基于ADS40的航空攝影測量數據處理流程研究

向福國

摘 要：利用ADS40數碼航攝資料，進行航測測圖作業，與傳統的框幅式航攝有著不盡相同的作業方法，該文以江蘇某縣1：2000數字化地形圖成圖及數據入庫項目為背景，分析了全數字化航空攝影測量一體化成圖方法及數據入庫的流程，ADS40航拍數據所獲得的數據及L1級影像是基于WGS84坐標系統的，而現有的地形圖及修測后的地形圖成果是平面、高程坐標系，因此需要進行坐標系統的轉換。航內空間數據采集及成圖由徠卡的LPS數字攝影測量軟件平臺和PRO600數字測量模塊完成。

關鍵詞：航測 數字化成圖 數據入庫 空三測量

中圖分類號：P237 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0032-02

1 技術設計方案

ADS40相機采用CCD線陣推掃方式，同時獲取前視、下視、后視三個視角的圖像，由這些圖像構成立體模型。此外，ADS40系統集成了GPS/IMU設備，構成了可在航攝的同時記錄了外方位元素的POS單元，數據處理較為復雜。利用ADS40數碼航攝資料，進行航測測圖作業，與傳統的框幅式航攝有著不盡相同的作業方法，作業流程如圖1，作業內容見表1。

2 有關精度及其它要求

（1）采用1 m基本等高距，圖幅高程大于50 m的丘陵山地用2 m等高距，高程注記點密度為圖上每5～20個/100cm2。

（2）外業空三檢查點精度。

①外業空三檢查點的精度要求與1：2000圖根點相同。②平面精度：外業空三檢查點相對于鄰近控制點的點位中誤差不應大于圖上0.1 mm。③高程精度：外業空三檢查點相對于鄰近控制點的高程中誤差不應大于測圖基本等高距的1/10。

（3）高程中誤差：內業加密點和等高線插求點相對于鄰近高程控制點高程中誤差應符合表4的規定，等高距為1m的平坦地區或丘陵地的高程注記點中誤差參照等高線插求點中誤差執行。

3 空中三角測量及立體模型建立

3.1 空中三角測量

原始影像引入工程后得到的影像為L0級影像，利用Gpro軟件，在其上做自動點匹配（APM），獲得像片連接點。然后用ORIMA軟件，利用航攝時的GPS定位數據（GPS定位測量利用連續運行衛星定位系統（CORS），定位精度較高）、IMU數據以及像片連接點，進行光束法區域網平差CAP-A。以殘差、中誤差、標準偏差、誤差橢圓、可靠性等指標，剔除含粗差的點及參數調整，再重復進行光束法區域網平差CAP-A，以達到精度要求，獲取精確的外方位元素。

3.2 L1級影像糾正及立體模型建立

將空三平差所獲得的精確外方位元素，重新引入到GPro中，對L0級影像進行糾正，重新獲取L1級影像。此時的L1級影像是進行立體觀測和目標定位的基礎。一般我們只選擇前、下、后視3個全色波段的L1級影像來構成立體模型。

4 坐標系統及轉換

ADS40航拍數據所獲得的數據及L1級影像是基于WGS84坐標系統的，而現有的地形圖及修測后的地形圖成果是平面、高程坐標系，因此需要進行坐標系統的轉換。

徠卡為了保證其軟件開放性，可以允許用戶在一個ASC碼文件spheroid.tab中添加自己的轉換七參數和水準面精化成果bin文件。其中，bin文件是一個開放格式的二進制文件，內有每個格網點的高程改正值，非常容易解析。而我們知道，現在這些參數和數據都是嚴格保密的，為了保證數據安全，我們不得不探索另外一種工作流程。

5 航內修測作業方法及步驟

航內空間數據采集及成圖由徠卡的LPS數字攝影測量軟件平臺和PRO600數字測量模塊完成。PRO600數字測量模塊的成圖環境為MicroStation V8，提供dgn格式的圖形文件。PRO600軟件提供了增加點、線符號代碼功能，可以將我們的符號庫的符號增加進去，從而獲得與現有地形圖一致的圖形文件。

（1）由于PRO600測圖環境為3D，而現有地形圖為2D，需要將現有地形圖的所有點、線、面數據賦予高程值，將其輸出為3D圖形文件形式。（2）將圖形文件從該縣平面、高程坐標系轉換為UTM84坐標系。對于一般的點、線、面，除了平面坐標的轉換，在高程轉換時，需要進行正常高到大地高的高程逆改正；對于高程注記，需要特殊處理，在其高程點的實際高程值發生變化后，其附近對應的文本注記（高程注記）也必須改變，轉換為UTM84坐標系高程值高程點注記。這部分功能在ADS40數據后處理軟件中實現。（3）打開LPS軟件，首次作業需建立工程文件*.blk，主要是建立參考坐標系統、傳感器模型、工作單位等一些參數。并調入相應航線的L1級影像。（4）在LPS環境下打開PRO600，同樣首次作業需建立工程文件*.prj，主要是選擇種子文件、點符號庫、線性庫、成圖比例尺等一些參數。（5）打開經轉換坐標后的圖形文件，通過立體模型與地形圖對照，對發生變化的地物、地貌，選擇相應的代碼，便可進行航內修測作業。（6）將修測后的UTM84坐標系下的地形圖，轉換為該縣坐標系，同時進行大地高到正常高的高程改正，供后續作業用。與第2步相同，同樣要對高程注記進行處理。這部分功能在ADS40數據后處理軟件中實現。（7）圖根導線布設方式可以采用GZCORS RTK測量控制點再引測圖根導線方式，也可以查找周邊舊有控制點引測導線的方式。（8）RTK點作為起算時，允許引測4 km長的圖根導線。

6 數字化疊加成圖

打開航內修測的圖形文件，在航內修測圖形的基礎上，以外業調繪圖形為基本資料，按照技術要求進行數字化。數字化內容包括對圖形的補測、修測、加注記以及地物屬性的錄入。數字化完成后，形成1：2000地形圖入庫數據；通過符號配置和圖形整飾，形成標準的1：2000地形圖成圖數據，數據處理流程如圖2。

7 數據入庫流程及方法研究

7.1 作業方案

航內空間數據采集采用基于MicroStation V8平臺的PRO600數字測量模塊完成，采集的數據已按照技術規程中數據入庫的要求進行代碼、分層、顏色等的分類。數據入庫過程是將Pro600中的代碼屬性轉換為MGE代碼，并在MGE環境中采集錄入道路、水系、房屋、地名、山名等屬性點信息并存儲在后臺數據庫中。

該測區仍按照之前的1：2000航測數據入庫方式進行操作。待軟件平臺升級后，可將該次作業的MGE數據通過航測與EPS接口軟件讀入EPS軟件中，并通過EPS軟件平臺轉換為MDB格式，并最終導入規劃局統一辦公平臺的ArcGIS數據庫。

7.2 入庫作業流程及方法

（1）以Intergraph/Geovec軟件為基礎，數據文件格式包括*.DGN、*.ATT、*.PTR、 *.PAR和*.XYZ等5種類型。（2）對提交的航測數字化入庫數據進行檢查，確保每一入庫的圖幅其5個格式的文件齊全，以保證入庫過程的順利進行；（3）將航測數字化數據錄入臨時數據庫中，以確保待入庫數據的代碼、屬性信息與圖形元素一致；（4）根據待入庫數據的圖幅范圍，確定并連接相應的MGE工程；（5）通過航測數字化軟件入庫模塊，進行圖形、屬性內容的正式入庫；（6）檢查入庫后的數據，確保所有圖形要素正確入庫；（7）通過MGE的MGNUC模塊，檢查入庫數據的代碼和屬性內容是否已正確入庫；通過MGE的BASEMAPPER模塊，將入庫數據的文件名（圖幅號）在工程數據庫中注冊；并檢查維護屬性記錄在數據庫中的一致性、完整性。

參考文獻

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[3] 楊衛軍，林鴻，方峰，等.ADS40數字攝影測量中的DLG數據坐標轉換[J].地理空間信息，2001（3）：76-78.endprint