基于A3航攝儀SLF影像進行立體測圖精度探討

張鑫鑫,王冬,胡珂,孟浩東(天津市測繪院,天津 300381)

基于A3航攝儀SLF影像進行立體測圖精度探討

張鑫鑫?,王冬,胡珂,孟浩東
(天津市測繪院,天津 300381)

摘 要:傳統的立體測圖都是基于航向測圖,A3獲取的SLF影像打破了傳統單一測圖模式,使得旁向也可進行立體測圖。本文以A3航攝儀獲取的天津市津南區為基礎數據,主要研究基于A3 SLF影像進行航向、旁向立體測圖流程,并對航向、旁向立體測圖精度進行分析。

關鍵詞:SLF；立體測圖；A3航攝儀

1　引 言

A3數字航攝系統是由以色列Visionmap公司研發,在國內外相關領域屬非常新的航空攝影設備,其獲取的超大相幅影像(SLF)服務于測繪產品的生產在國外應用較多,國內基本尚無應用。

由于A3相機獲取的影像是超寬幅的SLF影像,目前,國內軟件大多數都是基于航向測圖,只有極少部分公司軟件如VirtuoZo、Mapmatrix具有對A3相機SLF影像進行旁向測圖的能力,大多數軟件無法進行旁向測圖。因此,研究A3航攝儀SLF影像進行立體測圖很有必要。本文研究的主要內容包括:基于A3航攝儀SLF進行航向、旁向立體測圖流程,航向、旁向立體測圖精度以及立體測圖所存在的問題。

2　立體測圖軟件介紹

國外旁向測圖發展很快,技術相對較為成熟,國外具有旁向測圖功能的軟件較多,軟件名稱及所屬公司如表1所示:

國外旁向測圖軟件表 表1

由于國外絕大多數公司軟件不對中國出口,國內處理SLF影像的測圖軟件不夠成熟,經過前期的綜合實驗和比較,我們選用PHOTOMOD軟件對A3相機SLF影像進行旁向、航向立體測圖。

3　基于SLF影像進行立體測圖

3．1立體測圖空三介紹

使用A3航攝系統后處理軟件Lightspeed對測圖區域進行空三處理,輸出帶有空三信息的SLF影像,然后將這些具有空三信息的SLF影像導入PHOTOMOD中進行模型的恢復。

3．2立體測圖區域范圍及技術參數

測圖區域位于天津市津南區中部,地形類別為平地,面積共計358．15 km2,共飛行6條航線,352張超大相幅影像(SLF),數據總量為1．03T,控制點總數共計41個。控制點名如表2所示:

控制點列表 表2

津南區測圖范圍及控制點分布如圖1所示,航攝技術參數如表3所示:

圖1　津南區測圖范圍及控制點分布圖

測圖區域航攝技術參數表 表3

3．3立體測圖數學基礎及精度要求

(1)為了保證測圖的方便快捷捷及良好的數據交互,坐標系統不采用國家或地方坐標系,而是采用WGS84大地坐標系統,地圖投影采用UTM投影。高程基準采用WGS84大地高。

(2)精度要求滿足1∶2 000比例尺DLG生產,平地地物點對附近野外控制點的平面位置中誤差不應大于圖上0．6 mm,即實地1．2 m。平地地物點對附近野外控制點的高程中誤差不應大于0．4 m。

3．4立體測圖實驗方案

(1)采用旁向測圖模式,選用航帶間的立體像對進行測圖。利用PHOTOMOD軟件功能自動選擇模型清晰,構模條件好的立體像對進行量測,人工采集量測點與檢查點真實值比較,進行精度統計。

(2)采用航向測圖模式,選用航帶內的立體像對進行測圖。利用PHOTOMOD軟件功能自動選擇模型清晰,量測點盡量位于模型中間三分之一區域的立體像對,人工采集量測點與檢查點真實值比較,進行精度統計。

3．5立體測圖數據處理流程

圖2　旁向、航向立體測圖數據處理流程圖

4　SLF立體測圖成果及精度分析

4．1立體測圖成果

旁向、航向立體測圖所量測數據及精度如表4所示:

立體測圖精度 表4

4．2立體測圖精度分析

(1)從航向立體像對測圖和旁向立體像對測圖結果中可以看到,航向立體像對測圖及旁向立體像對測圖精度基本一致,平面位置中誤差滿足1∶2 000 DLG生產規范要求,高程位置中誤差滿足1∶2 000 DLG生產規范要求。

(2)旁向采集最大點誤差達到0．454 m,航向采集最大點誤差達到0．478 m,存在影像模糊,人為采集等造成的誤差。

(3)平面位置采集誤差要普遍比高程采集誤差好,原因在于平面位置光標易于切準,高程位置不易切準。

5　基于SLF影像進行立體測圖存在的問題

(1)房屋倒向不一樣。一般獲取影像的飛行方向呈S型飛行,所以旁向兩條航帶飛行方向不一樣,獲取影像上的地物倒向不一致(高層建筑物最為明顯),造成立體像對采集時有視覺差現象。

(2)同一地物大小不一致現象。由于A3影像是超寬幅SLF影像,拼接后影像兩端地物離投影中心比較遠,造成影像兩段與中間地物分辨率不同,越靠影像邊緣部分分辨率越小,地物也就越小。旁向兩張影像的重疊區域形成立體模型時,左邊影像上的房屋位置位于左影像的中心位置,右邊影像的同一個房屋位置位于右影像的邊緣位置,由于同一地物分別位于兩張影像的不同位置,兩個不同位置的分辨率不盡相同,造成同一地物在立體環境下大小不一致現象,特別是對處于影像邊緣位置的高層建筑物,造成立體觀測采集較為困難。

(3)由于航向測圖基高比小,在立體環境中觀測困難。尤其是對于高程較低的地物,作業員不易準確切中高程,影響航向測圖高程精度。

6　總 結

SLF超大相幅影像掃描面積大,同一地物可以在多張影像上出現,對于一張像片上有遮擋、模糊的地物完全可以用其他像片代替,方便立體觀測與模型構建。經過實驗,發現旁向測圖精度稍優于航向測圖精度,A3獲取的SLF影像可同時進行航向及旁向立體測圖。

參考文獻

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Stereo Mapping Based on A3 SLF Image

Zhang Xinxin,Wang Dong,Hu Ke,Meng Haodong
(Tianjin Institute of Surveying and Mapping,Tianjin 300381,China)

Abstract:Traditional stereo mapping are based on the course mapping,the SLF images from A3 have broken the traditional single mapping mode,making the lateral stereo mapping can be performed．The essential data is about jinnan which is a district of Tianjin,this paper researches the stereo mapping process about the course and side mapping,after that,we analyze the accuracy about stereo mapping．

Key words:SLF;stereo mapping;A3 aerial camera

文章編號:1672-8262(2015)05-83-03中圖分類號:P231．1

文獻標識碼:A

收稿日期:?2015—07—01

作者簡介:張鑫鑫(1986—),男,工程師,研究方向:RS、三維城市模型數據加工與處理。

基金項目:國家測繪地理信息局2014年度測繪地理信息公益性行業科研專項(201412012)