淺談ＶｉｒｔｕｏＺｏ ＡＡＴ自動空中三角測量

摘要：本文針對自動空中三角測量的技術問題，介紹幾點提高其加密精度的方法。

關鍵詞：VirtuoZo AAT；自動空中三角測量；加密精度；方法

1 引言：

自動空中三角測量是攝影測量生產中的關鍵步驟，它利用少量地面控制點來計算一個測區中所有影像的外方位元素和所有加密點的地面坐標。這一過程的實現需要兩個專業軟件模塊的強有力支持：AATM（自動空中三角測量）模塊和PATB 光束法區域網平差模塊。其中，AAT是VirtuoZo全數字攝影測量系統中最重要的一個模塊（VirtuoZo全數字攝影測量系統的影像配準算法具有可靠、快速和精確的優點），AATM除半自動量測控制點之外，其它所有作業（包括內定向、選取加密點、轉刺加密點、相對定向、模型連接和生成整個測區像點網）都可以自動完成；PATB 光束法區域網平差程序則具有高性能的粗差檢測功能和高精度的平差計算功能。將上述兩個軟件的優點結合在一起，即 VirtuoZo 的AATM 和 PATB 集成后就成為功能強大的自動空三軟件。

自動空中三角測量區域網平差的最后精度取決于平差區域的幾何條件，包括區域的內部連接條件（連接點的分布和重疊度數）和外部控制條件（地面控制點的數量、質量和分布）。此外，不可補償的系統誤差，未能剔除的粗差，所使用的平差方法對區域網平差精度也有影響。以上這幾種因素比較外在且容易掌握其要點。而在整個的流程中，有些步驟需人工干預才可完成，而人工干預的方法得當與否也會對其精度有著較大的影響。根據多年的操作經驗，簡單介紹幾點可以提高加密精度的人工干預方法。

2 自動空三基本步驟

自動空中三角測量的基本步驟如下：

影像列表： 輸入各航帶及各區影像名，建立影像索引列表

內定向： 對測區內影像全自動內定向

航帶間的偏移量：確定航帶間偏移量

連接點布局：確定連接點的布局

連接點提取： 全自動選點，全自動相對定向與全自動轉點

調用PATB挑粗差：平差解算，對連接點挑粗差，剔除粗差點

量測控制點：在交互編輯界面加入外業控制點

調用PATB平差：平差解算對加入的外業控制點進行平差計算

輸出加密點：輸出最終的加密點的地面坐標

3 干預方法

3.1 從“連接點自動提取” 到“自動剔除粗差點”過程中

在傳統的空三作業中，一般是在影像三度重疊區的上中下三個標準點位上各選刺一個連接點，這種分布方式只能保證最基本的加密作業，對于粗差探測和加密精度來說是遠遠不夠的。因此推薦用戶選用 5×3 布局方式（5 個點位，每點位 3 個點），這種布 局對于旁向重疊度大于 30％時尤其有利。

在平差時，一般程序會自動從連接點中挑選一部分點計算模型坐標，并作為平差過程中的控制點使用。這時用戶可以在自動挑點之前進入連接點編輯界面并首先在測區的四角刺入四個外業控制點，這樣當用戶作自動挑點時，程序將自動使用這些真正的外業控制點來做控制。這樣既可以較高精度的控制網形，又可以提高剔除粗差點的準確度。

3.2 從“加入外控點”到“區域平差”過程中

在控制點的量測過程中，傳統的作業方式是將外業控制點在編輯界面按順序逐一加入，然后進行平差計算。VirtuoZoAAT 系統提供了控制點預測的功能，因此，可以采取下列方式加入外業控制點：

在區域網第一條、中間一條和最后一條這三條航線的頭、中間、尾各加入一個外業控制點（特長的航線可考慮中間多加幾個外控點），然后調用PATB進行平差解算，平差結束后預測其它控制點的點位，根據預測點位加入其它外業控制點。

此方法可以較高精度的控制網形，使整個區域有一個較穩固的邊界，從而減弱區域邊緣的變形，同時可提高加點速度，節省作業時間。

注意事項：兩個外控點之間可間隔的模型數基本無限制，但要分布均勻。在不規則區域網的拐角和邊緣要增加外控點的個數 。控制點預測只能預測平高控制點，對于平面控制點和高程控制點是不能預測出點位的。

3.3 在“交互式編輯（調整外業控制點）”過程中

經過平差解算，會有部分控制點的點位誤差值超限（與設定的限差值比較），這需要在編輯界面下對所有的控制點進行點位的查看和調整，方法如下：

3.3.1 調整外業控制點加點點位的平面差，視其點的誤差值，由大到小分組分步調整 ，調整和平差計算交互進行，直至點位位置與外業量測點位一致。

3.3.2 調整外業控制點加點點位的高程差，先調整誤差值為正的點，再調整誤差值為負的點。因為正負相對且相互影響，其絕對值改變方向一致。正負交互調整會降低作業效率。重復這一步驟，直至加點點位位置與外業量測點位一致。

此方法較以往的以點為單位，平面、高程一起調整的方法更為科學，更有秩序，從而提高作業精度。

注意事項：由于影響控制點加點點位精度的因素比較多，調整外業控制點點位，應嚴格對照外業精確刺點點位和相應的點位注解，不可人為的以平差解算的誤差值是否超限為準，使其偏離正確位置。

3.4 在“調整像點視差”過程中

反復調整像點視差，其過程中要不斷減小誤差限定值，所設定的誤差值最低不能低于解算值。這樣做，有利于將像點視差由大到小排序并且按此順序對像點進行調整。從而提高像點點位精度。

3.5 在“系統誤差改正”過程中

在確定控制點外業量測及內業加點點位都準確無誤（以外業刺點為準，不管誤差值大小），且排除其他人為誤差的情況下，若外業控控制點誤差值仍超限，才可使用系統誤差改正。使用此方法前，務必將測區的.tpc文件備份，因為此.tpc文件是不可恢復性文件。一旦后期發現系統誤差改正之前存在沒有解決好的問題，將無法進行糾正或是撤消，而不得不放棄工作成果，其加密工作將從頭開始。

4 結束語

自動空中三角測量區域網平差的精度受一系列先期因素的影響，在作業過程中通過人工干預，不僅可以彌補軟件自身存在的細節上的不足，還可以不斷發現并糾正前一步驟遺留的問題，剔除粗差，從而提高加密精度。但這種方法還是受到軟件的限制，在提高精度方面只是起到輔助性作用，精度的好壞最終取決于平差區域的幾何條件，包括區域的內部連接條件（連接點的分布和重疊度數）和外部控制條件（地面控制點的數量、質量和分布）。此外，不可補償的系統誤差，未能剔除的粗差，所使用的平差方法對區域網平差精度也有影響。

參考文獻

[1]張祖勛， 張劍清. 數字攝影測量學. 武漢測繪科技大學出版社，1996.

[2]適普軟件公司. 全數字攝影測量系統使用手冊. 2003