于 澎，桑奪坤，王青山

(1. 遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽(yáng) 110034； 2. 徠卡測(cè)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(cè)量新技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)欄

精密星歷解算POS輔助下ADS80相機(jī)在1∶500測(cè)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(yáng) 110034； 2. 徠卡測(cè)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(cè)量系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中，使用精密單點(diǎn)定位技術(shù)解算GNSS+IMU數(shù)據(jù)的精度，同時(shí)通過(guò)項(xiàng)目試驗(yàn)驗(yàn)證了精密單點(diǎn)定位技術(shù)解算的GNSS+IMU數(shù)據(jù)，在后期的空中三角測(cè)量平差之后，能夠滿(mǎn)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(jī)；精密星歷；POS

ADS80推掃式相機(jī)由瑞士徠卡公司生產(chǎn)，是世界先進(jìn)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(diǎn)定位。隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的不斷發(fā)展，精密單點(diǎn)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(cè)作業(yè)。本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)，闡述了ADS80航攝儀使用精密單點(diǎn)定位技術(shù)制作1∶500大比例尺地形圖測(cè)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(jī)，幅寬為12 000像元，具有彩色和全色波段，可同時(shí)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(wú)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(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行定位定向，能夠滿(mǎn)足大比例尺測(cè)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(jiàn)表1。

表1 ADS80主要技術(shù)參數(shù)

二、項(xiàng)目流程

圖1闡述了ADS80航測(cè)測(cè)圖項(xiàng)目的流程。

三、項(xiàng)目案例

1. 測(cè)區(qū)概況說(shuō)明

攝區(qū)位于遼寧省北部，松遼平原中段，覆蓋了整個(gè)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(diǎn)高度為337 m，最低點(diǎn)高度為60 m。共37條航線(xiàn)，總計(jì)飛行3個(gè)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(xiàng)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(diǎn)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(cè)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(jí)影像進(jìn)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(jìn)行GNSS數(shù)據(jù)的事后解算，在解算的同時(shí)，使用Kalman濾波算法進(jìn)行IMU數(shù)據(jù)的融合。在解算過(guò)程中，由于無(wú)法對(duì)實(shí)際的航跡進(jìn)行真實(shí)值的測(cè)量，因此軟件使用相對(duì)精度進(jìn)行POS精度的評(píng)定。

Position Separation 指標(biāo)：在GNSS+IMU數(shù)據(jù)解算時(shí)，執(zhí)行前向和后向雙向解算，計(jì)算出2個(gè)飛行軌跡，由于起算點(diǎn)的不同，實(shí)際解算出的2個(gè)軌跡會(huì)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(gè)軌跡之間的差值，本次使用的3個(gè)架次數(shù)據(jù)，Position Separation指標(biāo)的數(shù)值都在5 cm以?xún)?nèi)，滿(mǎn)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(cè)量精度控制

航攝加密區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)了25個(gè)定向點(diǎn)和8個(gè)檢查點(diǎn)?？罩腥菧y(cè)量加密報(bào)告分析見(jiàn)表2。

表2 空中三角測(cè)量精度統(tǒng)計(jì) m

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

(3) 立體測(cè)圖精度檢查

將糾正后的L1級(jí)影像導(dǎo)入航天遠(yuǎn)景MapMatrix，量測(cè)檢查點(diǎn)，對(duì)比檢查點(diǎn)實(shí)測(cè)值與立體測(cè)圖測(cè)量值的殘差X、Y、Z。其精度見(jiàn)表3。

表3 MapMatrix中檢查點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì) m

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)精密單點(diǎn)定位技術(shù)解算ADS80相機(jī)的GNSS+IMU數(shù)據(jù)，在初始POS精度滿(mǎn)足徠卡公司要求指標(biāo)的前提下，通過(guò)控制點(diǎn)進(jìn)行了空中三角測(cè)量，通過(guò)立體測(cè)圖軟件對(duì)檢查點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)測(cè)，其平面中誤差、高程中誤差均滿(mǎn)足1∶500成圖規(guī)范要求，從而驗(yàn)證了精密星歷解算的初始POS可應(yīng)用于1∶500大比例尺測(cè)圖。

(本專(zhuān)欄由徠卡測(cè)量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦)