駐馬店市公路管理局 劉成寬

中公交通咨詢河南有限公司 曹永遠(yuǎn)

ADS40在高速公路大比例尺地形圖測繪工程中的應(yīng)用
——以新（鄭）少（林寺）高速公路為例

駐馬店市公路管理局 劉成寬

中公交通咨詢河南有限公司 曹永遠(yuǎn)

ADS40（三線陣推掃式數(shù)字航攝像機(jī)）是當(dāng)前最先進(jìn)的攝影測量系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)采用了三線陣CCD（電荷耦合原件）傳感器技術(shù)，綜合使用了GPS接收機(jī)和慣性測量裝置（IMU），可以提供全色、真彩色、近紅外數(shù)字影像等多種類型的影像數(shù)據(jù)，因此被廣泛應(yīng)用于公路工程建設(shè)中。本文，筆者以新（鄭）少（林寺）高速公路為例，對ADS40在該工程中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單介紹。

一、ADS40系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

⒈外業(yè)部分。

（1）ADS40航空攝影。此次航攝測區(qū)位于河南中部重丘陵地帶，呈帶狀分布，地形條件復(fù)雜，沖溝密布，植被豐富，攝區(qū)航線為東西航向，測區(qū)飛行長度約50 km。決定利用與ADS40航攝儀相配套的FPES設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，測區(qū)共設(shè)計(jì)4條飛行航線。根據(jù)飛行要求和天氣狀況，飛行1個(gè)架次完成航攝任務(wù)，地面分辨率0.10 m。此次航攝采用與地面基準(zhǔn)站配合的作業(yè)方式，基準(zhǔn)站架設(shè)在測區(qū)中部,選取1個(gè)已知D級GPS控制點(diǎn)，采用1臺天寶5700雙頻GPS接收機(jī)架設(shè)在GPS控制點(diǎn)上。基準(zhǔn)點(diǎn)位距離測區(qū)邊緣不超過30 km，并位于基站站址開闊處，附近無電波干擾。同時(shí)，觀測條件和技術(shù)參數(shù)還應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)規(guī)程。

（2）像控點(diǎn)布設(shè)及測量。測區(qū)像控點(diǎn)沿首尾航線端和中心布設(shè)，測區(qū)50 km共布設(shè)9個(gè)像控點(diǎn)。像控點(diǎn)均在室內(nèi)，并按照規(guī)范要求和像片條件進(jìn)行初選，像控點(diǎn)的位置均選在在各相鄰航線的影像上清晰可見的明顯地物點(diǎn)上，9個(gè)像控點(diǎn)均進(jìn)行實(shí)地選點(diǎn)、刺點(diǎn)。像控點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)的聯(lián)測采用HNCORS系統(tǒng)測設(shè)。

⒉內(nèi)業(yè)部分。

（1）空中三角測量部分。ADS40內(nèi)業(yè)解算采用Gpro+Orima軟件。航飛結(jié)束后，記錄同步基站GPS觀測數(shù)據(jù)、機(jī)載GPS和IMU數(shù)據(jù)及航攝時(shí)間并進(jìn)行解算，以獲得投影中心精確的空間位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)。將測區(qū)劃為一個(gè)加密單元，采用IMU/DGPS輔助空中三角測量技術(shù)，通過地面基站對數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，空中三角測量數(shù)據(jù)處理精度及各種限差均滿足技術(shù)要求。將外業(yè)聯(lián)測的像控點(diǎn)作為檢測點(diǎn)，空中三角測量完成檢核后，輸出L1級影像、Odf（影像定向）文件、SUP（頭）文件、Cam（相機(jī)）文件、ads（影像頭）文件，包括程序要讀入的影像名稱）。

（2）測圖部分。經(jīng)過航飛單位的空中三角測量解算之后的ADS40一級影像數(shù)據(jù)，利用適普Virtuozo ADS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括定向和測圖兩大部分。定向部分包括建立工程、設(shè)置產(chǎn)品坐標(biāo)系統(tǒng)、設(shè)置平面轉(zhuǎn)換7參數(shù)、設(shè)置高程異常改正模型、裁切模型等步驟；測圖部分包括分發(fā)給作業(yè)員分幅模型、直接調(diào)入測圖軟件模塊測圖等步驟。

（3）平面坐標(biāo)和高程轉(zhuǎn)換。由于ADS40系統(tǒng)航攝數(shù)據(jù)的空中三角測量是在WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行平差計(jì)算，要滿足工程實(shí)際應(yīng)用要求，需要做平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是利用測區(qū)已搜集到的D級點(diǎn)2套成果（WGS84坐標(biāo)和獨(dú)立坐標(biāo)系各1套），采用布爾莎7參數(shù)模型，進(jìn)行平面坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換；高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是對測區(qū)分布均勻的D級GPS控制點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)擬合，即選取一定數(shù)量的D級GPS點(diǎn)（測區(qū)選定8個(gè)D級GPS點(diǎn)）按二次曲面擬合公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

二、精度檢測

1.平面檢測精度。隨機(jī)在作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)選定2段5 km內(nèi)業(yè)采集的數(shù)據(jù)符號圖作為平面檢測樣圖，儀器選用全站儀，并架設(shè)在已知圖根控制點(diǎn)上。每公里圖幅均勻范圍內(nèi)，選取35個(gè)內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)目標(biāo)點(diǎn)為樣本點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。平面檢測統(tǒng)計(jì)精度見表1。

表1 平面檢測統(tǒng)計(jì)精度

2.高程檢測精度。隨機(jī)在作業(yè)區(qū)選定2段5 m內(nèi)業(yè)采集的數(shù)據(jù)符號圖作為高程檢測樣圖。選用GPS Trimble5800儀器進(jìn)行檢測。在圖幅均勻范圍內(nèi)，選取30個(gè)內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)目標(biāo)點(diǎn)為樣本點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；目標(biāo)點(diǎn)選取在硬化路面、易判繪的地面和非鋪狀地面上。高程檢測精度見表2。

表2 高程檢測精度

3.檢測結(jié)果。通過野外檢測、內(nèi)業(yè)計(jì)算分析、比較，ADS40數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)生產(chǎn)的大比例尺地形圖產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量較好,平面和內(nèi)業(yè)測設(shè)高程成果符合城市大比例尺測繪地形圖精度要求，達(dá)到技術(shù)規(guī)范指標(biāo)。

三、結(jié)論

1.在地形復(fù)雜困難地區(qū)采用ADS40進(jìn)行大比例尺的地形圖測繪，顯著減少了外業(yè)像片控制點(diǎn)，且達(dá)到同類精度標(biāo)準(zhǔn)。

2.利用前視、底視、后視，合理組合模型、查漏補(bǔ)缺，從而使內(nèi)業(yè)測量的地物較為全面，大大減少了外業(yè)補(bǔ)測的工作量。

3.在各工序滿足條件的前提下，航測內(nèi)業(yè)測設(shè)平面和高程能夠滿足精度要求，減少了外業(yè)測設(shè)點(diǎn)的任務(wù)量。

4.ADS40數(shù)據(jù)通用性較強(qiáng)，與國內(nèi)外通用軟件兼容。