ADS80數字航空攝影測量立體測圖高程精度分析

張森，黃金華，馮立麗，李銀萍

(大連市勘察測繪研究院有限公司，遼寧大連 116021)

ADS80數字航空攝影測量立體測圖高程精度分析

張森?，黃金華，馮立麗，李銀萍

(大連市勘察測繪研究院有限公司，遼寧大連 116021)

目前數字航空攝影主要有框幅式成像和線陣掃描兩種基本成像方式，其中ADS航空攝影是線陣掃描航空攝影的一種。通過實際生產精度檢查發現，ADS80數字航空攝影其高程精度較傳統框幅式航空攝影精度高。本文闡述了影響ADS80數字航空攝影測量高程精度的兩個最主要因素，進而分析了該攝影方式能夠獲取高精度高程的原因。

：ADS80航空攝影；似大地水準面精化；基高比；高程精度

1 前 言

ADS80數字航空攝影為線陣掃描數字航空攝影的代表，該航空攝影與傳統框幅式航空攝影相比具有地面覆蓋寬度大、空三加密依賴像控點少、后續處理自動化程度高等特點。另外一個顯著特點是由于特殊的空三加密機制和較大的攝影基高比，利用該攝影方式可以獲取高精度的地面高程。本文就從兩個方面分析ADS80數字航空攝影能夠獲取高精度地面高程的原因。

2 ADS80數字航空攝影特點

ADS80航空攝影是線陣數字航空攝影，采用三線陣推掃式獲取影像，能夠獲得多種類型高精度相同分辨率的數字影像數據；其后期處理涉及大地測量、航空攝影測量、遙感技術應用等多門測量學科的新興現代綜合測量影像系統。

ADS80航空攝影系統配備了GPS/IMU系統，并在飛行中架設地面基準站，可以在少量控制點甚至無控制的情況下進行姿態控制處理，進行空三平差解算，極大地減輕了航空攝影測量的外業控制工作量，縮短了航測生產周期，提高了作業效率。

由ADS80航空攝影的特點可以知道，ADS80航空攝影獲取的是帶狀影像而非傳統的矩形影像，一個條帶最大長度根據不同的分辨率而不同，一般GSD(地面分辨率)為0.2 m用于生成1∶2 000圖的航片，最大長度可達100 km，因此空三加密時必須考慮地球曲率對精度的影響；ADS80航空攝影空三不依賴于控制點而是根據其飛行時的IMU/GPS系統和地面基站數據，但是以上數據是基于WGS-84坐標系的，因此ADS40航空攝影空三加密成果是WGS-84坐標系。而實際生產中需要將空三成果由WGS-84坐標系轉換到相應的平面和高程坐標系下。高程轉換通過似大地水準面精化成果進行。

ADS80航空攝影有前視27°、下視2°、后視14°組成，立體視角最大41°，最大基高比0.78。

3 影響ADS80高程測量的精度因素

在航測成圖過程中，影響高程測量精度的因素主要有兩個:空三加密精度和基高比，前者為客觀存在的誤差，后者是影響作業人員采集誤差的因素。

3.1 空三加密精度分析

在模擬航測空三加密過程中，是根據一定數量的像控點，將像坐標納入到相應的大地坐標系統中。因此像控點直接決定空三加密精度，高程也是由像控點高程值擬合而成。

從ADS80數字航空攝影的特點知道，其空三加密并不依賴于地面控制點，而是根據飛行過程中的GPS/ IMU數據進行空三解算，平面坐標系和高程坐標系均是WGS-84坐標系。由于WGS-84橢球是一個具有嚴密數學定義的橢球，因此在該系統下空三加密的高程結果是可靠的，精度較高。當需要將WGS-84坐標系的高程(大地高)轉換為所需要的正常高時，只需要利用似大地水準面精化成果實時轉換即可。當前國內主要地區的似大地水準面精化成果精度均優于±5 cm，主要城市的成果優于±2 cm。這些成果基本能夠保證其空三加密高程精度達到5 cm精度。

ADS80數字航空攝影在空三加密中采用GPS/ IMU數據和似大地水準面精化成果，是確保其高程精度的根本保證，也是攝影測量與遙感學科和大地測量學科結合的一個典型。

3.2 基高比影響精度分析

在航測中，影響高程精度量測的另一個因素是航片基線-航高比，簡稱基高比。基高比主要影響人員立體觀測，進而影響高程量測精度。從立體觀測原理知道，如果立體像對的基高比越大，立體觀測時立體夸大越明顯，此時測量人員立體區分高程的分辨能力越高，立體采集就更準確。

在常規模擬航片，1∶3 000比例尺航片采用300 mm焦距時，其攝影角度17.5°，其基高比為0.31；ADS80影像最大攝影角度41°，其基高比為0.75。基高比的提高，大大增加了立體觀測視覺效果，減少了立體測圖的量測誤差，進一步增加了高程精度。

4 精度檢查

2010年8月和2011年5月，筆者所在單位在大連地區進行利用地面分辨率為0.06 m的ADS80航空攝影制作1∶500比例尺地形圖工作。前者作業面積297 km2，后者面積10 km2。采用兩次航空攝影，空三加密分別獨立進行。對這兩個項目的高程精度進行精度檢查，高程標準規范采用《城市測量規范》(CJJ-99)。前者檢查由遼寧省測繪產品質量監督檢驗站實施，后者由作業單位實施，具體結果如表1所示。

高程精度檢查結果表 表1

5 結 論

由于空三加密采用WGS-84高程基準，立體測圖時加入了似大地水準面精化成果，使得空三加密成果顯著提高；由于基高比的大幅提高，大大提高了立體觀測的可靠性，減少人為立體觀測誤差，不但大大提高作業精度，還降低了出現粗差的可能性。從目前的作業情況看，利用該航空攝影在高程測量中，出現粗差的概率極少。

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[2] 劉軍，王冬紅，張永生等.IMU/DGPS輔助ADS40影像直接定位及其精度分析[J].武漢大學學報·信息科學版，2008(11).

[3] 劉軍，張永生，范永弘等.ADS40機載數字傳感器的攝影測量處理與應用[J].測繪學院學報，2002(9).

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[6] 遼寧省測繪產品質量監督檢驗站.測繪成果質量檢驗報告[R].2011.

The Elevation Precision Analysis of Stereo M apping of ADS80 Digital Aerial Photography

Zhang Sen，Huang Jinhua，Feng Lili，Li Yinping
(Dalian Academy of Reconnaissance and Mapping Co.，Ltd.Dalian 116021，China)

At present，There are two basic imagingmethod of aerial photography，which are box picture tyre imaging and linear array scanning imaging.ADS80 aerial Photography is belong to linear array scanning imaging.In the actual production，through the precision inspection，ADS80 aerial photography has a better elevation precision than the box picture type aerial photography.In the paper，Expounds twomajor factors，which affect themeasurement precision of elevation of ADS80 aerial photography.Analysis of the causes，thatwhy ADS80 aerial photography can obtain high precision elevation.

ADS80 digital aerial photography；quasi-geoid essence；the ratio of baseline and aviation high；elevation precision

1672-8262(2013)02-107-02

P237

B

2012—05—19

張森(1979—)，男，工程師，主要從事航空攝影測量生產工作。