基于Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果質(zhì)量控制研究

張桂英

(遼寧省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，遼寧沈陽(yáng) 110034）

基于Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果質(zhì)量控制研究

張桂英

(遼寧省測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，遼寧沈陽(yáng) 110034）

一、引 言

Leica ADS80系統(tǒng)全稱為L(zhǎng)eica ADS80機(jī)載數(shù)字航空遙感測(cè)量系統(tǒng)，是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的推掃式機(jī)載數(shù)字航空遙感測(cè)量系統(tǒng)，Leica ADS80系統(tǒng)集成了高精度的慣性導(dǎo)航定向系統(tǒng)(IMU）和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS），采用12 000像元的三線CCD掃描和專業(yè)的單一大孔徑焦闌(遠(yuǎn)心）鏡頭，一次飛行就可以同時(shí)獲取前視、底點(diǎn)和后視的具有100%三度重疊、連續(xù)無(wú)縫的、具有相同影像分辨率和良好光譜特性的全色立體影像及彩色影像和彩紅外影像。影像輸出有11個(gè)條帶影像。各個(gè)影像之間在應(yīng)用上相互彌補(bǔ)是Leica ADS80系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。

“遼寧省農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證”項(xiàng)目是以1∶2000 DOM為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，其DOM的影像數(shù)據(jù)源為L(zhǎng)eica ADS80系統(tǒng)生產(chǎn)的0.2 m分辨率航空遙感影像成果，其范圍覆蓋遼寧全省，是有史以來(lái)最大范圍的0.2 m分辨率航攝區(qū)域，由多家單位參與航攝生產(chǎn)。全部遙感成果由遼寧省測(cè)繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站負(fù)責(zé)檢查驗(yàn)收。針對(duì)Leica ADS80系統(tǒng)生產(chǎn)航空遙感影像成果的特點(diǎn)及對(duì)后續(xù)成果的監(jiān)督，從項(xiàng)目開展伊始，遼寧省測(cè)繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站參與編寫了設(shè)計(jì)書模板及產(chǎn)品上交資料模板，并編寫了項(xiàng)目驗(yàn)收方案，以做到生產(chǎn)流程、遙感影像成果質(zhì)量檢查的統(tǒng)一質(zhì)量控制。

遙感影像數(shù)據(jù)處理采用Leica ADS80系統(tǒng)的Xpro＋Orima軟件和像素工廠軟件。數(shù)據(jù)處理方法除本溪地區(qū)由于山勢(shì)陡峭，地面高差較大而采用無(wú)地面基站加少量控制點(diǎn)方法外，其余皆采用有地面基站和地面像控點(diǎn)方法進(jìn)行空三解算。

Leica ADS80系統(tǒng)硬件包括：①高精度陀螺儀IMU CUS6與GNSS雙星接收系統(tǒng)集成，直接定向精度高，飛行任務(wù)不受衛(wèi)星失鎖影響；②新型分光系統(tǒng)的采用提高了光學(xué)鏡頭的物理高能采集效率，具有真彩色、近紅外同時(shí)光束分離等特點(diǎn)；③新型PAV80陀螺穩(wěn)定平臺(tái)，在執(zhí)行大比例尺測(cè)圖任務(wù)時(shí)，超低空飛行作業(yè)時(shí)姿態(tài)修正及時(shí)且準(zhǔn)確；④陣列固態(tài)光纖存儲(chǔ)鏈路，可以在不同氣壓下作業(yè)，數(shù)據(jù)獲取安全有效。

二、Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果質(zhì)量檢查內(nèi)容

按照《數(shù)字航空遙感規(guī)范第2部分：推掃式數(shù)字航空攝影》(GB/T 27920.2―2012）規(guī)范要求，對(duì)于0.2 m分辨率航空遙感影像成果的檢查要從飛行質(zhì)量、影像質(zhì)量、數(shù)據(jù)質(zhì)量、附件質(zhì)量4個(gè)方面來(lái)完成。

1.飛行質(zhì)量的檢查

飛行質(zhì)量檢查從旁向重疊(航向重疊100%）、航線彎曲度、航高保持、飛行地速保持、攝區(qū)、分區(qū)覆蓋保證及漏洞(相對(duì)漏洞和絕對(duì)漏洞）6個(gè)方面進(jìn)行檢查。

2.影像質(zhì)量的檢查

1）影像應(yīng)清晰、層次豐富、反差適中、色調(diào)柔和；應(yīng)能辨認(rèn)出與地面分辨率相適應(yīng)的細(xì)小地物影像；應(yīng)能建立清晰的立體模型。

2）影像上不應(yīng)有云、云影、煙、大面積反光、污點(diǎn)等缺陷；或雖有少量缺陷，但不影響空三加密和測(cè)圖。

3）影像不應(yīng)有裂縫。

3.數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查

檢查數(shù)據(jù)是否滿足無(wú)約束空三成果要求；分辨率是否符合設(shè)計(jì)及合同要求。檢查機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量、地面基站GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)是否符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求；IMU和GPS聯(lián)合解算偏差是否限值，精度是否滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

4.附件資料的檢查

檢查各種文字報(bào)告成果是否符合攝區(qū)合同規(guī)定，文字表達(dá)是否清晰，內(nèi)容、資料情況是否與實(shí)際情況相符，是否全面反映了整個(gè)項(xiàng)目的生產(chǎn)組織、技術(shù)管理及成果質(zhì)量情況。

三、Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果檢查方法

依照項(xiàng)目設(shè)計(jì)及檢查內(nèi)容的要求，在檢查實(shí)踐中總結(jié)出Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果檢查方法。

1.攝區(qū)覆蓋的檢查

任何一個(gè)測(cè)繪工程項(xiàng)目檢查驗(yàn)收，均要檢查完成的范圍是否符合項(xiàng)目要求。因此首先要檢查L(zhǎng)eica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果的覆蓋范圍是否正確，檢查是通過對(duì)利用航攝得到的影像拼接而成的像片索引圖上導(dǎo)入攝區(qū)坐標(biāo)范圍來(lái)完成的，如圖1所示。

圖1 攝區(qū)覆蓋圖

對(duì)圖1的檢查包括：①檢查攝區(qū)覆蓋及補(bǔ)攝情況是否完整；影像是否存在漏洞、裂縫；②由于Leica ADS80系統(tǒng)的航空攝影具有100%航向重疊的特點(diǎn)，圖1可以簡(jiǎn)單檢查旁向重疊是否符合要求。

2.數(shù)據(jù)檢查

通過Leica ADS80系統(tǒng)解算軟件IPAS TC檢查：

1）地面基準(zhǔn)站的位置與航攝區(qū)覆蓋是否滿足規(guī)范要求。

2）機(jī)載IMU/GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量、地面基站GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)是否符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求；IMU和 GPS聯(lián)合解算偏差是否限值，精度是否滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

3）單航線飛行長(zhǎng)度與航攝規(guī)范要求的有效時(shí)間、航高保持與飛行地速保持之間關(guān)系是否合理，是否符合規(guī)范、設(shè)計(jì)要求，是否能夠相互印證、驗(yàn)證航攝方案設(shè)計(jì)的正確性。

3.影像質(zhì)量的綜合檢查

通過Leica ADS80系統(tǒng)Xpro解算軟件，對(duì)原始L0級(jí)影像進(jìn)行粗糾正形成L1級(jí)影像，瀏覽L1級(jí)影像進(jìn)行各項(xiàng)檢查。檢查以航攝區(qū)內(nèi)架次為單位，對(duì)單架次完成的航空影像成果抽取樣本來(lái)進(jìn)行檢查。本項(xiàng)檢查不僅要檢查影像質(zhì)量，還要對(duì)影像的分辨率進(jìn)行核實(shí)，同一架次的攝影結(jié)果分辨率是相應(yīng)的，是與飛行設(shè)計(jì)相符合的。通過Xpro軟件打開一個(gè)架次的一條或兩條影像進(jìn)行檢查：

1）瀏覽檢查影像色彩是否平衡，色調(diào)是否適中，飽和度是否滿足要求等。

2）瀏覽檢查影像是否有云、云影、煙、大面積反光等。

3）瀏覽檢查影像檢查航跡是否符合規(guī)范要求。

4）精確檢查影像的平均旁向重疊度以及最大、最小旁向重疊度。

5）檢查無(wú)約束空三加密結(jié)果是否滿足要求。

6）核實(shí)影像的分辨率。數(shù)碼航空遙感影像的分辨率是指一個(gè)像元內(nèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)際地面距離。在ADS80數(shù)碼航空遙感成果中，與地面分辨率有關(guān)的參數(shù)有飛行地速、傳感器的掃描周期、航高、像元尺寸等，它們之間存在下面的關(guān)系

式中，GS為飛行地速，單位為km/h；GSD為地面分辨率，單位為m；CT為傳感器掃描周期，單位為s。

式中，H為攝影航高，單位為m；f為鏡頭焦距，單位為mm；α為像元尺寸，單位為mm。

本項(xiàng)目中影像的地面分辨率若小于0.2 m，則從另一個(gè)方面證實(shí)了航高、飛行地速、傳感器掃描周期的穩(wěn)定性，航空遙感影像成果的可靠性。通過實(shí)踐證明，分辨率的量取位置宜選擇在地勢(shì)最高處或最低處。影像的地面分辨率是下工序成圖精度的決定因子，尤其是對(duì)高程精度的影響，因此對(duì)影像分辨率的檢查是航空遙感影像成果的核心內(nèi)容，如圖2所示。

圖2 分辨率檢查圖(影像放大至像素級(jí)）

四、Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)及常見問題

1）航空遙感成果的獲取受多種客觀條件的制約，要客觀對(duì)成果作出評(píng)價(jià)。影響航空遙感影像成果質(zhì)量控制的主要關(guān)鍵點(diǎn)為：①所使用的相機(jī)及地面基站所使用的GPS超期服役，即已經(jīng)過了檢定期限；②航攝成果未能按照設(shè)計(jì)書及合同要求完成；③由于攝影時(shí)間選取不當(dāng)，造成影像的模糊、大面積積雪、大面積云霧、霧霾等；④機(jī)載GPS信號(hào)失鎖、中斷或其他原因?qū)е碌膾呙杈€外方位元素?zé)o法解算；⑤未架設(shè)地面基準(zhǔn)站或地面基站數(shù)據(jù)丟失等。

2）Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果存在的常見問題：①由于飛行中受空中氣流影響，影像的側(cè)滾角略大，造成條帶影像的變形；②航攝時(shí)間的選擇(或航攝區(qū)位于民航機(jī)場(chǎng)附近，不能正常進(jìn)行航空攝影）造成的影像上建筑物地面投影長(zhǎng)；③地形高差較大導(dǎo)致的房屋變形；④春末冬初山坡清雪覆蓋；⑤面積水域附近的水霧對(duì)傳感器的影響，使水域附近影像有輕霧；⑥大型采礦場(chǎng)帶來(lái)的粉塵飄落在地面、漂浮在空氣中，造成影像不同程度的“被覆蓋”；⑦大型工廠煙囪生產(chǎn)所致煙霧大量遮蓋地面，使影像判斷不清或無(wú)法判斷；⑧氣候突變產(chǎn)生的高空云影或傳感器下方的條帶云影等。

五、結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用Leica ADS80系統(tǒng)進(jìn)行0.2 m航空遙感影像獲取，目的是為了“遼寧省農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證”項(xiàng)目生產(chǎn)1∶2000 DOM提供可靠的影像數(shù)據(jù)源，如何保證獲取的航空遙感影像質(zhì)量，則需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程嚴(yán)格把關(guān)，層層監(jiān)控。按照實(shí)施方案，下工序生產(chǎn)是否能夠順利進(jìn)行是航空遙感影像成果質(zhì)量控制的關(guān)鍵。而實(shí)際情況是航空遙感成果的獲取經(jīng)常是不盡如人意的，存在諸多因素。制約航空遙感的因素較多，如空域管制的限制、季節(jié)的限制、氣候的限制等。在航空遙感影像成果的檢查驗(yàn)收中，對(duì)影像存在的問題，要從航空遙感本身及下工序應(yīng)用的角度來(lái)處理問題，如在影像上如果下視影像存在條帶大霧，影響正射影像的生成，重新航攝也存在難度的情況下，可以考慮利用Leica ADS80系統(tǒng)另一個(gè)通道的影像進(jìn)行彌補(bǔ)，以減少航空遙感的難度，如圖3所示。

圖3 同位、瞬時(shí)、不同通道圖

因此對(duì)于航空遙感成果的檢查驗(yàn)收來(lái)說(shuō)，既要符合航空遙感的標(biāo)準(zhǔn)又要以滿足下工序使用為目的，盡可能地節(jié)約成本，提高效率。

如何將復(fù)雜的航空遙感成果檢查驗(yàn)收過程變得簡(jiǎn)單、易于操作，以及對(duì)出現(xiàn)問題的判斷、解決方法的可行性是航空遙感影像成果檢查驗(yàn)收的技術(shù)關(guān)鍵。

[1]王海濤，武吉軍，馮聰軍，等.徠卡ADS40/ADS80數(shù)字航空遙感測(cè)量系統(tǒng)[J].測(cè)繪通報(bào)，2009(10）：73-74.

[2]楊庚印.徠卡ADS80數(shù)字航空相機(jī)的精度驗(yàn)證和技術(shù)探討[J].測(cè)繪通報(bào)，2010(8）：68-69.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 27920.2―2012數(shù)字航空遙感規(guī)范第2部分：推掃式數(shù)字航空攝影[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[4]王江，武吉軍.徠卡ADS80數(shù)字航空相機(jī)空三精度的分析[J].測(cè)繪與空間地理信息，2011，34(5）：231-233.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 23236―2009數(shù)字航空遙感測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[6]張祖勛，張劍清.數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1996.

The Study of Quality Control of Aerial Remote Sensing Results Based on Leica ADS80 System

ZHANG Guiying

通過對(duì)“遼寧省農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證”項(xiàng)目0.2 m分辨率航空遙感影像成果的檢查驗(yàn)收，闡述應(yīng)用Leica ADS80系統(tǒng)生產(chǎn)航空遙感影像成果的檢查內(nèi)容、檢查方法及質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)而提出航空遙感影像成果檢查的技術(shù)核心。本文為其他生產(chǎn)單位應(yīng)用Leica ADS80系統(tǒng)生產(chǎn)的高分辨率航空遙感影像成果的檢查驗(yàn)收提供了可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

Leica ADS80系統(tǒng)；質(zhì)量檢查；質(zhì)量控制

P23

B

0494-0911(2014）10-0089-03

2014-04-16

張桂英(1966―），女，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事測(cè)繪產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)工作。

張桂英.基于Leica ADS80系統(tǒng)的航空遙感影像成果質(zhì)量控制研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2014(10）：89-91.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0337