徠卡ADS80數字航空攝影測量系統在電力工程勘測設計中的應用研究

山東電力工程咨詢院有限公司 劉道榮 常增亮 高興國國家海洋局第一海洋研究所 馮義楷

一、引 言

某地地形主要以山區、丘陵為主，部分為平地及居民區，而且4條線路同向并排，勘測作業任務是按照業主及設計專業要求提供120 km平斷面線路圖的勘測工作。本工程的技術特點是數據處理速度快且準確、可靠，影像清晰、地物分辨率高，有利于勘測設計方案的優化，而且工期短、生產成本低。徠卡ADS80數字航空攝影測量系統是目前先進的推掃式機載數字航空攝影測量系統，具有快速質量控制預覽、快速L1級數據處理、簡單的空三處理流程、影像顯示過程中直接進行輻射糾正的功能，因此具有經濟、快速、高效、高精度數據獲取等特點，為獲得準確、可靠的數據和高度清晰的影像提供了技術上的可行性，因此本工程采用ADS80航攝影像的數據生產方式，利用LISAS系統聯機TL生成平斷面圖，同時也展望了ADS80數字航空攝影測量系統在電力勘測設計領域的實用價值和廣闊的發展前途。

二、徠卡ADS80系統應用于電力工程勘測設計的作業流程

徠卡ADS80系統應用于電力工程勘測設計的作業流程如圖1所示。

三、可行性分析

徠卡ADS80航攝影像的數據分辨率達到0.3 m，遠遠高于常規送電工程航測數據精度；徠卡ADS80航攝影像的航帶寬度為3 km，而送電工程的實際調繪寬度為2.5 km，均能滿足其精度要求；基于ADS80航攝影像的數據生產方式，大大減少了像控點測量工作；全新徠卡XPro的功能加快了數據處理速度，節省了時間，提高了生產力，減少了生產成本。徠卡ADS80數字航空攝影測量系統具有經濟、快速、高效、高精度數據獲取等特點，為獲得準確、可靠的數據和高度清晰的影像提供了技術上的可行性，因此本工程采用ADS80航攝影像的數據生產方式。

四、航帶設計

本工程由幾條不同的線路所組成，根據不同線路的走向和同一線路的不同轉向，共分為21條航線，帶寬為3 km，航高為2500 m。

圖1

五、慣導與GPS基站的要求

ADS80系統使用GPS慣性單點精密定位、定向技術，全測區布設3個基站點，并且基站點距離飛機起飛點、終點及測區小于30 km，均滿足其設計要求。同時ADS80系統航攝與地面基站點的靜態測量要同步進行，ADS80系統的采樣率為0.1 s，基站GPS采樣率為0.5 s，經過GPS差分處理進行其數據融合處理。

六、航攝作業

在白骨堆、張莊Ⅰ、張莊Ⅱ這3個C級基線點上進行靜態測量；GPS測量在飛機起飛時開機，航攝結束降落后關機，充分保證了有效數據的同步性。外業結束后進行內業數據處理，應用XPro軟件完成影像數據的處理和空三加密及基于 POSPac的IMU/GPS數據處理。

七、外控作業

1.基礎控制網測量

由于本工程既有山區又有丘陵和平地，因此在測區均勻布設基礎控制點19個，聯測平面已知控制點3個。平面控制網采用1980西安坐標系，按E級要求采用GPS靜態方式進行坐標聯測。利用Leica Geo Office 7.0軟件進行基線解算及平差計算，計算過程為:GPS基線解算—無約束平差—約束平差—基準轉換。GPS網三維無約束平差最弱點的點位中誤差為9.1 mm，計算結果滿足有關規程對控制網的精度要求。最弱邊相對中誤差為1/80 000，滿足有關規程對E級GPS網的精度要求。

高程采用1985國家高程基準，通過利用隨機軟件計算出的三維約束平差成果進行GPS高程擬合得出。

2.像控點選擇

沿著每條航帶中心線，在起點和終點都要選取像控點對。為了提高成圖精度，在每條航帶中間也要均勻選取像控點對；在不同航帶交叉區也要選取像控點對；對特殊地帶也要選取適當的像控點對。

3.像控點測量

利用平差后的其中19個點求得測區轉換參數，并對其他3個控制點進行校核，其檢測結果均符合規范要求。利用該參數測量所選定的像控點和部分特征點，由所測的像控點組成像控點控制成果，用于內業的計算，所測的特征點用于檢核測圖精度。

八、DEM和DOM的生成

1.DEM的制作

DEM數據是制作DOM的基礎，是生成等高線及正射影像的數據來源。影像匹配后，根據匹配后產生的視差數據、定向處理后得到的結果參數及設置的DEM參數等，自動建立模型的DEM。DEM拼接區域大小以項目成果要求的沿航帶中心線兩側各100 m標準圖幅的坐標為拼接區域。

2.DOM的制作

正射影像制作一般是通過在像片上選取一些地面控制點，并利用原來已經獲取的該像片范圍內的DEM數據，采用數字微分糾正技術，對影像同時進行傾斜改正和投影差改正，將影像重采樣成正射影像。通過拼接鑲嵌和色彩平衡處理后，裁切出來的影像就是正射影像圖。它同時具有地形圖特性和影像特性，信息豐富，可作為GIS的數據源，從而豐富了GIS的表現形式。

九、路徑優選及平斷面圖的生成

1.路徑優選

本工程按航帶建立若干項目，每個項目對應一個目錄。采用LISAS系統進行立體建模，生成大場景立體模型。設計人員在LISAS系統上在真立體狀態下進行航測內業選線和路徑優化工作，并采集線路的轉角坐標。最后利用LISAS的調繪輸出功能把選定的路徑疊加到正射影像圖上，制作生成路徑影像圖并輸出調繪圖。

2.斷面圖的生成

首先進入終勘定位軟件TL，打開*.prj和*.map文件；然后輸入數字高程模型（精編DEM），并選擇起始樁位（J1）、終止樁位（JN）、邊線距離（15 m）、采樣間距（5 m）和斷面線設置（三線斷面）；最后生成斷面圖（J1JN.map）。

3.平面圖的生成

在LISAS平臺下，進入選線生成OST模型菜單，輸入*.tif和DEM文件，生成*.ost模型。聯機TL，啟動Epigs聯機，打開*.ost模型。打開TL后，打開*.prj和J1JN.map。根據野外調繪成果和選線數據切平面圖。平斷面圖以轉角分界，采集。采集完整條線路的平斷面圖數據后交由電氣專業排位，生成桿位圖。

十、定位測量

首先將設計提交的轉角坐標輸入GPS，并根據桿位圖進行轉角和直線桿位放樣，并在合適位置打方向樁。當 GPS RTK無法作業時，使用 Leica TS06U-2全站儀放出桿位，并對線路跨越的線高、危險點和邊線進行校測，記錄下來作為定位測量原始資料。最后根據定位數據由勘測設計人員共同對其桿位圖進行修改而形成最終的成品桿位圖。桿位樁檢測精度見表1。

表1 桿位樁檢測精度統計

由表1計算得:平面精度＜0.6 m，高程精度＜0.6 m。可以判定測圖精度完全滿足有關規定，證明了ADS80航攝數據能滿足電力勘測設計的技術要求。在影像基高比大的情況下，立體效果好，此時采用ADS80新技術，量測精度高，影像清晰，通過優化設計，既保證了路徑的最佳走向，又較最初設計縮短了路徑長度，可節省投資；采用ADS80系統數據模式，縮短了外業工期，提高了工作效率，降低了成本消耗，節約工日。

十一、結束語

1）采用ADS80新技術，為線路的優化設計創造了條件，同時也帶來了可觀的經濟效益。

2）生產實踐證明，ADS80數字航空攝影測量系統在電力勘測設計中的應用中發揮了高效、準確的特點，是一種先進、可靠、經濟實用的生產模式，在電力工程的勘測設計中具有重要的實用價值和廣闊的發展前景。

3）建議ADS80系統航攝與地面基站點的靜態測量要同步進行；同時沿著每條航帶中心線，均勻選取像控點對。

4）進一步探討CORS站觀測數據與慣導數據的融合應用，以CORS站觀測數據代替基站同步觀測數據。