航測空三成果質(zhì)量快速檢查的方法研究

鄧廷起 阮祖洪 周偉

摘 要：首先闡述了光束法區(qū)域網(wǎng)平差基本原理以及其優(yōu)缺點(diǎn)，將湖州市1：2000航攝成圖項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以Inpho空三軟件為例，針對其最嚴(yán)密的光束法平差所得空三成果在立體像對恢復(fù)后突顯出的精度問題，設(shè)計(jì)了一套空三成果質(zhì)量檢查程序。目的是能夠快速迅速發(fā)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)平差中的精度弱區(qū)，分析其原因并給出相應(yīng)的解決方法，以提高空三成果的精度與測圖質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：光束法平差；立體模型；前方交會(huì)；后方交會(huì)；精度弱區(qū)

中圖分類號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（c）-0000-00

1 前言

當(dāng)前，航空攝影測量數(shù)據(jù)獲取方式仍然是當(dāng)前地理空間信息獲取最主要和最有效的方法。隨著攝影測量理論的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)計(jì)算性能的不斷提高，航空攝影測量數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化程度也越來越高，成果精度也趨向高精度發(fā)展。但隨之相應(yīng)的問題也逐漸凸顯出來，通過對空三成果進(jìn)行立體像對恢復(fù)，經(jīng)常會(huì)遇到模型差以及模型連接差超限的問題，而這些問題直接在光束法平差報(bào)告中卻得不到體現(xiàn)。

本文通過對光束法區(qū)域網(wǎng)平差和立體像對恢復(fù)的原理進(jìn)行分析，開發(fā)了一套光束法區(qū)域網(wǎng)平差空三加密成果質(zhì)量檢查程序，程序依據(jù)立體像對恢復(fù)原理，快速模擬立體像對恢復(fù)，提前發(fā)現(xiàn)模型差以及模型連接差超限的像對或區(qū)域，迅速發(fā)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)中的精度弱區(qū)，然后分析其原因，并給出相應(yīng)的解決辦法或補(bǔ)救措施。

2 光速法區(qū)域網(wǎng)平差

光束法區(qū)域網(wǎng)平差，以單張相片的光線束或單個(gè)物點(diǎn)的光線束作為平差單元，直接對原始觀測值像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行平差，計(jì)算嚴(yán)密，是最嚴(yán)密的攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差方法，理論上平差精度也是最高[1]。但是光束法平差所有的未知數(shù)一并解求，解算的未知數(shù)非常多，法方程的系數(shù)矩陣非常龐大，對計(jì)算機(jī)的性能和程序算法有著更高的要求。而且由于觀測值的增多，對粗差的探測方法提出了更高的要求。

3 空三成果檢查程序設(shè)計(jì)的基本原理及流程

根據(jù)立體像對恢復(fù)的基本原理，計(jì)算的基本方法其實(shí)就是立體像對的前方交會(huì)與后方交會(huì)的問題，于是可以在Inpho空三成果導(dǎo)出之后，設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序，逐一對每一個(gè)像對進(jìn)行前方交會(huì)或后方交會(huì)計(jì)算，通過這種方法計(jì)算出的加密點(diǎn)坐標(biāo)就等同于立體像對恢復(fù)時(shí)計(jì)算出的立體模型點(diǎn)坐標(biāo)，將它們與光束法平差計(jì)算出的加密點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，就會(huì)很快發(fā)現(xiàn)模型差大的像對以及精度差的區(qū)域，檢查流程圖1所示。

4 檢查結(jié)果與立體測圖軟件成果對比

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用湖州市1：2000航攝成圖項(xiàng)目的空三加密成果，通過前方交會(huì)計(jì)算，寫出模型差大于0.2米的物方點(diǎn)點(diǎn)號(hào)與所在像對名，并按從大到小排列，與Jx4恢復(fù)立體測圖模式計(jì)算的加密點(diǎn)模型點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較。通過對立體相對恢復(fù)中計(jì)算出的結(jié)果與程序?qū)崿F(xiàn)對每個(gè)像對計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對比，比較結(jié)果表示在相同的數(shù)據(jù)條件下，計(jì)算結(jié)果一致。

5 精度弱區(qū)原因分析及解決方法探討

通過程序檢查，對凸顯的問題進(jìn)行分析總結(jié)，主要有以下幾個(gè)原因在后續(xù)立體像對恢復(fù)過程中會(huì)引起較大的模型差，會(huì)對立體測圖造成一定的影響，而這些問題在光束法平差過程中又無法發(fā)現(xiàn)，總結(jié)如下：

1） 光束法平差是將所有同名像點(diǎn)作為觀測值進(jìn)行平差，由于觀測值冗余數(shù)多，都是采用最小二乘的方法進(jìn)行擬合計(jì)算，而最小二乘對于粗差的不敏感性，在正確的觀測值多于錯(cuò)誤的觀測值時(shí)，往往錯(cuò)誤的觀測值就被忽略掉，無法發(fā)現(xiàn)。

但在立體像對恢復(fù)中，只使用單個(gè)像對中的同名像點(diǎn)，觀測值僅僅滿足計(jì)算加密點(diǎn)坐標(biāo)的需求，所以一旦有同名點(diǎn)誤差，那肯定就會(huì)有立體視差，甚至偏離模型上的點(diǎn)。如點(diǎn)號(hào)為60024768加密點(diǎn)，光束法平差并沒有發(fā)現(xiàn)它其中的像點(diǎn)粗差點(diǎn)，但在用加密程序檢測的時(shí)候發(fā)現(xiàn)在像對120910103034-120910103035中，模型差特別大。打開Inpho的量測界面，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)像對的同名點(diǎn)匹配誤差較大，如圖2所示。

2） 另外根據(jù)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)像點(diǎn)處于影像邊緣時(shí)會(huì)引起較大的模型差，分析其原因，可能與影像邊緣畸變差沒有去除完全有關(guān)系，較為實(shí)用的解決辦法是，可以不使用影像邊緣的像點(diǎn)參與空三平差計(jì)算，以提高空三成果的精度。實(shí)驗(yàn)測試表明這種方法是實(shí)際有效的，特別對于非量測相機(jī)影像，更是如此。

3） 只有兩度重疊的加密點(diǎn)，由于只有兩度重疊，冗余數(shù)不夠，所以即使是粗差，光束法也無法探測出來，如20024788點(diǎn)，光束法平差計(jì)算的像點(diǎn)匹配誤差為2u，通過檢查程序檢查發(fā)現(xiàn)這個(gè)點(diǎn)誤差特別大，高程誤差為-2.125米。進(jìn)入Inpho像點(diǎn)量測界面，很容易看出20024788加密點(diǎn)的同名像點(diǎn)匹配完全錯(cuò)誤，如圖3所示。

在立體測圖前，通過檢查程序迅速發(fā)現(xiàn)空三成果的問題，然后對其進(jìn)行更正，對后續(xù)立體測圖，無論在質(zhì)量還是在效率上都有了明顯的提高。

7 結(jié)論

自從數(shù)碼相機(jī)與自動(dòng)匹配技術(shù)的出現(xiàn)，全自動(dòng)化的攝影測量數(shù)據(jù)處理是發(fā)展所趨，但同時(shí)也帶來各種數(shù)據(jù)處理上的問題。本文給出了在光束法區(qū)域網(wǎng)平差解算中存在的精度質(zhì)量問題有效的解決辦法，為后續(xù)立體測圖提供的空三成果有個(gè)精度質(zhì)量上的保證，也大大減少立體像對恢復(fù)中出現(xiàn)的精度質(zhì)量問題。

參考文獻(xiàn)

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