪產品監督檢驗工作。

張桂英.基于Leica ADS80系統的航空遙感影像成果質量控制研究[J].測繪通報，2014(10）：89-91.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0337