基于MapMatrix系统的ADS80数字航测成图

答 星，吴克友，朱传勇，文 琳

（1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022）

基于MapMatrix系统的ADS80数字航测成图

答 星1，吴克友1，朱传勇1，文 琳1

（1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022）

以武汉市江夏区1∶2 000数字航测成图项目为例，探讨了利用ADS80三线阵数码航空影像进行数字航测成图的优势。结合MapMatrix系统强大的立体采集模块，设计了一套切实高效的数据采集生产流程。通过外业精度核查，成图平面与高程精度均满足城市测量规范要求。

ADS80；数字摄影测量；MapMatrix

ADS80航摄传感器凭借其高精度的全球定位系统、惯性导航定位系统（IMU），能够大幅缩短航片扫描和空三加密的时间，一次航飞便能获取整条航线的前视（27°）、下视（0°）、后视（14°）地面立体影像；能够最大限度地减少外业控制，并提供接近1∶1的基高比（前后视41°交会角），弥补了以往框幅式像对立体采集中高程精度不足的缺陷。

以武汉市测绘研究院（以下简称“我院”）2011年组织承接的武汉市江夏区1∶2 000数字地形图测制任务中成图面积为26 km2的区域作为本次生产测试的数据。该区域以丘陵地貌为主，局部辅以山地地形，是我院首次采用徕卡ADS80三线阵传感器数码影像实现DLG的立体采集及编辑成图工作。本文借助MapMatrix全数字摄影测量系统进行ADS80数字影像的立体采集，总结出了一条高效实用的生产技术流程。

1 项目情况和使用软件

ADS80数码航摄仪是2008年由德国航天中心与瑞士徕卡公司共同研发的最新型三线阵推扫式数字航空相机[1]。该航摄仪最大的优势是无需在实地布设大量地面像控点，可通过高精度的定向系统（POS）获取相机的位置参数及外方位元素，利用高效的后处理软件Gpro实现数据快速下载与检查、快速同名点查找、自动剔除错点，能在少量人工干预的情况下实现快速空三加密，从而完成航空影像的空间地理定位。ADS80采用推扫式成像原理，线阵CCD获取的每一条扫描行与被摄物体间具有严格的中心投影关系。由于影像处理和恢复立体模型方式不同，因此需要兼容ADS传感器处理模块的摄影测量系统才能完成立体测图工作[2]。

MapMatrix系统是基于航空、卫星遥感、外业等数据进行多源空间信息综合处理的平台。通过其增加的ADS40模块能够支持目前绝大多数传感器影像的立体采集，如传统框幅式相机RC10、数码影像DMC/ UCD、线阵传感器ADS40/80和卫星传感器IKONOS/ QUICKBIRD等。MapMatrix 采用独有的海量影像漫游技术，使得2～4 G 数据量的ADS影像通过分块调度、缓存显示的方式，在不增加用户硬件投资的情况下达到实时漫游的要求。为解决ADS影像按照常规中心投影方式处理而造成立体影像的上下视差问题， MapMatrix采用原始影像物方漫游方式，即直接利用各条航线的ODF参数物方驱动立体影像漫游，采用严格的迭代-校验法完成 ADS40 前方交会、后方交会，即使在影像边缘也能有效消除漫游影像时的上下视差影响[3]。

2 DLG数据生产流程及精度要求

2.1 生产流程

本次航摄资料是2011年航飞完成的地面分辨率为0．2 m的ADS80数码航空影像，测区由4条航带覆盖。本项目采用如下技术路线：以测区已有的1∶10 000地形图为生产设计和计划参考依据，ADS80数码影像数据需先通过IPAS软件对空中IMU、GPS数据进行数据预处理，并解算得到飞机（相机）的位置和姿态数据。结合外业像控成果资料采用Pixel Factory像素工厂Bundle模块进行空中三角测量，通过对自动连接点的逐级剔出，输出改正后的ODF文件，供DLG采集使用。在Gpro软件中引入空三平差所获得的精确外方位元素,对L0级影像作定向定位纠正,得到 WGS84 坐标系统下的L1级影像,然后利用 MapMatrix 完成本地坐标系统转换及恢复立体模型采集等工序[4,5]。1∶2 000 地形图航测成图采用“先内后外”模式，即先利用MapMatrix系统进行航测数字化立体三维判绘采集，再对航测线划原图进行外业补测、调绘，通过外业实地检查补测地形图高程注记点，最终进行编辑成图及建库数据处理，如图1所示。

图1 生产技术流程图

2.2 ADS80定向精度要求

利用ADS80随机GPS解算软件WAYPOINT对机载GPS数据进行解算，结合GPS 3P技术和我院卫星连续定位观测基准站数据，采用精密星历差分技术解算飞行GPS数据，并获得GPS WGS84坐标成果。GPS解算精度应满足表1规定。

表1 Gps观测要求及精度指标表

利用IPAS软件对机载IMU数据进行计算，得出相机在空中的姿态改正数据，然后将成果与GPS数据融合，得出对数据模型的地理坐标及姿态改正数据成果。该成果精度应满足表2规定。

表2 飞行姿态改正数据精度指标表

经水平纠正后的影像，均应满足《城市测量规范》要求，包括相对定向中的标准点残余上下视差、检查点残余上下视差，以及绝对定向中的定向点残余误差、加密点平面中误差和高程中误差等要求，部分指标如表3所示。

表3 加密点精度指标表/m

3 生产过程

3.1 ADS80数据创建立体模型方法

ADS80影像的建模无需进行内定向、相对定向、绝对定向及核线重采样等，只需在建立MapMatrix时指定相机参数(*．cam)、影像头文件（*．sup）、金字塔影像（*．tif）和姿态定向参数（*．odf）。由于ADS80的L1级影像是在WGS84大地坐标系统下获取的，因而处理前需通过坐标系统转换得到北京54坐标系或地方独立坐标系的平面坐标，并利用大地水准面精化模型换算至国家85高程[6]。利用我院已有的江夏区坐标转换七参数和武汉市城市似大地水准面精化模型，将坐标投影转换至所需坐标系下，通过测区内已有的像控点检核，模型定向精度满足测图要求。若无转换参数，还可在MapMatrix系统中分别输入WGS84和北京54坐标系统下同一组控制点坐标，然后采用12参数仿射拟合，计算出转换七参数。由于ADS80像元分辨率高达6．5 μm，因而在前后视交会角达到41°的立体环境下，还可通过放大数倍得到清晰的影像质量，从而提高高程采集的精度。经似大地水准面精化模型改正后的高程精度与单纯使用七参数转换的高程差最大可达10 cm，可见区域似大地水准面对高程精度至关重要[7]。

3.2 立体测编模块的高效编辑功能

本次工程的立体测编采用MapMatrix软件的FeatureMatrix模块，其采编一体化的操作方式及属性符号化的便捷导入导出，极大地提升了测图效率。高程对接、曲线平滑、抽稀、矢量裁切等采集工具，极大地方便了立体三维数据的编辑。其类似CAD的二三维捕捉，可以解决线状地物的拓扑严密性问题（房屋边界编辑、池塘闭合等），减少了后续编图工作量。作业员能在立体三维界面直接对采集和编辑错误做自动检查和定位，无需用第三方软件进行矢量核查。其高精度的影像显示技术，解决了传统数字采集设备放大后立体影像发虚的问题，同时还支持原始影像测图，无需在采集前做核线重采样。其类似CAD的层管理模式，方便作业员定义新层、删除层并进行颜色、类型、属性的设置。因支持国家地图图式规范和国家军用地图图式及各种符号的可视化浏览、修改和定制，使得三维测图与符号化显示能实现所测即所得。在数据导入导出方面，FeatureMatrix支持 SHP、DXF、XYZ、XML 等多种格式，使测图成果与后续处理无缝链接，通过我院开发的层码、符号自动转换插件，消除了不同测编平台之间的二义性。

4 精度检查结果

本次全幅检查内业图面数据26幅，航测采集优质产品7幅，占27%，剩余73%均为良级品；外业精度核查则利用我院WHCORS卫星连续定位系统进行RTK外业数据高程点采集、调绘及编辑，平均每幅图高程检查点40余个、平面精度检查20余项，依次包含房角、田埂、电杆、房屋边长、坎上坎下等特征区域，利用了测区内已有的C级和D级GPS控制点作为外业补测的RTK检核点，起测和收测时均进行精度限差检核。编辑入库优质产品共计15幅，占58%，剩余42%均为良级品。如表4所示。从精度上看，ADS80影像立体测图的平面精度远远优于精度指标，内业采集的高程精度优于允许限差。由此证明，ADS80影像内业采集高程精度优于以往框幅式影像，可减少外业补测高程点的作业时间，提高成图效率。

表4 精度统计结果表

[1] 王海涛，武吉军．徕卡ADS40/ADS80数字航空摄影测量系统[J]．测绘通报，2009(10):73-74

[2] 王清丽，薛文星．基于ADS40立体影像的1∶2 000地形图测图的技术特点[J]．测绘标准化,2008，24(2)：31-33

[3] 航天远景公司． MapMatrix 多源空间信息综合处理平台用户手册[Z]．2007

[4] 周军元,高凌．ADS40 数据处理方法[J]． 地理空间信息,2011,9(5):39-40

[5] 胡文元．基于ADS40的数字摄影测量生产体系研究与应用[J]．测绘通报,2009(1):37-39

[6] 杨卫军，林鸿．ADS40数字摄影测量中的DLG数据坐标转换[J]．地理空间信息，2011,9(3):76-79

[7] 陈弘奕．ADS40数字航空摄影测量技术中坐标系统转换和大地水准面精化成果的应用研究[J]．测绘通报,2007(12):66-67

P231.5

B

1672-4623（2014）01-0126-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.01.043

答星，工程师，主要从事数字影像生产与开发应用工作。

2012-07-16。