徠卡ADS100數字航攝系統無地面控制點空中三角測量精度驗證

屈偉軍，李志文

徠卡ADS100數字航攝系統無地面控制點空中三角測量精度驗證

屈偉軍，李志文

(湖南省第二測繪院，湖南長沙410119)

對徠卡ADS100數字航攝系統進行了簡要介紹，使用該系統獲取了0．2 m分辨率影像，利用CORS基站數據差分解算機載IMU/GPS數據，并在此結果上進行了空中三角測量?？杖龝r采用了較多控制點、少量控制點和無控制點3種方案，結合外業實測點進行了精度檢驗，3種方案檢查點的平面和高程中誤差都在0．2 m左右。檢驗結果表明，使用ADS100航攝影像，利用CORS基站數據差分解算機載IMU/GPS數據，在無地面控制點的情況下，空三加密精度也能達到相關規范要求。

徠卡ADS100;無地面控制點;空中三角測量;精度驗證

目前我國基本比例尺地形圖的測制主要采用航空攝影測量成圖方法，傳統的航空攝影測量需要引入大量的地面控制點和復雜的空三加密工序來解算像片外方位元素，成圖過程周期長，野外工作量大。徠卡ADS100航攝系統集成了高精度的定位定姿系統( POS)，可以獲取攝影瞬間相機精確的空間位置和姿態，以直接用于航測內業的像片定向。本文使用0．2 m分辨率的ADS100航攝影像作為數據源進行了無地面控制點的空中三角測量，并通過外業實測點對空三精度進行了檢驗，其精度能夠滿足規范中1∶2000測圖的要求。

一、ADS100數字航攝系統簡介

ADS100數字航攝系統由瑞士徠卡公司于2013年推出，是世界先進的三線陣推掃式航攝系統，目前國內已有近10家單位采購并投入使用。該系統集成了高精度的POS(包含慣性測量單元IMU和全球定位系統GPS)，采用三線陣CCD掃描，一次飛行可以同時獲取前視、下視和后視具有100%三度重疊的影像。

二、試驗數據概況

本次試驗數據為丘陵地區，攝影面積約1800 km2，航攝平均分辨率為0．18 m，共11條航線，旁向重疊度為30%，飛行方向為南北向。在攝區內均勻布設了46個地面控制點，用于本次試驗的控制或檢查。

三、數據處理及精度檢驗

1．機載IMU/GPS數據處理

機載IMU/GPS數據處理使用Inertial Explorer軟件，利用湖南省CORS基站數據，采用差分GPS方式對機載IMU/GPS數據進行緊耦合處理，處理結果的位置精度在0．012 m以內，速度偏差在0．003 m/s以內，前后向解算聯合偏差在0．10 m以內，處理結果精度可靠。

2．空中三角測量

空中三角測量使用徠卡的XPro軟件，自動匹配了一定數量的連接點，連接點匹配中誤差為1．8 μm ( ADS100像素大小5 μm，約合1/3像素)，采用了3種不同的控制點布設方案進行區域網平差，平差使用平面投影坐標系統( UTM)和橢球高。試驗中3種不同的控制點布設方案如圖1所示。

圖1 3種控制點布設方案

3．精度檢驗

本次試驗中3種方案均使用了大量的多余控制點進行精度檢驗。

方案1使用11個控制點和32個檢查點，控制點和檢查點的中誤差及最大值見表1。

方案2使用5個控制點和38個檢查點，控制點和檢查點的中誤差及最大值見表2。

方案3不使用控制點，43個檢查點，控制點和 檢查點的中誤差及最大值見表3。

表1 方案1空三平差結果 m

表2 方案2空三平差結果 m

表3 方案3空三平差結果 m

從以上結果可以看出，3種方案的空三平差結果檢查點中誤差都在0．2 m左右，遠小于空三規范中丘陵地1∶2000比例尺檢查點中誤差的要求(平面0．7 m、高程0．35 m)。

四、結束語

本次測試基于ADS100航攝影像，采用差分GPS方式處理機載IMU/GPS數據，在稀少地面控制點或無地面控制點的情況下達到了很高的空三加密精度。ADS100航攝系統集成了高精度的POS( IMU精度比其他航攝系統高一個等級)，其同一個視角的影像無須航帶內連接，且具有0．8的基高比，能得到很高的高程精度。由測試結果及以上分析可以看出，利用CORS基站數據差分解算機載IMU/GPS數據，得到的外方位元素已納入到目標坐標系統，使用該外方位元素作為影像的定向數據，在空三加密過程中能夠大量減少地面控制點的布設，甚至可以做到無控制點平差，其結果精度相當，都能夠滿足相應比例尺的測圖要求。

［1］ 張峰，桑奪坤．徠卡ADS100相機使用運－5飛行平臺在1∶500地形圖測繪中的應用［J］．測繪通報，2015 ( 8) : 133-134．

［2］ 李志文，劉元志．基于ADS100數碼航空攝影系統航測數據的精密單點定位技術研究［J］．國土資源導刊，2014( 10) : 120-123．

［3］ 楊庚?。畯瓶ˋDS80數字航空相機的精度驗證和技術探討［J］．測繪通報，2010( 8) : 68-69．

［4］ 胡慶武，等．無地面控制高精度POS大比例尺測圖精度驗證［J］．測繪通報，2013( 7) : 23-26．

［5］ GB/T 23236—2009數字航空攝影測量空中三角測量規范［S］．北京:中國標準出版社，2009．

(本專欄由徠卡測量系統和本刊編輯部共同主辦)

天寶測繪解決方案專欄