精密星歷解算POS輔助下ADS80相機在1∶500測圖中的應(yīng)用

于 澎，桑奪坤，王青山

(1. 遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034； 2. 徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司，湖北 武漢 430072)

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徠卡測量新技術(shù)應(yīng)用專欄

精密星歷解算POS輔助下ADS80相機在1∶500測圖中的應(yīng)用

于 澎1，桑奪坤2，王青山1

(1. 遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034； 2. 徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司，湖北 武漢 430072)

介紹了ADS80推掃式數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，使用精密單點定位技術(shù)解算GNSS+IMU數(shù)據(jù)的精度，同時通過項目試驗驗證了精密單點定位技術(shù)解算的GNSS+IMU數(shù)據(jù)，在后期的空中三角測量平差之后，能夠滿足1∶500地形圖的精度要求，為后續(xù)數(shù)據(jù)生產(chǎn)提供了技術(shù)依據(jù)。

ADS80相機；精密星歷；POS

ADS80推掃式相機由瑞士徠卡公司生產(chǎn)，是世界先進的航攝系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)的定位技術(shù)支持地面基站、精密單點定位。隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的不斷發(fā)展，精密單點定位技術(shù)日趨完善。目前該技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)用于大比例尺航測作業(yè)。本文結(jié)合實際生產(chǎn)任務(wù)，闡述了ADS80航攝儀使用精密單點定位技術(shù)制作1∶500大比例尺地形圖測繪應(yīng)用的可行性。

一、ADS80航攝儀系統(tǒng)介紹

ADS80航攝系統(tǒng)是一款推掃式航空相機，幅寬為12 000像元，具有彩色和全色波段，可同時獲得前視角、下視角、后視角影像。航向具有100%三度重疊，可獲取連續(xù)無縫的地面影像。ADS80航攝儀系統(tǒng)集成了高精度的GNSS+IMU設(shè)備，可以使用精密單點定位技術(shù)進行定位定向，能夠滿足大比例尺測圖規(guī)范，為成果的精度提供了有力的保障。其系統(tǒng)參數(shù)見表1。

表1 ADS80主要技術(shù)參數(shù)

二、項目流程

圖1闡述了ADS80航測測圖項目的流程。

三、項目案例

1. 測區(qū)概況說明

攝區(qū)位于遼寧省北部，松遼平原中段，覆蓋了整個鐵嶺市市區(qū)及部分縣區(qū)。攝區(qū)航攝面積為360 km2，地面分辨率為0.07 m，最高點高度為337 m，最低點高度為60 m。共37條航線，總計飛行3個架次。圖2為本次航空攝影的范圍；圖3為本次航空攝影獲取的高分辨率影像。

圖1 項目流程

圖2 航空攝影范圍

2. 處理流程

1) 使用Leica Xpro軟件解壓原始數(shù)據(jù)。

2) 使用IPAS TC軟件，采用精密單點定位技術(shù)解算POS數(shù)據(jù)并檢查POS數(shù)據(jù)初始精度。

3) 使用Leica Xpro軟件執(zhí)行預(yù)處理、空中三角測量，以及L1影像輸出、DSM輸出與正射影像輸出。

圖3 航攝成果

4) 使用MapMartix軟件，基于L1級影像進行地物采集，編輯DEM、DOM等。

3. 結(jié)論及分析

(1) 精密星歷解算GNSS+IMU精度控制

精密星歷解算 GNSS+IMU數(shù)據(jù)的原理：使用精密星歷進行GNSS數(shù)據(jù)的事后解算，在解算的同時，使用Kalman濾波算法進行IMU數(shù)據(jù)的融合。在解算過程中，由于無法對實際的航跡進行真實值的測量，因此軟件使用相對精度進行POS精度的評定。

Position Separation 指標(biāo)：在GNSS+IMU數(shù)據(jù)解算時，執(zhí)行前向和后向雙向解算，計算出2個飛行軌跡，由于起算點的不同，實際解算出的2個軌跡會略有差異，由于GNSS+IMU的高精度，這種差異不應(yīng)太大。Position Separation參數(shù)代表2個軌跡之間的差值，本次使用的3個架次數(shù)據(jù)，Position Separation指標(biāo)的數(shù)值都在5 cm以內(nèi)，滿足徠卡所要求的初始POS精度。最終的飛行軌跡使用前向和后向軌跡的融合軌跡。

(2) 空中三角測量精度控制

航攝加密區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)了25個定向點和8個檢查點?？罩腥菧y量加密報告分析見表2。

表2 空中三角測量精度統(tǒng)計 m

空中三角測量成果滿足國家《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》(GB/T 23236—2009)中1∶500定向點平面位置中誤差0.13 m、高程0.11 m，檢查點平面位置中誤差0.175 m、高程0.15 m，模型連接點平面中誤差0.175 m、高程0.15 m的規(guī)范要求[2]。

(3) 立體測圖精度檢查

將糾正后的L1級影像導(dǎo)入航天遠(yuǎn)景MapMatrix，量測檢查點，對比檢查點實測值與立體測圖測量值的殘差X、Y、Z。其精度見表3。

表3 MapMatrix中檢查點精度統(tǒng)計 m

四、結(jié)束語

通過精密單點定位技術(shù)解算ADS80相機的GNSS+IMU數(shù)據(jù)，在初始POS精度滿足徠卡公司要求指標(biāo)的前提下，通過控制點進行了空中三角測量，通過立體測圖軟件對檢查點進行了評測，其平面中誤差、高程中誤差均滿足1∶500成圖規(guī)范要求，從而驗證了精密星歷解算的初始POS可應(yīng)用于1∶500大比例尺測圖。

(本專欄由徠卡測量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦)