張鑫鑫,王冬,胡珂,孟浩東(天津市測繪院,天津 300381)

基于A3航攝儀SLF影像進(jìn)行立體測圖精度探討

張鑫鑫?,王冬,胡珂,孟浩東
(天津市測繪院,天津 300381)

摘 要:傳統(tǒng)的立體測圖都是基于航向測圖,A3獲取的SLF影像打破了傳統(tǒng)單一測圖模式,使得旁向也可進(jìn)行立體測圖。本文以A3航攝儀獲取的天津市津南區(qū)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),主要研究基于A3 SLF影像進(jìn)行航向、旁向立體測圖流程,并對航向、旁向立體測圖精度進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:SLF；立體測圖；A3航攝儀

1　引 言

A3數(shù)字航攝系統(tǒng)是由以色列Visionmap公司研發(fā),在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)俜浅Ｐ碌暮娇諗z影設(shè)備,其獲取的超大相幅影像(SLF)服務(wù)于測繪產(chǎn)品的生產(chǎn)在國外應(yīng)用較多,國內(nèi)基本尚無應(yīng)用。

由于A3相機獲取的影像是超寬幅的SLF影像,目前,國內(nèi)軟件大多數(shù)都是基于航向測圖,只有極少部分公司軟件如VirtuoZo、Mapmatrix具有對A3相機SLF影像進(jìn)行旁向測圖的能力,大多數(shù)軟件無法進(jìn)行旁向測圖。因此,研究A3航攝儀SLF影像進(jìn)行立體測圖很有必要。本文研究的主要內(nèi)容包括:基于A3航攝儀SLF進(jìn)行航向、旁向立體測圖流程,航向、旁向立體測圖精度以及立體測圖所存在的問題。

2　立體測圖軟件介紹

國外旁向測圖發(fā)展很快,技術(shù)相對較為成熟,國外具有旁向測圖功能的軟件較多,軟件名稱及所屬公司如表1所示:

國外旁向測圖軟件表 表1

由于國外絕大多數(shù)公司軟件不對中國出口,國內(nèi)處理SLF影像的測圖軟件不夠成熟,經(jīng)過前期的綜合實驗和比較,我們選用PHOTOMOD軟件對A3相機SLF影像進(jìn)行旁向、航向立體測圖。

3　基于SLF影像進(jìn)行立體測圖

3．1立體測圖空三介紹

使用A3航攝系統(tǒng)后處理軟件Lightspeed對測圖區(qū)域進(jìn)行空三處理,輸出帶有空三信息的SLF影像,然后將這些具有空三信息的SLF影像導(dǎo)入PHOTOMOD中進(jìn)行模型的恢復(fù)。

3．2立體測圖區(qū)域范圍及技術(shù)參數(shù)

測圖區(qū)域位于天津市津南區(qū)中部,地形類別為平地,面積共計358．15 km2,共飛行6條航線,352張超大相幅影像(SLF),數(shù)據(jù)總量為1．03T,控制點總數(shù)共計41個?？刂泣c名如表2所示:

控制點列表 表2

津南區(qū)測圖范圍及控制點分布如圖1所示,航攝技術(shù)參數(shù)如表3所示:

圖1　津南區(qū)測圖范圍及控制點分布圖

測圖區(qū)域航攝技術(shù)參數(shù)表 表3

3．3立體測圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及精度要求

(1)為了保證測圖的方便快捷捷及良好的數(shù)據(jù)交互,坐標(biāo)系統(tǒng)不采用國家或地方坐標(biāo)系,而是采用WGS84大地坐標(biāo)系統(tǒng),地圖投影采用UTM投影。高程基準(zhǔn)采用WGS84大地高。

(2)精度要求滿足1∶2 000比例尺DLG生產(chǎn),平地地物點對附近野外控制點的平面位置中誤差不應(yīng)大于圖上0．6 mm,即實地1．2 m。平地地物點對附近野外控制點的高程中誤差不應(yīng)大于0．4 m。

3．4立體測圖實驗方案

(1)采用旁向測圖模式,選用航帶間的立體像對進(jìn)行測圖。利用PHOTOMOD軟件功能自動選擇模型清晰,構(gòu)模條件好的立體像對進(jìn)行量測,人工采集量測點與檢查點真實值比較,進(jìn)行精度統(tǒng)計。

(2)采用航向測圖模式,選用航帶內(nèi)的立體像對進(jìn)行測圖。利用PHOTOMOD軟件功能自動選擇模型清晰,量測點盡量位于模型中間三分之一區(qū)域的立體像對,人工采集量測點與檢查點真實值比較,進(jìn)行精度統(tǒng)計。

3．5立體測圖數(shù)據(jù)處理流程

圖2　旁向、航向立體測圖數(shù)據(jù)處理流程圖

4　SLF立體測圖成果及精度分析

4．1立體測圖成果

旁向、航向立體測圖所量測數(shù)據(jù)及精度如表4所示:

立體測圖精度 表4

4．2立體測圖精度分析

(1)從航向立體像對測圖和旁向立體像對測圖結(jié)果中可以看到,航向立體像對測圖及旁向立體像對測圖精度基本一致,平面位置中誤差滿足1∶2 000 DLG生產(chǎn)規(guī)范要求,高程位置中誤差滿足1∶2 000 DLG生產(chǎn)規(guī)范要求。

(2)旁向采集最大點誤差達(dá)到0．454 m,航向采集最大點誤差達(dá)到0．478 m,存在影像模糊,人為采集等造成的誤差。

(3)平面位置采集誤差要普遍比高程采集誤差好,原因在于平面位置光標(biāo)易于切準(zhǔn),高程位置不易切準(zhǔn)。

5　基于SLF影像進(jìn)行立體測圖存在的問題

(1)房屋倒向不一樣。一般獲取影像的飛行方向呈S型飛行,所以旁向兩條航帶飛行方向不一樣,獲取影像上的地物倒向不一致(高層建筑物最為明顯),造成立體像對采集時有視覺差現(xiàn)象。

(2)同一地物大小不一致現(xiàn)象。由于A3影像是超寬幅SLF影像,拼接后影像兩端地物離投影中心比較遠(yuǎn),造成影像兩段與中間地物分辨率不同,越靠影像邊緣部分分辨率越小,地物也就越小。旁向兩張影像的重疊區(qū)域形成立體模型時,左邊影像上的房屋位置位于左影像的中心位置,右邊影像的同一個房屋位置位于右影像的邊緣位置,由于同一地物分別位于兩張影像的不同位置,兩個不同位置的分辨率不盡相同,造成同一地物在立體環(huán)境下大小不一致現(xiàn)象,特別是對處于影像邊緣位置的高層建筑物,造成立體觀測采集較為困難。

(3)由于航向測圖基高比小,在立體環(huán)境中觀測困難。尤其是對于高程較低的地物,作業(yè)員不易準(zhǔn)確切中高程,影響航向測圖高程精度。

6　總 結(jié)

SLF超大相幅影像掃描面積大,同一地物可以在多張影像上出現(xiàn),對于一張像片上有遮擋、模糊的地物完全可以用其他像片代替,方便立體觀測與模型構(gòu)建。經(jīng)過實驗,發(fā)現(xiàn)旁向測圖精度稍優(yōu)于航向測圖精度,A3獲取的SLF影像可同時進(jìn)行航向及旁向立體測圖。

參考文獻(xiàn)

[1] 嚴(yán)明,李燕燕．A3數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)概述[J]．科技資訊,2013,11:37～40．

[2] 蔣春華．利用A3數(shù)碼航攝儀進(jìn)行復(fù)雜地形控制點布設(shè)的研究[J]．測繪通報,2015(5):84～86．

[3] 蘇永奇．基于A3系統(tǒng)的正射影像生產(chǎn)流程研究[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2015,20:36．

[4] 周樹旺．A3無控制點獲取高精度結(jié)果的原理和方法研究[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2014,24:24～27．

[5] 賈會玲,劉利成．基于A3數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)的城市信息化新技術(shù)[A]．中國城市規(guī)劃學(xué)會．城市時代,協(xié)同規(guī)劃——2013中國城市規(guī)劃年會論文集(13-規(guī)劃信息化與新技術(shù))[C]．中國城市規(guī)劃學(xué)會,2013:11．

[6] 李健,劉先林,劉鳳德等．SWDC-4大面陣數(shù)碼航空相機拼接模型與立體測圖精度分析[J]．測繪科學(xué),2008(2): 104～106,120．

[7] 李微娜,蒙曉峰．立體測圖生產(chǎn)實踐[J]．測繪標(biāo)準(zhǔn)化, 2013(2):41～43．

[8] 張韶華．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量數(shù)據(jù)獲取、管理和應(yīng)用集成系統(tǒng)的研究[D]．鄭州:中國人民解放軍信息工程大學(xué),2003．

Stereo Mapping Based on A3 SLF Image

Zhang Xinxin,Wang Dong,Hu Ke,Meng Haodong
(Tianjin Institute of Surveying and Mapping,Tianjin 300381,China)

Abstract:Traditional stereo mapping are based on the course mapping,the SLF images from A3 have broken the traditional single mapping mode,making the lateral stereo mapping can be performed．The essential data is about jinnan which is a district of Tianjin,this paper researches the stereo mapping process about the course and side mapping,after that,we analyze the accuracy about stereo mapping．

Key words:SLF;stereo mapping;A3 aerial camera

文章編號:1672-8262(2015)05-83-03中圖分類號:P231．1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

收稿日期:?2015—07—01

作者簡介:張鑫鑫(1986—),男,工程師,研究方向:RS、三維城市模型數(shù)據(jù)加工與處理。

基金項目:國家測繪地理信息局2014年度測繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(201412012)