探析ADS80航攝儀空中三角測量數據處理方法

■潘峰

（遼寧省沈陽市地理信息院 遼寧沈陽 110034）

探析ADS80航攝儀空中三角測量數據處理方法

■潘峰

（遼寧省沈陽市地理信息院 遼寧沈陽 110034）

ADS80采用CCD推掃方式、全球GPS定位系統以及高精密IMU慣性導航系統來獲取數字影像，是新航空攝影時代的一種多功能數字航攝儀。它是基于Xpro討論線陣影像空中三角測量數據來處理IMU/GPS觀測值權值設置和坐標轉換等問題的高科技設備。

ADS80航攝儀空中三角測量精度數據處理方法

ADS80航攝儀負責航空攝影測量，是由德國徠卡公司所設計研發的一套技術較為先進的推掃式線陣數碼航空攝影攝像測量系統。它不但集成了高精度的IMU慣性測量單元，還配備了比較常見的GPS全球衛星定位系統，它們共同確保了對航攝過程中相機推掃線陣的精確定位，也保證了航攝影像的高清化。

1 ADS80航空攝影測量系統

ADS80系統的主要構造就是頂部傳感器、大容量存儲器、控制系統、操作導航系統、陀螺穩定平臺及數字光學鏡頭。這些元件所共同遵循的設計理念就是SPOT衛星推掃方式，其主要的分辨率線列陣CCD元件就是高分辨率的探測器件。ADS的核心元件是鏡頭，它的鏡頭采用了中心垂直的投影設計，使影像能夠通過線性中心進行投影，從而形成針對地面全色波段陣列構成F02、F27、B14三點成像的主要格局。再通過IMU與GPS的定位輔助，ADS80就可以減輕對地面控制的負擔，更加高速快捷的獲取數據并予以處理，保證所獲取數據的高質量[1]。

2 ADS80空中三角測量

ADS80在空中的三角測量要借助機載GPS與IMU的雙重輔助。它的主要理念就是通過GPS定位技術接收ADS80的位置參數，再應用IMU來測定航攝儀的姿態參數。所以這種GPS與IMU的聯合數據處理技術能夠幫助ADS80獲取更多應用于測圖工作的高精度航空攝影數據，加強了空中三角測量的精度與效率。

3 Xpro空中三角測量精度分析

3.1 多項指標平差精度評定分析

ADS80在完成空中三角測量后要進行多項指標平差精度的評定分析。

3.1.1 單位權中誤差

單位權中誤差即Sigama0的誤差，它是一個較為關鍵的空中三角測量平差指標，能夠反映空三測量的整體精度，十分重要。ADS80在拍攝時它的值間范圍應該在1/2~1/3像素間，如果想查看它的誤差系數，可以在Xpro界面的Statistics選項中查詢。

3.1.2 測區殘差

測區殘差是以GSD為單位的。它的具體表現是在Xpro窗口下會顯示出不同的顏色以表示殘差的分布情況，主要顏色從綠、黃到紅，殘差逐漸增大。根據測區殘差就可以查看了解每一片區域的殘差值。

3.1.3 IMU/GPS漂移誤差

因為ADS80系統中的POS設置會跟隨時間的變化而產生不同程度的系統漂移誤差，所以在Xpro環節也有相應的統計，同樣可以在Statistics選項中的Additional Parameters一項查看漂移量與權量的變化。

3.2 ADS80空中三角測量精度試驗

用ADS80進行空三測量試驗就是為了避免外業控制點的數量，從而在少控制點甚至無控制點的狀態下達到航攝儀的高精度測量。本文選擇一個測試區進行實驗。該區域為線性區域，擁有20條航線，地面采樣率在0.150m，它的成圖比例是1：2000。在地面布置GPS基站進行觀測，并且設置了加密區來量測20個外業平高控制點、

通過Xpro進行空中三角測量處理，從輸出的平差值的外業點坐標與實際測量坐標進行比較，就可以推算出檢查點的平面誤差與高程誤差。另外，也要考慮單位權中誤差以及IMU/GPS的漂移誤差，這些都是能夠保證ADS80測量精度的根本。

對測量區域采取控制點的各種設置方式測量，例如將所有外業點都作為檢查點的無控制點設置；1個控制點在測區中心的設置；3個控制點與2個端點在測區中心的設置；5個控制點在測區中心與四角的設置，甚至所有點都是控制點的設置。從對控制點分布的各種試驗中我們得出這樣的結論：首先無論測區中控制點的數量多少或者怎樣分布，它們對Sigma0的影響都不大；其次，少量的控制點就能夠達到作業精度的初始要求，這樣就可以最大程度的減少外業工作強度。最后，ADS80在不同形狀與條件的測區所獲得GPS/IMU數據精度是相近的，也就是說，兩個輔助設置所得出的解算數據和測區內控制點的數量及分布位置沒有關系[2]。

4 數據處理方法

ADS80空中三角測量數據的處理方法主要采用了系統轉換方法，它包括了平面坐標系統轉換和高程坐標系統轉換。首先是平面坐標系統轉換，它所選擇的是三維七參數法，這主要是為了迎合ADS80數字航攝儀在測量時需要獲取GPS所提供的三維攝站坐標，然后將其轉換為實際需要中的地方平面坐標系。三維七參數的坐標獲取方式一般有兩種，一種是利用統一的歷元與坐標框架，一次性的獲取區域內固定七參數，這一方法能夠在較大范圍區域內應用；另一種就是航攝時已知基點站的位置與數據成果來解算區域內的轉換參數，也就是“點校正”。這種方法比較精細，在小面積區域內更為實用。一般ADS80會選擇第一種大面積區域的三維七參數獲取方法，這也符合航攝標準。

高程坐標系統轉換的主要理念就是利用測量區域內的高精度似大地水準面精化模型成果來修正GPS大地高高程異常，進而獲取任意一點的合理高值。比如在長沙市，某測量區域內的似大地水準面精化工程的建立完全覆蓋了全市區內的高分辨率、高精度似大地水準面數值模型，它的內符合精度標準在±0.8cm，而GPS的水準外部檢驗精度則有±0.9cm[3]。

5 總結

整體來看，ADS80能夠獲取更優于像素大小的加密精度，但也取決于航攝空三測量的精度、GPS解算的質量、地形條件、控制點的數量與分布、誤差的控制以及拍攝的質量等等。所以在空三測量之前一定要確立好規劃，做好所有的數據處理工作，嚴格要求質量檢查，確保測量結果的精確。

[1]高立.ADS 80航空攝影測量系統的特點與應用 [J].測繪與空間地理信息,2011,34 (6):212-214.

[2]李力.ADS80航攝儀空中三角測量數據處理方法的研究 [J].測繪標準化,2013,(12): 120-130.

[3]喬煒,吳克友,朱傳勇等.IMU/GPS輔助ADS80數字航空攝影測量系統的技術研究[J].地理空間信息,2013,(3):106-108.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-256-1