數(shù)字?jǐn)z影測量空三加密的精度控制及應(yīng)用研究

邵琳琳 王富宇

摘要：空三加密是數(shù)字?jǐn)z影測量過程中的一道重要工序?？杖用艿木雀叩秃退俣瓤炻苯佑绊懻麄€作業(yè)的精度和進(jìn)程，因此在整個過程中要注意每一個環(huán)節(jié)，保證精度。為了保證作業(yè)過程中的精度，就需要制定出一套切實(shí)可行的作業(yè)方法。針對自動空中三角測量作業(yè)流程中存在的一些問題，筆者結(jié)合適普軟件公司研發(fā)的自動空三加密軟件Virtuozo-AAT及具體數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際的操作練習(xí)，探索出一套切實(shí)可行、可靠、快捷的空三加密方法以及作業(yè)中的精度保障措施，進(jìn)一步提高內(nèi)業(yè)加密速度、加密精度。

關(guān)鍵詞：數(shù)字?jǐn)z影測量；空三加密；精度分析；AATM/PATB系統(tǒng)

1 自動空三加密模塊介紹

VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的影像配準(zhǔn)算法具有可靠、快速和精確的優(yōu)點(diǎn)。其中的自動空三量測（AAT）模塊除半自動量測控制點(diǎn)之外，其他所有作業(yè)包括內(nèi)定向、選取加密點(diǎn)、加密點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)、相對定向、模型連接和生成整個測區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)都可以自動完成。

主要功能：

1）自動內(nèi)定向：自動識別影像框標(biāo)以及計(jì)算內(nèi)定向參數(shù)。

2）自動生成穩(wěn)定的、可靠的測區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)。

3）完全支持PATB的各項(xiàng)平差功能，如相機(jī)自檢校法補(bǔ)償系統(tǒng)誤差和GPS參數(shù)聯(lián)合平差等，可以實(shí)現(xiàn)高精度的區(qū)域網(wǎng)平差。

2 空三加密的原理

空中三角測量主要是利用VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，VirtuoZo的影像配準(zhǔn)算法具有可靠，快速和精確的優(yōu)點(diǎn)。其中的自動空三測量模塊除半自動測量控制點(diǎn)之外。其他所有作業(yè)（包括內(nèi)定向，選取加密點(diǎn)，加密點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)，相對定向，模型連接和生成整個測區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)）都可以自動完成。

3 空三加密的作業(yè)流程

空中三角測量是攝影測量生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。它是將建立的投影光束，單元模型和航帶模型以至區(qū)域模型的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)少量地面控制點(diǎn)，按最小二乘法原理進(jìn)行平差，解求出各加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

主要完成影像格式轉(zhuǎn)換，創(chuàng)建測區(qū)，創(chuàng)建影像列表和內(nèi)定向三部分工作，為構(gòu)網(wǎng)平差提供基礎(chǔ)。（1）影像格式轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入，（2）創(chuàng)建測區(qū)，（3）設(shè)置測區(qū)基本參數(shù)，（4）創(chuàng)建影像列表。

3.2 確定航帶的偏移量

在AAT/PATBV3.4界面上單擊空三，選擇航帶間偏移量菜單項(xiàng)。

1） 單擊移動影像圖標(biāo)或在航帶號和影像下拉列表中選擇相應(yīng)影像的文件名，來選擇航帶間存在旁向重疊的影像。

2） 用鼠標(biāo)左鍵在上面航帶的影像中選取一個明顯點(diǎn)，然后在下面航帶的影像中量測同名點(diǎn)，并對同名點(diǎn)進(jìn)行精確量測后保存。由于控制點(diǎn)點(diǎn)號一般為4位數(shù)，所以在輸入同名點(diǎn)點(diǎn)號時(shí)應(yīng)盡量選擇6位數(shù)以防覆蓋控制點(diǎn)。在確定航帶之間關(guān)系加點(diǎn)的時(shí)候，如果點(diǎn)的位置不好的話，連接就可能失敗。

3.3 連接點(diǎn)的提取

在AAT/PATBV3.4界面上單擊空三，選擇連接點(diǎn)提取-重新開始提取連接點(diǎn)菜單項(xiàng)-是。系統(tǒng)開始會出現(xiàn)空三連接點(diǎn)自動提取的進(jìn)度窗口。通過進(jìn)度窗口中顯示的報(bào)告，可觀察航帶的同名點(diǎn)數(shù)以及報(bào)告中是否有warnings或errors。若報(bào)告中有warnings或errors信息時(shí)需要進(jìn)行人工干預(yù)。

3.4 自動挑點(diǎn)

所謂自動挑點(diǎn)就是反復(fù)調(diào)用 PATB平差程序進(jìn)行平差，并根據(jù)平差結(jié)果剔除自動轉(zhuǎn)點(diǎn)中的粗差點(diǎn)，最后根據(jù)指定的連接點(diǎn)分布方式挑選精度較高的點(diǎn)保留下來作為加密點(diǎn)。

3.5 剔除粗差點(diǎn)

點(diǎn)擊自動剔除連接點(diǎn)，選擇3×5的布局形式，則程序運(yùn)行PATB軟件，選擇精度（Accuracy）選項(xiàng)，在控制點(diǎn)平面精度中填入0.10，在高程精度中填入0.10，點(diǎn)擊Execute PATB，程序運(yùn)行結(jié)束后，點(diǎn)擊EXIT，重復(fù)以上步驟，直至程序自動跳出PATB程序，最后備份結(jié)果文件為*.tpc。

3.6 生成加密點(diǎn)

確定所有控制點(diǎn)量測結(jié)束后再次進(jìn)行平差計(jì)算，系統(tǒng)調(diào)出PATB程序，在Accuracy（精度）一欄設(shè)置Set no.1的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)限差均為0.6m，執(zhí)行PATB程序，之后依次將Set no.1的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)限差改為0.4m，0.2m，保存修改后執(zhí)行PATB程序，最后保證平面精度為0.2m以內(nèi)，高程精度一般設(shè)定為0.15m以內(nèi)，加密點(diǎn)生成后退出程序。

3.7 加密成果的輸出檢查與校正

打開加密成果文件.pri檢查加密精度，通過平差報(bào)告可得知所有的控制點(diǎn)精度都合格，控制點(diǎn)2156在影像1157上的位置不準(zhǔn)確導(dǎo)致影像重疊度降為2度重疊，連接點(diǎn)1157244、2166223三點(diǎn)分別在影像2164和1156上的位置不準(zhǔn)確導(dǎo)致模型點(diǎn)減少到3個。打開交互編輯界面，點(diǎn)擊查找點(diǎn)按鈕 ，輸入點(diǎn)號回車，系統(tǒng)彈出編輯連接點(diǎn)的對話框，用鼠標(biāo)右鍵選擇圖像，用左鍵點(diǎn)擊微調(diào)按鈕調(diào)整點(diǎn)位后點(diǎn)擊保存。再次進(jìn)行平差運(yùn)算，精度Set no.1的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)限差均設(shè)置為0.2m，退出平差運(yùn)算再次檢查評差報(bào)告，重復(fù)上述步驟直到所有點(diǎn)都合格為止。

4 空三精度分析與控制方法

4.1 影響平差精度的主要因素

1） 直接影響原始觀測數(shù)據(jù)之精度的各項(xiàng)因素原始觀測數(shù)據(jù)包括地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)等其他輔助數(shù)據(jù)，連同區(qū)域網(wǎng)的幾何結(jié)構(gòu)，諸如像片的重疊度，連接點(diǎn)和控制點(diǎn)的數(shù)量及其分布等因素，共同決定了平差區(qū)域的最終精度。其次，在數(shù)字化空三過程中，數(shù)字化的原始圖像質(zhì)量也非常關(guān)鍵，對精度產(chǎn)生一定的影響。

2） 影響區(qū)域網(wǎng)之幾何強(qiáng)度的各項(xiàng)因素：

控制點(diǎn)的數(shù)量、分布及精度。

攝影覆蓋的方式在常規(guī)攝影測量作業(yè)中，一般都采用具有航向重疊60%和旁向重疊20%的平行航帶來構(gòu)成攝影測量區(qū)域。

4.2 平差精度的檢查

一個平差區(qū)域做完之后，對作業(yè)成果的驗(yàn)收，對作業(yè)精度的檢查，主要看以下參數(shù)是否達(dá)標(biāo)：

1） 定向精度：內(nèi)定向、相對定向、模型連接、絕對定向報(bào)告等，查看這些報(bào)告中的指標(biāo)數(shù)值是否滿足測區(qū)精度要求及規(guī)范要求。

2） 外業(yè)點(diǎn)平面高程是否滿足限差要求。

4.3 空三加密精度的控制方法

4.3.1 設(shè)置參數(shù)時(shí)出現(xiàn)的問題

1） 如果直接在VirtuoZo-AAT軟件中設(shè)置參數(shù)，會在設(shè)置控制點(diǎn)文時(shí)出現(xiàn)錯誤提示致使無法進(jìn)行以后的工作。所以在VirtuoZo V3.2里的設(shè)置測區(qū)里進(jìn)行設(shè)置依次設(shè)置控制點(diǎn)文件夾、加密點(diǎn)文件夾、攝影比例尺。由于初次接觸此軟件經(jīng)常會在Import Images的設(shè)置時(shí)會出現(xiàn)錯誤，此項(xiàng)的正確設(shè)置應(yīng)該輸入所建立的測區(qū)目錄里而不是子目錄里。

2） 在建立相機(jī)文件時(shí)，應(yīng)該注意相機(jī)文件中的焦距及坐標(biāo)的輸入，其中輸入時(shí)不能出現(xiàn)空格及其他符號。

3） 在輸入外業(yè)控制點(diǎn)的時(shí)候，可以一個個的輸入，也可以直接打開控制點(diǎn)文件全部直接導(dǎo)入，在導(dǎo)入的時(shí)候有可能出現(xiàn)x，y坐標(biāo)導(dǎo)入相反，致使后面不能生成模型。

4.3.2 編輯連接點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的錯誤

1） 在添加連接點(diǎn)的時(shí)候，以一張像片為基準(zhǔn)，進(jìn)行加點(diǎn)，之后應(yīng)該采用手動匹配，如果利用自動匹配，可能會因?yàn)轭A(yù)選點(diǎn)在實(shí)地不存在而引起誤差，導(dǎo)致在其他的影像中并不存在此連接點(diǎn)。

2） 未生成加密點(diǎn)文件。在進(jìn)行手動加點(diǎn)的時(shí)候，不應(yīng)該直接點(diǎn)擊交互編輯里的加點(diǎn)。而應(yīng)該先設(shè)置手動加點(diǎn)，否則會在加點(diǎn)完成之后，并不產(chǎn)生加密點(diǎn)文件，或者產(chǎn)生部分加密點(diǎn)文件，在加密點(diǎn)文件里面只有多加點(diǎn)的坐標(biāo)，卻沒有自動生成加密點(diǎn)坐標(biāo)。

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