VirtuoZoAAT在自動(dòng)空中三角測(cè)量中的應(yīng)用

朱江濤

摘要： 空中三角測(cè)量是攝影測(cè)量作業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)，其原理就是利用少量的的野外控制點(diǎn)，在室內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密，來(lái)解算出該測(cè)區(qū)中全部影像的外部方位元素及內(nèi)業(yè)控制點(diǎn)地面坐標(biāo)的過程。VirtuoZo AAT是適普公司開發(fā)的空中三角測(cè)量軟件，采用PATB作為平差軟件。本文對(duì)VirtuoZo AAT 在自動(dòng)空中三角測(cè)量作業(yè)中的主要問題做了分析及處理。

Abstract： Aerial triangulation measurement is the key technology in production of photography， its principle is to use a small amount of field control points and control points in the process of solution to encryption indoor， the external orientation elements of all image regions and within the industry point ground coordinate control. VirtuoZo AAT is the aerial triangulation software developed by Supresoft， using PATB as the adjustment software. This paper analyzes and deals with the main problems of VirtuoZo AAT in automatic aerial triangulation.

關(guān)鍵詞： VirtuoZo AAT軟件；空中三角測(cè)量；PATB

Key words： VirtuoZo AAT software；aerial triangulation；PATB

中圖分類號(hào)：P231.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）06-0188-02

0 引言

空間地理信息是國(guó)家的戰(zhàn)略性信息資源，在政府決策、信息共享、改善人民生活等方面發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用[1]。而航空攝影測(cè)量作為空間地理信息采集中重要的一環(huán)，已經(jīng)進(jìn)入到它的第三階段———數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量階段。在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中高精度的數(shù)字產(chǎn)品主要取決于對(duì)原始影像的空三加密這道工序，空三加密的精度直接關(guān)系著后期數(shù)字正射影像等產(chǎn)品的質(zhì)量。由于提供的原始影像數(shù)據(jù)存在各種各樣的問題，如何通過算法進(jìn)行解決處理的，對(duì)于算法解決不了的，在實(shí)際作業(yè)中又可以采取哪些作業(yè)方案來(lái)進(jìn)行解決，這一系列問題都讓航空航天攝影測(cè)量中的空三加密這一環(huán)節(jié)，在理論和實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中具有很高的研究?jī)r(jià)值。

1 VirtuoZo作業(yè)平臺(tái)的介紹

該系統(tǒng)可以為用戶提供從自動(dòng)空中三角測(cè)量到輸出制圖成果的整套作業(yè)流程[2]。其可處理衛(wèi)星影像、近景影像、航空影像及可量測(cè)式的數(shù)碼相機(jī)影像。同時(shí)其開放的數(shù)據(jù)交換格式也有利于和其他測(cè)圖軟件及圖像處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

VirtuoZo處理中的大部分的操作不需要人工干預(yù)，可以自動(dòng)批量處理。我們也能依據(jù)具體情況選擇更靈活的作業(yè)方式。VirtuoZo軟件上擁有Microstation接口的測(cè)圖模塊及多種高效實(shí)用的測(cè)圖模式，是獲取三維基礎(chǔ)地理信息的理想平臺(tái)[3]。它已經(jīng)改變了我國(guó)的傳統(tǒng)測(cè)繪模式，大大提高了整個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)效率，它不僅為GIS和虛擬現(xiàn)實(shí)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)還是可以為3S應(yīng)用、三維景觀制作和數(shù)字城市建模等方面提供支持的強(qiáng)大作業(yè)平臺(tái)。

2 VirtuoZo作業(yè)平臺(tái)的主要優(yōu)勢(shì)

VirtuoZo AAT 具有以下優(yōu)點(diǎn)：①該系統(tǒng)自動(dòng)化程度很高，可以極大地減少作業(yè)員的高強(qiáng)度作業(yè)時(shí)間。②能夠可靠、高效地檢測(cè)粗差及自動(dòng)剔除粗差。③加密精度高。④可以很好地適應(yīng)各種復(fù)雜地形作業(yè)，諸如大面積落水和大面積森林覆蓋等。⑤能夠高效地處理航帶分區(qū)作業(yè)。⑥可以引入GPS 和IMU 參數(shù)進(jìn)行GPS聯(lián)合平差。⑦能夠很好地處理測(cè)區(qū)間的接邊和合并問題。

3 空中三角測(cè)量概念及原理

3.1 空中三角測(cè)量的概念

空中三角測(cè)量是立體攝影測(cè)量的關(guān)鍵步驟，其原理就是利用少量的的野外控制點(diǎn)，在室內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密，來(lái)解算出該測(cè)區(qū)中全部影像的外部方位元素及加密點(diǎn)地面坐標(biāo)的過程[4]。

3.2 空中三角測(cè)量的方法

在傳統(tǒng)的攝影測(cè)量作業(yè)中，空三處理是一種花費(fèi)時(shí)間和單調(diào)重復(fù)的過程，它的主要步驟包括：選擇、轉(zhuǎn)測(cè)加密點(diǎn)、量測(cè)加密點(diǎn)和控制點(diǎn)的像片坐標(biāo)，進(jìn)行區(qū)域平差，檢測(cè)并剔除粗差等作業(yè)[5]。該文中的空中三角測(cè)量是利用VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)具有快速、可靠和精準(zhǔn)的影像配準(zhǔn)算法。

利用VirtuoZo AAT 進(jìn)行空中三角測(cè)量加密的作業(yè)流程如圖1 所示。

4 VirtuoZo3.4進(jìn)行空三加密數(shù)據(jù)處理流程

主要包括建立測(cè)區(qū)、自動(dòng)內(nèi)定向、確定航線間的偏移量、輸入GPS 參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)平差以及輸出加密成果5部分工作。

4.1 建立測(cè)區(qū)

包括：①創(chuàng)建測(cè)試區(qū)；②設(shè)置測(cè)區(qū)基本參數(shù)；③影像格式轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入；④創(chuàng)建影像列表。

4.2 自動(dòng)內(nèi)定向

攝影測(cè)量中首先要做的就是內(nèi)定向，其目的是利用相機(jī)的檢校參數(shù)，來(lái)確定像片坐標(biāo)系和掃描坐標(biāo)系兩者間的關(guān)系和影像中存在的變形[6]。在該作業(yè)過程中需要完成框標(biāo)模板的建立、自動(dòng)內(nèi)定向、檢查內(nèi)定向結(jié)果這三個(gè)步驟。同時(shí)，不要為了滿足這一步的要求進(jìn)行下一步而人為的刪改東西，因?yàn)檫@會(huì)給最后的區(qū)域網(wǎng)平差帶來(lái)嚴(yán)重的系統(tǒng)誤差，從而影響最后平差的精度。

4.3 確定航帶的偏移

確定航帶間偏移的目的是創(chuàng)建臨近航帶之間的關(guān)系，航帶間的連接點(diǎn)是空三加密中的的拼接點(diǎn)。一般可以手動(dòng)在相鄰的航帶中量測(cè)數(shù)個(gè)同名點(diǎn)，這些同名點(diǎn)被稱為航帶間偏移點(diǎn)。

4.4 平差計(jì)算

平差計(jì)算是空三加密中最重要的一步，內(nèi)容包含：交互式編輯、測(cè)量控制點(diǎn)及平差[7]。

①區(qū)域網(wǎng)平差。打開主界面菜單中的PATB平差處理軟件對(duì)區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行平差處理，處理結(jié)束后繼續(xù)下一步作業(yè)。②平差結(jié)果分析。在主菜單中點(diǎn)擊平差→調(diào)出PATB的粗差報(bào)告，查看并評(píng)價(jià)處理結(jié)果。在PATB粗差處理結(jié)果中，誤差較大的像點(diǎn)會(huì)被看做粗差值，這些粗差值不會(huì)在后續(xù)的平差中被調(diào)用。

4.5 加密文件的輸出

當(dāng)測(cè)區(qū)接邊和相對(duì)定向結(jié)果均在限差范圍內(nèi)時(shí)，在主菜單中打開空三→輸出加密點(diǎn)，軟件就會(huì)直接將結(jié)果保存到*.ctl文檔中。

5 常見問題及解決辦法

5.1 航攝大測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)處理過程中的分區(qū)問題

在日常作業(yè)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到測(cè)區(qū)范圍較大，整個(gè)測(cè)區(qū)中包含幾千張航攝影像的情況下，為了提高作業(yè)速度，在加密時(shí)通常會(huì)把一個(gè)較大的測(cè)區(qū)分割成若干個(gè)小的測(cè)區(qū)來(lái)逐區(qū)加密， 只有當(dāng)每個(gè)小的都符合精度要求時(shí)，再對(duì)相鄰子測(cè)區(qū)進(jìn)行接邊。但是在分區(qū)過程中還應(yīng)該考慮到兩個(gè)臨近測(cè)區(qū)中的重疊度問題，也就是說(shuō)兩個(gè)臨近測(cè)區(qū)最低要有一條航帶重疊在一起才可以滿足分區(qū)要求。與此同時(shí)在分區(qū)過程中還應(yīng)該考慮整個(gè)測(cè)區(qū)中的控制點(diǎn)布設(shè)是否滿足分區(qū)計(jì)劃。

5.2 誤差處理過程中的粗差檢測(cè)

在整個(gè)平差處理過程中，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行加密前，都應(yīng)該先檢測(cè)粗差。這樣做的優(yōu)點(diǎn)就是可以快速精準(zhǔn)地找出控制點(diǎn)中的粗差點(diǎn)及模型連接的粗差點(diǎn)。通過不斷地刪除超過要求的粗差點(diǎn)來(lái)多次平差來(lái)控制平差精度。直到殘差在限差范圍（國(guó)家規(guī)范：模型連接差為0.06毫米，不同的成圖比例尺，殘差要求不同[8]）內(nèi)就可以停止檢測(cè)粗差。

5.3 不同投影帶的測(cè)區(qū)間的接邊問題

在測(cè)區(qū)接邊過程中，有時(shí)候會(huì)遇到處于不同投影帶的控制點(diǎn)，同時(shí)由于分帶得不同，同一個(gè)控制點(diǎn)在不同的分帶系統(tǒng)下會(huì)有不同的坐標(biāo)。所以依據(jù)要求，在特定的航帶重復(fù)范圍內(nèi)，應(yīng)該有兩套鄰帶的控制點(diǎn)坐標(biāo)值。同一個(gè)點(diǎn)在不同的帶的坐標(biāo)不一樣，故無(wú)法接邊。針對(duì)該問題，需要有兩套不同投影帶的控制點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)分別進(jìn)行接邊[9]。

5.4 大比例尺的空三加密問題

在攝影測(cè)量的大比例尺空三加密過程中（如：1：2000、1：1000、1：500 地形圖制作），由于對(duì)制圖成果的平面及高程精度要求較高，但是只靠計(jì)算機(jī)自動(dòng)匹配的加密點(diǎn)，無(wú)法滿足成果的精度要求。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，最好通過手動(dòng)選擇標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位的加密點(diǎn)，或逐點(diǎn)對(duì)加密點(diǎn)進(jìn)行修測(cè)，以確保成果可以達(dá)到行業(yè)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)VirtuoZo AAT軟件平臺(tái)處理南灣湖地區(qū)的航空攝影數(shù)據(jù)中遇到的一系列問題進(jìn)行了分析和解決，最終該地區(qū)的空三結(jié)果達(dá)到了國(guó)家航空攝影測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，成功生成了該地區(qū)的1？誜1000的正射影像圖，通過使用VirtuoZo AAT軟件平臺(tái)處理該項(xiàng)目，我們可以得出如下一些結(jié)論：攝影測(cè)量的關(guān)鍵就是空中三角測(cè)量，其加密精度直接決定著后期DOM成果的好壞。傳統(tǒng)的空三處理是一種花費(fèi)時(shí)間和單調(diào)重復(fù)的過程。而利用VirtuoZo AAT軟件平臺(tái)進(jìn)行攝影測(cè)量中的空三加密，計(jì)算機(jī)作業(yè)代替了大量的傳統(tǒng)人工作業(yè)，提高了作業(yè)效率。本文主要介紹了基于VirtuoZo AAT平臺(tái)中空三處理的具體作業(yè)方法中的技術(shù)難題做了分析處理。總體來(lái)說(shuō)使用VirtuoZo AAT軟件平臺(tái)可以很好的完成攝影測(cè)量的空三加密工作，其精度和速度都滿足作業(yè)需要[10]。

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