VirtuoZoAAT在自動空中三角測量中的應用

朱江濤

摘要： 空中三角測量是攝影測量作業生產中的關鍵技術，其原理就是利用少量的的野外控制點，在室內進行控制點加密，來解算出該測區中全部影像的外部方位元素及內業控制點地面坐標的過程。VirtuoZo AAT是適普公司開發的空中三角測量軟件，采用PATB作為平差軟件。本文對VirtuoZo AAT 在自動空中三角測量作業中的主要問題做了分析及處理。

Abstract： Aerial triangulation measurement is the key technology in production of photography， its principle is to use a small amount of field control points and control points in the process of solution to encryption indoor， the external orientation elements of all image regions and within the industry point ground coordinate control. VirtuoZo AAT is the aerial triangulation software developed by Supresoft， using PATB as the adjustment software. This paper analyzes and deals with the main problems of VirtuoZo AAT in automatic aerial triangulation.

關鍵詞： VirtuoZo AAT軟件；空中三角測量；PATB

Key words： VirtuoZo AAT software；aerial triangulation；PATB

中圖分類號：P231.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）06-0188-02

0 引言

空間地理信息是國家的戰略性信息資源，在政府決策、信息共享、改善人民生活等方面發揮著愈發重要的作用[1]。而航空攝影測量作為空間地理信息采集中重要的一環，已經進入到它的第三階段———數字攝影測量階段。在數字攝影測量中高精度的數字產品主要取決于對原始影像的空三加密這道工序，空三加密的精度直接關系著后期數字正射影像等產品的質量。由于提供的原始影像數據存在各種各樣的問題，如何通過算法進行解決處理的，對于算法解決不了的，在實際作業中又可以采取哪些作業方案來進行解決，這一系列問題都讓航空航天攝影測量中的空三加密這一環節，在理論和實際生產作業中具有很高的研究價值。

1 VirtuoZo作業平臺的介紹

該系統可以為用戶提供從自動空中三角測量到輸出制圖成果的整套作業流程[2]。其可處理衛星影像、近景影像、航空影像及可量測式的數碼相機影像。同時其開放的數據交換格式也有利于和其他測圖軟件及圖像處理軟件進行數據共享。

VirtuoZo處理中的大部分的操作不需要人工干預，可以自動批量處理。我們也能依據具體情況選擇更靈活的作業方式。VirtuoZo軟件上擁有Microstation接口的測圖模塊及多種高效實用的測圖模式，是獲取三維基礎地理信息的理想平臺[3]。它已經改變了我國的傳統測繪模式，大大提高了整個行業的生產效率，它不僅為GIS和虛擬現實提供基礎數據，同時還是可以為3S應用、三維景觀制作和數字城市建模等方面提供支持的強大作業平臺。

2 VirtuoZo作業平臺的主要優勢

VirtuoZo AAT 具有以下優點：①該系統自動化程度很高，可以極大地減少作業員的高強度作業時間。②能夠可靠、高效地檢測粗差及自動剔除粗差。③加密精度高。④可以很好地適應各種復雜地形作業，諸如大面積落水和大面積森林覆蓋等。⑤能夠高效地處理航帶分區作業。⑥可以引入GPS 和IMU 參數進行GPS聯合平差。⑦能夠很好地處理測區間的接邊和合并問題。

3 空中三角測量概念及原理

3.1 空中三角測量的概念

空中三角測量是立體攝影測量的關鍵步驟，其原理就是利用少量的的野外控制點，在室內進行控制點加密，來解算出該測區中全部影像的外部方位元素及加密點地面坐標的過程[4]。

3.2 空中三角測量的方法

在傳統的攝影測量作業中，空三處理是一種花費時間和單調重復的過程，它的主要步驟包括：選擇、轉測加密點、量測加密點和控制點的像片坐標，進行區域平差，檢測并剔除粗差等作業[5]。該文中的空中三角測量是利用VirtuoZo全數字攝影測量系統來實現的，該系統具有快速、可靠和精準的影像配準算法。

利用VirtuoZo AAT 進行空中三角測量加密的作業流程如圖1 所示。

4 VirtuoZo3.4進行空三加密數據處理流程

主要包括建立測區、自動內定向、確定航線間的偏移量、輸入GPS 參數進行網平差以及輸出加密成果5部分工作。

4.1 建立測區

包括：①創建測試區；②設置測區基本參數；③影像格式轉換及導入；④創建影像列表。

4.2 自動內定向

攝影測量中首先要做的就是內定向，其目的是利用相機的檢校參數，來確定像片坐標系和掃描坐標系兩者間的關系和影像中存在的變形[6]。在該作業過程中需要完成框標模板的建立、自動內定向、檢查內定向結果這三個步驟。同時，不要為了滿足這一步的要求進行下一步而人為的刪改東西，因為這會給最后的區域網平差帶來嚴重的系統誤差，從而影響最后平差的精度。

4.3 確定航帶的偏移

確定航帶間偏移的目的是創建臨近航帶之間的關系，航帶間的連接點是空三加密中的的拼接點。一般可以手動在相鄰的航帶中量測數個同名點，這些同名點被稱為航帶間偏移點。

4.4 平差計算

平差計算是空三加密中最重要的一步，內容包含：交互式編輯、測量控制點及平差[7]。

①區域網平差。打開主界面菜單中的PATB平差處理軟件對區域網進行平差處理，處理結束后繼續下一步作業。②平差結果分析。在主菜單中點擊平差→調出PATB的粗差報告，查看并評價處理結果。在PATB粗差處理結果中，誤差較大的像點會被看做粗差值，這些粗差值不會在后續的平差中被調用。

4.5 加密文件的輸出

當測區接邊和相對定向結果均在限差范圍內時，在主菜單中打開空三→輸出加密點，軟件就會直接將結果保存到*.ctl文檔中。

5 常見問題及解決辦法

5.1 航攝大測區數據處理過程中的分區問題

在日常作業過程中，經常會遇到測區范圍較大，整個測區中包含幾千張航攝影像的情況下，為了提高作業速度，在加密時通常會把一個較大的測區分割成若干個小的測區來逐區加密， 只有當每個小的都符合精度要求時，再對相鄰子測區進行接邊。但是在分區過程中還應該考慮到兩個臨近測區中的重疊度問題，也就是說兩個臨近測區最低要有一條航帶重疊在一起才可以滿足分區要求。與此同時在分區過程中還應該考慮整個測區中的控制點布設是否滿足分區計劃。

5.2 誤差處理過程中的粗差檢測

在整個平差處理過程中，對測區進行加密前，都應該先檢測粗差。這樣做的優點就是可以快速精準地找出控制點中的粗差點及模型連接的粗差點。通過不斷地刪除超過要求的粗差點來多次平差來控制平差精度。直到殘差在限差范圍（國家規范：模型連接差為0.06毫米，不同的成圖比例尺，殘差要求不同[8]）內就可以停止檢測粗差。

5.3 不同投影帶的測區間的接邊問題

在測區接邊過程中，有時候會遇到處于不同投影帶的控制點，同時由于分帶得不同，同一個控制點在不同的分帶系統下會有不同的坐標。所以依據要求，在特定的航帶重復范圍內，應該有兩套鄰帶的控制點坐標值。同一個點在不同的帶的坐標不一樣，故無法接邊。針對該問題，需要有兩套不同投影帶的控制點坐標來分別進行接邊[9]。

5.4 大比例尺的空三加密問題

在攝影測量的大比例尺空三加密過程中（如：1：2000、1：1000、1：500 地形圖制作），由于對制圖成果的平面及高程精度要求較高，但是只靠計算機自動匹配的加密點，無法滿足成果的精度要求。根據以往的經驗，最好通過手動選擇標準點位的加密點，或逐點對加密點進行修測，以確保成果可以達到行業作業標準。

6 結語

本文針對VirtuoZo AAT軟件平臺處理南灣湖地區的航空攝影數據中遇到的一系列問題進行了分析和解決，最終該地區的空三結果達到了國家航空攝影測量標準，成功生成了該地區的1？誜1000的正射影像圖，通過使用VirtuoZo AAT軟件平臺處理該項目，我們可以得出如下一些結論：攝影測量的關鍵就是空中三角測量，其加密精度直接決定著后期DOM成果的好壞。傳統的空三處理是一種花費時間和單調重復的過程。而利用VirtuoZo AAT軟件平臺進行攝影測量中的空三加密，計算機作業代替了大量的傳統人工作業，提高了作業效率。本文主要介紹了基于VirtuoZo AAT平臺中空三處理的具體作業方法中的技術難題做了分析處理。總體來說使用VirtuoZo AAT軟件平臺可以很好的完成攝影測量的空三加密工作，其精度和速度都滿足作業需要[10]。

參考文獻：

[1]晏啟明，程朋根.CIPS空三加密技術與應用[J].東華理工大學學報（自然科學版），2013，02：224-227.

[2]武瑞宏.空中三角測量的再認識[J].測繪通報，2002（03）：8-10.

[3]楊黎康，賈秋菊.VirtuoZo 3.6在自動空三測量及加密中的應用研究[J].科技資訊，2009，28：11.

[4]王佩軍，徐亞明.2010.攝影測量學[M].武漢：武漢大學出版社.

[5]劉嬋娟.基于VIRTUOZO AAT的空三加密作業關鍵技術研究[J].科技資訊，2015（16）：27-28.

[6]柯長青，馮學智，劉剛.基于ERDAS軟件的敦煌壁畫正射影像的制作[J].測繪科學，2004（01）：7，57-60.

[7]自動空中三角測量軟件VirtuoZo AAT 使用手冊[Z]（適普軟件有限公司）.

[8]航空攝影測量規范[S].

[9]陸彩紅.橢球、投影參數變化對高斯平面坐標的影響[D].同濟大學，2006.

[10]鄺杰.深度探討VirtuoZo3.6在自動空三測量及加密中的應用思路[J].科技資訊，2010，05：41.