徠卡ADS100數(shù)字航攝系統(tǒng)無(wú)地面控制點(diǎn)空中三角測(cè)量精度驗(yàn)證

屈偉軍，李志文

徠卡ADS100數(shù)字航攝系統(tǒng)無(wú)地面控制點(diǎn)空中三角測(cè)量精度驗(yàn)證

屈偉軍，李志文

(湖南省第二測(cè)繪院，湖南長(zhǎng)沙410119)

對(duì)徠卡ADS100數(shù)字航攝系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，使用該系統(tǒng)獲取了0．2 m分辨率影像，利用CORS基站數(shù)據(jù)差分解算機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)，并在此結(jié)果上進(jìn)行了空中三角測(cè)量?？杖龝r(shí)采用了較多控制點(diǎn)、少量控制點(diǎn)和無(wú)控制點(diǎn)3種方案，結(jié)合外業(yè)實(shí)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了精度檢驗(yàn)，3種方案檢查點(diǎn)的平面和高程中誤差都在0．2 m左右。檢驗(yàn)結(jié)果表明，使用ADS100航攝影像，利用CORS基站數(shù)據(jù)差分解算機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)，在無(wú)地面控制點(diǎn)的情況下，空三加密精度也能達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求。

徠卡ADS100;無(wú)地面控制點(diǎn);空中三角測(cè)量;精度驗(yàn)證

目前我國(guó)基本比例尺地形圖的測(cè)制主要采用航空攝影測(cè)量成圖方法，傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量需要引入大量的地面控制點(diǎn)和復(fù)雜的空三加密工序來(lái)解算像片外方位元素，成圖過(guò)程周期長(zhǎng)，野外工作量大。徠卡ADS100航攝系統(tǒng)集成了高精度的定位定姿系統(tǒng)( POS)，可以獲取攝影瞬間相機(jī)精確的空間位置和姿態(tài)，以直接用于航測(cè)內(nèi)業(yè)的像片定向。本文使用0．2 m分辨率的ADS100航攝影像作為數(shù)據(jù)源進(jìn)行了無(wú)地面控制點(diǎn)的空中三角測(cè)量，并通過(guò)外業(yè)實(shí)測(cè)點(diǎn)對(duì)空三精度進(jìn)行了檢驗(yàn)，其精度能夠滿足規(guī)范中1∶2000測(cè)圖的要求。

一、ADS100數(shù)字航攝系統(tǒng)簡(jiǎn)介

ADS100數(shù)字航攝系統(tǒng)由瑞士徠卡公司于2013年推出，是世界先進(jìn)的三線陣推掃式航攝系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)已有近10家單位采購(gòu)并投入使用。該系統(tǒng)集成了高精度的POS(包含慣性測(cè)量單元IMU和全球定位系統(tǒng)GPS)，采用三線陣CCD掃描，一次飛行可以同時(shí)獲取前視、下視和后視具有100%三度重疊的影像。

二、試驗(yàn)數(shù)據(jù)概況

本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)為丘陵地區(qū)，攝影面積約1800 km2，航攝平均分辨率為0．18 m，共11條航線，旁向重疊度為30%，飛行方向?yàn)槟媳毕颉Ｔ跀z區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)了46個(gè)地面控制點(diǎn)，用于本次試驗(yàn)的控制或檢查。

三、數(shù)據(jù)處理及精度檢驗(yàn)

1．機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)處理

機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)處理使用Inertial Explorer軟件，利用湖南省CORS基站數(shù)據(jù)，采用差分GPS方式對(duì)機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行緊耦合處理，處理結(jié)果的位置精度在0．012 m以內(nèi)，速度偏差在0．003 m/s以內(nèi)，前后向解算聯(lián)合偏差在0．10 m以內(nèi)，處理結(jié)果精度可靠。

2．空中三角測(cè)量

空中三角測(cè)量使用徠卡的XPro軟件，自動(dòng)匹配了一定數(shù)量的連接點(diǎn)，連接點(diǎn)匹配中誤差為1．8 μm ( ADS100像素大小5 μm，約合1/3像素)，采用了3種不同的控制點(diǎn)布設(shè)方案進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差，平差使用平面投影坐標(biāo)系統(tǒng)( UTM)和橢球高。試驗(yàn)中3種不同的控制點(diǎn)布設(shè)方案如圖1所示。

圖1 3種控制點(diǎn)布設(shè)方案

3．精度檢驗(yàn)

本次試驗(yàn)中3種方案均使用了大量的多余控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢驗(yàn)。

方案1使用11個(gè)控制點(diǎn)和32個(gè)檢查點(diǎn)，控制點(diǎn)和檢查點(diǎn)的中誤差及最大值見(jiàn)表1。

方案2使用5個(gè)控制點(diǎn)和38個(gè)檢查點(diǎn)，控制點(diǎn)和檢查點(diǎn)的中誤差及最大值見(jiàn)表2。

方案3不使用控制點(diǎn)，43個(gè)檢查點(diǎn)，控制點(diǎn)和 檢查點(diǎn)的中誤差及最大值見(jiàn)表3。

表1 方案1空三平差結(jié)果 m

表2 方案2空三平差結(jié)果 m

表3 方案3空三平差結(jié)果 m

從以上結(jié)果可以看出，3種方案的空三平差結(jié)果檢查點(diǎn)中誤差都在0．2 m左右，遠(yuǎn)小于空三規(guī)范中丘陵地1∶2000比例尺檢查點(diǎn)中誤差的要求(平面0．7 m、高程0．35 m)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本次測(cè)試基于ADS100航攝影像，采用差分GPS方式處理機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)，在稀少地面控制點(diǎn)或無(wú)地面控制點(diǎn)的情況下達(dá)到了很高的空三加密精度。ADS100航攝系統(tǒng)集成了高精度的POS( IMU精度比其他航攝系統(tǒng)高一個(gè)等級(jí))，其同一個(gè)視角的影像無(wú)須航帶內(nèi)連接，且具有0．8的基高比，能得到很高的高程精度。由測(cè)試結(jié)果及以上分析可以看出，利用CORS基站數(shù)據(jù)差分解算機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)，得到的外方位元素已納入到目標(biāo)坐標(biāo)系統(tǒng)，使用該外方位元素作為影像的定向數(shù)據(jù)，在空三加密過(guò)程中能夠大量減少地面控制點(diǎn)的布設(shè)，甚至可以做到無(wú)控制點(diǎn)平差，其結(jié)果精度相當(dāng)，都能夠滿足相應(yīng)比例尺的測(cè)圖要求。

［1］ 張峰，桑奪坤．徠卡ADS100相機(jī)使用運(yùn)－5飛行平臺(tái)在1∶500地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用［J］．測(cè)繪通報(bào)，2015 ( 8) : 133-134．

［2］ 李志文，劉元志．基于ADS100數(shù)碼航空攝影系統(tǒng)航測(cè)數(shù)據(jù)的精密單點(diǎn)定位技術(shù)研究［J］．國(guó)土資源導(dǎo)刊，2014( 10) : 120-123．

［3］ 楊庚?。畯瓶ˋDS80數(shù)字航空相機(jī)的精度驗(yàn)證和技術(shù)探討［J］．測(cè)繪通報(bào)，2010( 8) : 68-69．

［4］ 胡慶武，等．無(wú)地面控制高精度POS大比例尺測(cè)圖精度驗(yàn)證［J］．測(cè)繪通報(bào)，2013( 7) : 23-26．

［5］ GB/T 23236—2009數(shù)字航空攝影測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范［S］．北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

(本專欄由徠卡測(cè)量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦)

天寶測(cè)繪解決方案專欄