基于ADS影像航測內業制圖研究

2016-12-06 01:43:40許懿娜

鐵道勘察 2016年5期

許懿娜王義

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

基于ADS影像航測內業制圖研究

許懿娜王義

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

渝昆鐵路航空攝影采用目前先進的推掃式機載數字攝影測量系統ADS80，但影像存在原始格式不開放、傳統空三方法不適用、立體測圖軟件不識別等多個技術難點，無法按照傳統內業制圖流程開展測圖工作。選擇渝昆線宜賓段某測段數據進行研究，制定了一套針對ADS數據內業制圖的技術流程，經外業控制點檢驗，能夠滿足1∶2 000制圖精度。

長條帶空三加密立體測圖

ADS80機載數字航空攝影測量系統是世界上唯一提供子像元級別精度數據的寬幅面數字攝影測量系統，一次飛行就可以同時獲取前視、下視和后視，具有100%三度重疊、聯系無縫的立體影像。由于集成了高精度的IMU和GPS，通過少量控制點即可控制整個測區，可大大減少外業工作量。攝影距離長，各影像間內符合精度好，空三效率高，特別適合鐵路條帶狀制圖需求。然而，針對ADS數據，面臨原始數據格式無法解析、傳統空三方式不適用于條帶影像、立體測圖軟件不支持條帶影像等問題，若要應用于工程，亟需解決這些問題。

渝昆鐵路為重慶至昆明間的新建高速鐵路，是我國西南地區的重要鐵路干線，也是西南地區與西北地區客運通道的重要組成部分。渝昆鐵路宜賓段選擇使用ADS攝影，條帶長約55 km，像幅為2.4 km。選擇其中1個測段進行ADS影像航測內業制圖研究工作，旨在探索能夠滿足鐵路工程制圖要求的作業流程。

1 ADS影像內業制圖技術流程

ADS內業制圖技術流程如圖1所示。

圖1 ADS航測內業制圖流程

1.1 L0級影像預處理及空三

ADS影像原始格式L0級影像為RAW格式，Leica公司并未開放該格式，當前主流圖像處理軟件均無法處理，需要Leica配套ADS設備的Xpro或Gpro軟件首先完成原始L0級影像下載轉換，過程中可利用Ipas軟件下載15 d后的精密星歷數據，增加地理定位精度。

L0轉換為L1級影像需要進行初步空三。利用Xpro打開飛行測區，引入飛行航線，建立工程文件，設置匹配策略，進行自動點匹配。匹配結束后進行空三解算，自動運行Orima-DP模塊，剔除匹配錯誤點。如果由于飛行原因影像質量不好，部分區域缺點，可以人工加點使匹配通過。通過反復剔除粗差點，使sigma值滿足精度要求。完成后輸出L1級影像，但Xpro軟件空三無法在立體環境下量測地面控制點，不能確保滿足工程制圖需求，故后期使用PixelGrid軟件進行主要的空三加密工作(如圖2)。

圖2 Xpro影像下載及空三加密

1.2 空三加密

僅基于Xpro加密無法立體量測控制點，達不到測制1∶2 000地形圖精度要求。PixelGrid軟件能夠基于Gpro輸出的L1級影像進行自動連接點量測、立體環境下人機交互地面控制點量測。選擇PixelGrid軟件進行L1級影像空三加密工作，具體流程如下。

(1)工程設置

設置ADS加密工程，關鍵點在于設置航線及坐標系。PixelGrid軟件通過*.sup文件添加航線，14A、02A、27A分別為一條航線前、中、后影像，選擇同一航帶三副影像后完成航線設置；渝昆線坐標系為國家2000坐標系35帶，PixelGrid軟件默認加上帶號，后期加入控制點時需注意將東坐標前添加帶號。工程設置界面如圖3。

圖3 PixelGrid工程設置

(2)影像轉換及種子點匹配

通過影像格式轉換完成影像預處理及金字塔生成工作，為后期空三準備工作。ADS影像條帶較長，前、中、后視影像需要選取種子點預先進行匹配，類似傳統航片加密中的航帶間偏移量選取，使后面相對定向更容易找到航帶間連接點。種子點約9 000像素選取一個，通過在三視影像中選取同名點實現(如圖4)。

圖4 種子點匹配

(3)自動相對定向

三視影像種子點量測完成后即可自動進行相對定向，匹配航帶間與航帶內連接點。

(4)量測地面控制點

相對定向完成后即可人工量測地面控制點，PixelGrid軟件能夠直接先將所有控制點預計算，通過選擇每條航線，量取帶“++++++”的點即可，無需人工逐點尋找位置(如圖5)。

圖5 控制點量測

圖6中綠色圓點為航帶間連接點，紅色圓點為航帶內連接點，綠色三角點為地面控制點，由圖6可看出，連接點及控制點匹配效果較好，布滿測區且分布均勻。

圖6 控制點及連接點分布

(5)區域網平差

PixelGrid軟件通過連接點和地面控制點進行測區區域網平差。針對渝昆線，首先“預先檢查控制點殘差”，在上方區域會出現控制點殘差情況，雙擊可直接進入立體量測窗口，此時可調整控制點。根據航測相關規范，滿足1∶2 000制圖需確保所有控制點殘差在1 m以內。其后，通過“拉格朗日多項式定向法”進行區域網平差，軟件自動按照平差殘差將點號排序，刪除殘差大的相對定向點，反復平差，直到單位權中誤差為1/2像素左右。同時，控制點和連接點數量應足夠，以免刪除點過多導致連接不好(如圖7)。