LEICAADS40数字航空摄影测量系统在实际生产中的应用体

山西省测绘工程院2010年1月ADS40数字航空摄影测量系统应用体会内容ƒ前言ƒ技术讨论ƒ应用体会ƒADS40/80的特点前言ƒ山西省测绘工程院于2006年10月引入了ADS40数字航空摄影测量系统，这一系统当初在国内应用属空白。ƒ为了加快该系统在国内的应用，我们安排了从1:500～1:10000之间各种比例尺的实验项目，通过近8个月的实验研究，我们制定了ADS40数字航空摄影测量系统的工作流程，解决了平面坐标系统和高程系统的转换问题，成功解决了该系统在国内的应用问题。ƒ该研究项目于2007年7月通过了国家测绘局的科技成果鉴定，并于2008年9月获得了国家测绘局测绘科技进步二等奖。获国家测绘局测绘科技进步二等奖技术讨论ƒ航空摄影测量与大地测量的有机结合ADS40数字航空摄影测量系统把IMU、GPS和航空摄影有机的结合起来，采用IMU实时记录摄影的飞行姿态，GPS实时记录摄影的空间坐标，直接获取到影像的外方位元素，使得直接定位精度达到4个像素。硬件构成座架(PAV)镜头(SH)控制中心(CU)控制软件(FCMS)存储中心(MM)传统摄影测量系统硬件构成IMUGPSADS40摄影测量系统硬件构成数据处理野外像控内业加密立体测图IMU/GPS计算坐标转换大地水准面精化DEM、DOM传统摄影测量系统数据处理流程ADS40摄影测量系统数据处理流程野外桩点ƒ坐标系的改正当采用GPSPPP技术进行GPS解算时，要考虑中国大陆不同点在ITRF97框架内的运行速度，因为我们计算使用的精密星历文件和GPS接收机接收到的数据均为实时历元，未进行归算改正，因此在计算坐标转换七参数时，应将已知控制点的坐标从97历元归算至实时历元。大连基础测绘项目应用沿海水域测量应用ƒ大连市基础测绘2007年启动，总项目投资近2亿，整个项目采用了ADS40数字航空摄影测量系统进行航空摄影，摄影分辨率分别为0.06m、0.2m和0.5m，分别满足1:500、1:2000和1:10000线划图测量，摄影面积分别为1000㎞2、4200㎞2、25000㎞2，同时对近海管理提供影像资料。ƒ由于该系统集成了IMU/GPS技术，采用该系统解决了水域无法实施像控测量和对岛礁测量布控的难题。0.06米分辨率立体模型观测精度统计加密区RMS(Y)RMS(X)RMS(Z)备注一0.0400.0490.048二0.0410.0380.085三0.0810.0530.035四0.0590.0520.059五0.0460.0740.054六0.0510.0600.057七0.0550.0480.056八0.0570.0550.0280.2米分辨率立体模型观测精度统计加密区RMS(Y)RMS(X)RMS(Z)备注一0.0910.1080.142二0.0840.1500.195三0.1140.0860.198四0.1340.1190.111五0.1250.1690.150六0.1470.1960.149七0.1610.1020.1870.5米分辨率立体模型观测精度统计RMS(Y)RMS(X)RMS(Z)备注0.2740.3510.414大连市1:10000海域覆盖图大连市1:2000海域覆盖图近海养殖近海养殖三峡屏障区1:2000测绘ƒ2009年3月底，长江水利委员会长江空间信息技术工程公司的三峡屏障区的航空摄影工作，经过反复论证采用了ADS40数字航空摄影测量系统进行数据采集。ƒ因为该项工程工作量大（3500㎞2），时间紧（要求7月底完成4D产品的采集和制作），且测区分散（九个分区，东西行跨近500公里）、条件复杂（高差大），像控难度大。如采用无GPS/IMU数字航空相机，在规定的时间内就完成野外相片控制测量任务已相当紧张。ƒ在该项目中我们应用了“无像控无基站的作业方法”，为该项目的顺利完成节约了时间。ƒ但在采用该技术时要注意瞬时坐标系与ITRF97框架坐标系的转换关系。ƒ在采用以前测区的像控点检测本次成果精度时，发现过去的个别像控点高程不满足要求，经过复测，发现是原像控点施测有错。ƒ可以很好的检测野外控制点的测量粗差三峡屏障区测区分布图三峡屏障区1:2000测绘精度统计IDXYZxyz△x△y△zAA02479396.5253444613.135186.745479396.73444613186.67250.2200.159-0.072BB01477821.7993440711.709196.366477821.73440712196.4235-0.0730.1100.057CC01475877.7553437336.817194.925475877.33437336194.8625-0.421-0.417-0.063CC02476232.7083438338.386183.183476232.93438338183.488-0.217-0.2470.305周贾N1477373.9023440075.356207.942477373.93440075207.6950.0450.007-0.247870012273442066.578526851.351511.482526851.33442067511.4695-0.0664-0.0515-0.0125870012283439416.501526602.39926.124526602.53439416926.1990.0642-0.08170.075870082333441869.418530517.375279.497530517.83441870279.8420.41130.18250.345870082353439059.114530400.357550.535530400.33439059550.775-0.0165-0.15270.24870152373441687.555534030.378358.818534030.43441688358.8730.0650.21470.055870152383439270.876533876.299523.0555338773439271523.4450.67850.06820.39P8282487844.83445649.637897.273487845.13445649897.1530.30538-0.3075-0.1282024257492454.23445635.938297.745492454.43445636297.2950.2269-0.019-0.45三峡屏障区1:2000测绘成果展示DEMDSMDEM三峡屏障区1:2000测绘成果展示真正射数字影像图生产ƒ2008年受苏州工业园区测绘中心委托，采用ADS40数字航空摄影测量系统进行数据采集，制作苏州工业园区130㎞2的20CM分辨率真正射数字影像图。当航线旁向重叠大于75%时，可以保证制作真正射影像。该成果经过甲方检测，精度达到1:2000图的要求。真正射数字影像图生产DSM真正射数字影像图成果展示注意：红圈区域内高层建筑的投影TDOMDOMDOMTDOM经济效益比较ƒADS40数字航空摄影测量系统由于采用了IMU/GPS技术，在像控点的布设上，极大的节约了成本和时间。ƒ以山西原平测区1:10000比例尺为例，该项目航飞面积25000㎞2，地面分辨率0.5mƒ如采用无IMU/GPS数字相机，需布设野外像控点，经费预计320万元，时间60天。ƒ而使用ADS40系统可以不用布设野外像控点。ƒ该系统的高程精度可以满足平地全野外桩点要求。ADS40/80的特点（一）ƒ通过对多个项目的数据检测，我们认为，该系统对明确目标点位的量测精度可以达到1个像素的精度，对一般目标点的量测精度可以达到2个像素的精度。ADS40/80的特点（二）ƒ利用事后精密星历解算GPS，省去了地面架设基站工作。布设地面基站比例尺：1：2000控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）XYZXYZ无控860.5980.5370.4000.2550.2250.178四点820.4520.4260.4500.1510.1920.189九点770.4840.4980.4200.1680.1740.152采用PPP技术控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）XYZXYZ九点770.3170.3560.4650.1370.1330.177ADS40/80的特点（三）ƒ多家国产软件的成功解决了ADS40数据读取问题国内已有适普公司的VirTuoZo软件、航天量子的Visiontek、北京四维的JX4软件、北京吉威数源的GeoWay软件均可读取ADS40L1级数据进行数字线划图生产。比例尺：1：10000控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）XYZXYZ九点680.9731.1070.7410.4830.4720.329Visiontek检测精度控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）XYZXYZ九点680.7030.9520.9870.2630.3260.393ADS40/80的特点（四）ƒ基高比大，解决了航空摄影测量的高程精度问题，取消了野外桩点工作。太原1:10000测区密集点模型检测精度平面点控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）XYXY九点530.8230.9340.4180.425高程点控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）HH九点860.7970.272太谷1：500测区密集点模型检测精度平面点（房角）控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）XYXY九点1770.1260.360.0580.05高程点（路面）控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）HH九点1300.1450.056高程点（耕地）控制点数检测点数最大误差（米）中误差（米）HH九点2300.1450.084ADS40/80的特点（五）ƒ三线阵摄影。从多个角度进行摄影，在数据采集过程中可以通过多像对间数据的相互补充，减少影像遮挡范围。减少野外补测工作量。ƒ横向重叠高，数据量大，提高了连接点的匹配精度，空三结果更加可靠。ADS40/80的特点（六）zADS40采用单一镜头获取完整影像，而一般的数字相机采用多个镜头获取影像，需要后期处理形成单幅影像。zADS40获取到的各个波段摄影分辨率一致，所制作的彩色正射影像和近红外影像精度高。而一般数字相机是通过RGB数据的全色数据合成形成彩色影像。0.5米RBG影像0.2米RGB影像0.08米RGB影像ADS40/80的特点（七）z采用少量控制点或无像片控制点作业，减少了人工刺点误差。在传统航片进行内业加密时，空三精度取决于内业人工量测，而传统航片由于是单幅像片，像片幅面有限，像控点布设受到限制，很难选择到精确目标点位，经常会因为条件限制，点位会选择地角，而这种目标本身位置就不确定，在内业量测时就因为目标不确定，存在人工凑数的现象，尤其是在限差范围附近，可以进行人工调整，使得空三精度符合限差要求，再着，传统航片需要像控点多，人工量测工作量大。而ADS40系统因为已获得影像的初始外方位元素，只要通过影像匹配就可以提高定位精度，满足规范要求；当布设像控点位时，对点位目标要求高，但对点位位置要求低，可以在大范围内选取目标，并且每个加密区之多需要5个点，并且加密区范围可以比传统空三加密区大。不受像片数量的影响。建议ƒ该系统由于采用了线阵扫描技术，在进行大比例尺摄影时，对移动目标（车辆）的摄影存在波段错位缺陷。结束语„目前，随着测绘科学技术的发展，全国各个省市的GPS连续运行参考站、大地水准面精化成果陆续投入生产，如果能配合ADS40数字航空摄影系统获取影像数据、使用机载激光扫描系统获取数字高程模型和像素工厂软件高效处理影像数据，将能快速高效的生产DEM、DOM数据，大大提高4D产品的生产周期。上述几种系统的配合使用，将成为我国新时期测绘发展的新模式。报告结束谢谢各位领导和嘉宾！