航空摄影测量的技术流程

航空摄影测量的技术流程2009年10月传统彩色胶片相机技术路线………作业流程…………………主要工作内容……………技术依据…………………测区概况…………………成图规格…………………航空摄影…………………ADS40是由全球着名的摄影测量公司徕卡公司开发的线阵列推扫式摄影系统，它高度集成了高精度全球定位系统(GPS)和惯性测量单元(IMU),其中高精度全球定位系统与地面基站GPS或精密星历数据联合解算后能够以2HZ频率提供高精度绝对坐标，具有长时低频高精度特点；惯性测量单元能够以200HZ频率记录航摄仪相对位置和高精度姿态数据，具有短时高频高精度的特点，两者紧密集成能够有效补偿彼此的系统误差，利用ADS40进行航空摄影，可以为每条扫描线产生准确的外方位元素。而利用摄影测量技术成图的关键技术是如何获取精确的影像外方位元素以恢复摄影时的立体率、多光谱数字航摄影像，另一方面能够获取每一条扫描影像的外方位元素，这样在影像后处理过程中只需结合精密卫星星历或GPS同步观测数据就能够得到准确的外方位元素，从而恢复整条航带摄影时的立体构像；空三加密处理时只需要在加密分区四角和中心加测像片控制点就可以保证影像空三加密精度，大大减少外业像控点数量，同时ADS40基高比较大，高程量测精度高，也可以成倍地减少外业高程控制点测量工作，有效缩短成图周期。4首先，根据合同要求收集测区必要的控制，地形图分幅图名，市行交通干线等资料以及航空摄影空域申请资料，再根据空域申请资料办理航空摄影批文及调机手续；其次，按甲方确定的重叠度要求，采用ADS40数码航空摄影系统对嘉鱼市全境实施影像地面分辨率为15厘米的航空摄影。在摄影同时POS按不同频率记录航摄仪的位置和姿态数据，将此数据与两个以上GPS基站同步观测数据或同步精密星历数据联合再次，在完成测区航空摄影及后处理解算后，根据POS辅助空三的像控要求，对在进行像片控制测量的同时，利用ADS40配套的GPro系统构建项目工程，下载数据，联合GPS同步观测记录或精密星历数据对POS数据进行联合解算，获取每套扫分区，制作像控片实施像控测量，利用Orima软件完成空三加密，在空三加密精度满足规范要求后利用LPS或我公司自主开发的全数字摄影测量工作站采集和编辑地形特征点、特征线和高程数据，构TIN和质检，生成DEM数据；同时利用自主研发的匀光软件Geodoging对L1级像片进行匀光；利用DEM数据对匀光后的影像进行正射纠正，勾绘航带拼接线完成影像拼接，按成果分幅和挂图要求完成裁图，再次利用LPS或公司自主开发的全数字摄影测量工作站进行数据生产，制作数字线划图。航摄外业采用数码相机DMC对全摄区进行数码航空摄影。除航空摄影工作外，成图部分采用航测法与全野外实测相结合的作业方法进行。航测法是指先航摄并采用先进的全数字摄影测量系统进行DLG数据生产；再通过全野外实测法利用先进的实时RTKGPS测量定位以及全站仪对新增地物和立体模型不清晰地物以及高程注记点等进行全野外实测形成DLG数据。即航空摄影、基础控制测量、像片控制测量、空三加密工作结束后在MicroStation制图软件平台上利用美国Intergraph公司的SSK全数字摄影测量工作站进行全要素数据采集，并按制定好的线型库、符号库对全要素地形图进行初编、回放。全野外实测隐蔽地物工作底图，外业利用初编回放的全要素工作底图(DLG线划图)进行全要素野外调绘，并对隐蔽和新增地物如房屋、地名、城市设施等进行全野外采集，同时为了保证高程精度应全野外实测铺装路面和平坦区域内的高程注记点，然后依此为基础在MicroStation制图软件平台或对采集获取的DGN数据进行数据转换，在AutoCAD2000软件平台上进行DLG数据精编，并按本工程执行的相关技术标准对1:2000矢量地形图数据标准要求进行分层、分色、附加相应属性代码等。编辑结束后再回放线划地形图进行野外全面巡视检查与精度检测并进行修改，以确保DLG图形数据的正确性和数学精度。航摄外业采用常规相机RC30使用彩色胶片对全摄区进行航空摄影。除航空摄影工作外，成图部分采用航测法与全野外实测相结合的作业方法进行。1、获取嘉鱼市市域范围内约1000平方公里(预计约1300平方公里)真彩色数码2、嘉鱼市市域范围内约1000平方公里1:2000数字高程模型(DEM)生产。3、嘉鱼市市域范围内约1000平方公里1:2000数字正射影像图(DOM)生产。4、嘉鱼市市域范围内约1000平方公里1:2000数字线划图(DLG)生产。序号标准名称1《全球定位系统城市测量技术规程》2《航空摄影技术设计规范》34《数字测绘产品检查验收规定和质量评定标准》5地球空间数据交换格式61:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范GB1596—19957国家测绘局《GPS辅助航空摄影技术规定(试行)》8国家三、四等水准测量规范9数字测绘产品质量要求第1部分：数字线划地形图，数字高程模型质量要求《1:500、1:1000、1:2000地形图航空测量外业规《1:500,1:1000,1:2000比例尺地形图航空摄影《1:5001:10001:2000地形图图式》GB/T7929-1995《1:500、1:1000:1:500地形图航空摄影测量内业《测绘产品检查验收规定》《测绘产品质量评定标准》武汉接壤，离武汉仅80公里，南近洞庭岳阳，东邻京广铁路、京珠高速公路和107国道，西与荆州洪湖隔江相望。县境地形狭长，全境长85公里，宽—公里，总面积1017平方公里，其中陆地面积712平方公里，水域面积305平方公里。温C°,极端最高气温C°。无霜期初日3月13—16日，终日11月16—28日，全年无霜降慢、早春回温快，农业界限温度(稳定通过5C°的持续期)平均初日在2月27日，终日在12月10日，具有一些既不同于南方，也不同于北方的气候特点。全市年均降水量为1370mm,主要特点是时空不匀，年际变化大，旱涝变幻异常。量大时达1812mm,量小时849mm,相差963mm。2-6月属偏涝季节，7-10月属偏旱季节。域。1)平面坐标系：采用1980年西安坐标系，3度分带，中央子午线为东经1142)高程基准：采用1985年国家高程基准；3)DOM成图比例尺1:2000;4)图幅分幅、图名及编号：影像图采用50cmX50cm正方形标准分幅，图幅号位名称；该机是小型涡轮单螺旋桨双翼飞机，最高升限3800米，最大巡航速度180公里/小时，最小地速可低于100公里/小时，飞机姿态保持由先进的GPS全球定位系2)航摄仪：该相机共由八个探测器(镜头)组像；四个角镜头构成RGB(红绿蓝)和彩红外四个波段影像，以与全色影像进行彩色合成，多光谱彩色合成影像的地面覆盖范围与全色影像覆盖范围完全相同。数据处理后可以得到几种不同类型的文件格式，即全色、彩色(RGB模式)和彩红外格式，这三种文件格式都是高分辨率(7860×13824)输出的。由于其结构采用了×8K面阵形式的中心投影，其摄影成果与光学航摄成果在应用上完全相同。该相机还具有自动像移补偿装置(FMC),这种全电子FMC和每像素12比特的辐射分辨率设计获得的影像质量大大优于胶片扫描影像，先进的全电子FMC技术、高精密度光学系统的结合，使得DMC最高可以达到4厘米的地面分辨率。同时该相机还配备了稳定的T-AS陀螺平台，它可以将飞机的俯仰、侧滚和旋偏等情况进行校正，先进的陀螺仪技术、动态控制组件技术、防震技术以及改良的垂直稳定技术都确保了该相机的数据在线存储性能尤为优越，当相机在高辐射分辨率(12bit)、四频段彩色模型工作状况下，DMC相机系统每秒得到一幅260M原始RAW图像。因此，控制电路需要一个特殊的高速数据传输和存储设计，它由三个基于PC完整的PCI总线并行操作，相机模块得到的图像数据，通过各自独立的光纤从CPU传送到可插拔的移动硬盘，每个硬盘的容量为280G,能提供带有三个并行的光纤通道的总容量为840G的存储能力。DMC一次运行能拍摄并存储2000张以上照片，这相当于传统相机3桶120米胶卷。另外，可移动硬盘在运行中可更换，这样又进一步提高了图像存储空间。该相机光学性能也很突出。光学镜头由世界着名的光学仪器公司卡尔蔡司为DMC特点。由于相机使用各自的镜头，全色波段和彩色波段镜头特性尽可能一致，这种设计使得多个较小的相机拍摄的带有重叠的图像的光学特性要比大孔径的单个镜头还要高。DMC选用的面阵CCD成像器件，具有高光学感受品质，它的像元尺寸是12平面的2个全色波段和1个绿色波段阵列构成了对地面的前视、下视和后视成像格局，所有目标在3个扫描条带分别记录，能直接生成3对立体像对；R、B和近红外波段阵Pos系统、GPS天线等部件组成(实物图如图所示)。由于DMC/ADS40数字航摄系统是由多个面阵/线阵的CCD探测器(镜头)组成(DMC用)/GPRO(ADS40用)软件配合高配置的服务器进行影像数据辐射和几何后4)影像数据输出设备保持一致；外，确保摄区边界覆盖不少于50%像幅，极个别的部分不少于30%像幅；4)基线保证：航向超出范围不少于2条基线；5)航高：摄影时同一航线上相邻像片的航高差不得大于30米；同一航线上最大航高与最小航高差不得大于50米；实际航高与设计航高之差不得大于5%;6)航线的弯曲度：航线弯曲度不大于3%;7)相邻分区之间，航向各自超出分区界限2条基线，旁向确保各自满幅；9)航片重叠度：像片航向重叠度设计一般为60%～65%,最大不超过75%,最小不少于56%,像片旁向重叠度设计一般为30%～35%,最小不少于13%;不小于30度。1DMC设计：3RC30设计：最高点高程暂定基准面最低点高程000焦距(m)最高点与基准面高差最低点与基准面高差航高(m)基准面Qy%%最高点Qy%%最低点Qy%%基准面Px%%最高点Px%%最低点Px%%基准面m(1:)最高点m(1:)最低点m(1:)照片分辨率最低点分辨率最高点分辨率基准面分辨率绝对航高基线航线间隔南北覆盖因子东西覆盖因子3条基线公里3条基线航线总数：航线总长度(km)总曝光数：像元航摄比例尺/设计GSD飞行高度曝光方式GPS定点曝光GPS定点曝光GPS定点曝光影像分辨率是否有惯导否否成像方式框幅式线阵推扫框幅式数据介质硬盘硬盘胶片+硬盘后处理系统要求和传统相机相同，无特殊要求LPS系统，或GeoOne无特殊要求基线长像片总数模型数量外业控制工作量按常规方法布设，工作量较大按加密分区，四角及中间适当布设少量控制点即可，工作量较少。按常规方法布设，工作量较大航线总长预计飞行小时预计架次数量333各相机的优势1对于天气质量的要求较宽松，ccd的12bit辐射分辨率及先进的后处理软件可以更清晰真实的还原地物的真实色2无需查看星历数据，GPS仅做为参考导航使用，甚至在完全失去GPS信号的情况下，依旧可以使用手动或固定时长的方式触发曝光。3全数字摄影测量，用于生产的影像分辨率和实际航摄的一4和传统相机成像原理一致，后续生产工作无特殊要求，可在现有得大多数后处理平台上进行生产。1对于天气质量的要求较宽松，ccd的12bit辐射分辨率及先进的后处理软件可以更清晰真实的还原地物的真实色2线阵推扫式成像，可以更高效的进行后续生产工作。3自带Pos系统，较少外业控制的工作量，更加快速的进行后续生产4100%航向重叠，无需考虑航向问题。1大像幅可以有效地节约航摄飞行时间，提高航摄效率。减少模型数量，提高数据生产效率。缺点1像幅较小，模型数量较多，增加外业和后续生产工作量。1星历质量对飞行时间有一定限制。航摄过程要注意考虑星历预报。2对飞行质量要求比较高，要避免坡度、卫星遮挡等问题。3单模型数据文件容量较大，多数传统的后处理平台无法支持，需要LPS等的支持。1对天气质量要求较高，可飞天气较少。2影像受扫描分辨率的影响，实际得到的影像分辨率较低。1)采用GPS按设计航迹坐标导航、实施定点曝光。2)航线按常规方法敷设，利用相机配套任务设计软件ISMP(DMC/RC30使用)、FPES(ADS40/RC30使用)对每个分区进行航线设计，确保摄区边界实际覆盖不少于像幅的50%(个别部分不少于30%)。在便于施测像片控制点及不影响内业正常加密时，旁向超出摄区边界线不少于像幅的13%,可视为合3)分区边界覆盖应满足分区间各自满幅的要求。4)旋偏角一般不大于12°,在确保航