韓丹 康冰鋒 魯翔

摘 要：VisionMap A3是集航空攝影和數(shù)據(jù)處理為一體完全自動(dòng)化的航空測(cè)繪系統(tǒng)。從該系統(tǒng)相機(jī)參數(shù)及數(shù)據(jù)處理流程分析，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目執(zhí)行結(jié)果，該系統(tǒng)具有高效的數(shù)據(jù)獲取，較少的像控布設(shè)，一體化航測(cè)的生產(chǎn)流程的作業(yè)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)精度檢驗(yàn)，生產(chǎn)出高精度的數(shù)據(jù)產(chǎn)品滿足農(nóng)村土地確權(quán)對(duì)工作底圖的要求，為農(nóng)村土地確權(quán)提供時(shí)效性強(qiáng)、分辨率高、信息豐富、高精度的工作底圖，確保確權(quán)發(fā)證工作高效進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：A3 航空攝影 土地確權(quán) 一體化生產(chǎn) 精度

中圖分類號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（b）-0019-03

Abstract：VisionMap A3 aerial Photogrammetry System is a fully automatic system with aerial photography and data process. We analyzed the system camera parameters、data processing flow and the actual project verification， the system was good at high efficiency acquisition， less GCP， integrated all the processes of production. These advantages lead to the high precision products. After quality inspection， the result showed it can meet the requirements of the land right verification works. It can provide maps with timeliness， high resolution， information-rich， high-precision， ensure to work efficiently of right verification and certification.

Key Words： A3；Aerophotography；Land rightverification；Systematic production；Accuracy

農(nóng)村土地調(diào)查的任務(wù)要求查清承包地塊的名稱、面積、四至、空間位置、土地用途等信息，并建設(shè)土地承包數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)，建立集影像、圖形、權(quán)屬為一體的農(nóng)村土地承包管理信息數(shù)據(jù)庫(kù)和管理信息系統(tǒng)[1]。

航空攝影測(cè)量技術(shù)為農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證工工作提供了便捷的手段，本文根據(jù)A3自動(dòng)化航空測(cè)繪和測(cè)圖系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合四川某山區(qū)土地確權(quán)項(xiàng)目，驗(yàn)證了A3在土地確權(quán)中的優(yōu)勢(shì)。

1 A3系統(tǒng)介紹

A3數(shù)字成像系統(tǒng)是以色列VisionMap公司新推出的一款長(zhǎng)焦距數(shù)字航攝系統(tǒng)，它包括一個(gè)顛覆傳統(tǒng)相機(jī)設(shè)計(jì)采用擺動(dòng)式掃描方式的寬幅航空數(shù)碼相機(jī)與地面自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（LightSpeed）。從數(shù)據(jù)獲取到數(shù)據(jù)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化過(guò)程，得到一系列產(chǎn)品。

1.1 相機(jī)優(yōu)勢(shì)

A3數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量相機(jī)比傳統(tǒng)的攝影測(cè)量相機(jī)有著更高效的數(shù)據(jù)獲取能力主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）旋轉(zhuǎn)步階框幅式的相機(jī)，相機(jī)擺幅超過(guò)100°，旁向重疊達(dá)到56%以上，影像重疊數(shù)目越大，前方交會(huì)的精度就越高；從平差理論來(lái)說(shuō)，就是多余觀測(cè)數(shù)越多，平差結(jié)果的精度和可靠性就越高。所有影像同時(shí)進(jìn)行前方交會(huì)，平面和高程方向的交會(huì)精度都會(huì)達(dá)到最高[2]，保證了攝影測(cè)量光束法區(qū)域平差的精度，使相連兩條航線的間距最大化。

（2）300mm的長(zhǎng)焦距保證在比較高的飛行高度下，能夠獲取高分辨率的數(shù)據(jù)。

根據(jù)航高計(jì)算公式[3]可以得出為獲取同等分辨率的數(shù)據(jù)，在像元尺寸相差不大的情況下，焦距越大，航高越高。

航高計(jì)算公式：

式（1）中：

H為攝影航高，單位為m；

f為鏡頭焦距，單位為mm；

a為像元尺寸，單位為mm；

GSD為地面分辨率，單位為m。

通過(guò)公式（1）和表格可以看出，在同一地區(qū)，為獲取相同分辨率數(shù)據(jù)，A3的大焦距使得它可以飛的更高，地面幅寬更大，獲取數(shù)據(jù)的效率越高，同時(shí)，在給定條件下A3飛行高度高，對(duì)于空域申請(qǐng)、飛行管控也較為有利。

（3）所有的Frame，包括垂直的和傾斜的，作為基本平差單元都參加光束法區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算，在全區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一進(jìn)行平差處理，解算出每張像片的外方位元素，然后按多片前方交會(huì)計(jì)算出加密點(diǎn)地面坐標(biāo)。

（4）相機(jī)并不需要任何外部穩(wěn)定設(shè)備，相機(jī)內(nèi)安裝了一個(gè)輕型精確運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)臋C(jī)械設(shè)備-通過(guò)安裝在設(shè)備內(nèi)部光學(xué)器件上可傾斜運(yùn)動(dòng)的小鏡子，完成了線性和角度的補(bǔ)償[4]，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)是為了補(bǔ)償相機(jī)的快速的旋轉(zhuǎn)速度，確保在快速飛行器中安裝使用。

1.2 數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì)

（1）地面處理系統(tǒng)和相機(jī)緊密的連在一起，自動(dòng)化程度很高，航飛數(shù)據(jù)下載后，運(yùn)行完數(shù)據(jù)預(yù)處理后，用戶指定成果數(shù)據(jù)和規(guī)格，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行空中三角測(cè)量、光束法區(qū)域網(wǎng)平差，空三處理過(guò)程是純粹的攝影測(cè)量算法[5]。

（2）較大的旁向重疊度以及A3特有的光束法區(qū)域網(wǎng)平差算法自動(dòng)處理計(jì)算，每張相片間上百萬(wàn)個(gè)連接點(diǎn)，所以僅需少量控制點(diǎn)就可以滿足成果精度要求。

（3）通過(guò)立體影像的全自動(dòng)影像匹配生成DSM，進(jìn)行人工濾波后生DEM和正射影像圖[6]。

（4）系統(tǒng)可以完成自校正，相機(jī)參數(shù)自動(dòng)計(jì)算，減少了由于日常維護(hù)所造成的停機(jī)所造成的損失。

2 工程概況

2.1 航攝數(shù)據(jù)獲取情況

自2014年01月03日至2014年01月18日總計(jì)飛行3個(gè)架次，采用塞斯納208飛機(jī)搭載A3相機(jī)作業(yè)，作業(yè)高度為3800m，合計(jì)獲取航攝面積1742km2。有效測(cè)區(qū)面積1382.32km?。完成有效面積占項(xiàng)目總要求面積的100%。地面分辨率0.08m，相對(duì)航高3243m，絕對(duì)航高3800m，航向重疊度73%，旁向重疊度60%，航線間隔為1100m。航攝數(shù)據(jù)獲取效率高。

2.2 像控布設(shè)情況

根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，本測(cè)區(qū)范圍均勻布設(shè)了16個(gè)控制點(diǎn)，平均86m2布設(shè)一個(gè)像控點(diǎn)。A3僅需少量的控制點(diǎn)就能達(dá)到國(guó)家測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)要求，與傳統(tǒng)航攝相比大大減少了內(nèi)業(yè)、外業(yè)的工作量，提高了工作效率，節(jié)約成本。

2.3 一體化生產(chǎn)DOM

通過(guò)A3系統(tǒng)自帶的光速地面處理系統(tǒng)（LightSpeed）完成數(shù)據(jù)預(yù)處理、色彩校正、空中三角測(cè)量及區(qū)域網(wǎng)平差、生產(chǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)、人工濾波、正射糾正、鑲嵌線自動(dòng)編輯、鑲嵌、裁切等工作。

2.3.1 預(yù)處理及空三

航飛數(shù)據(jù)下載后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓、色彩校正、航帶排序、刪除黑邊等預(yù)處理工作，為空三工作做好準(zhǔn)備。

本項(xiàng)目采用差分GPS加上控制點(diǎn)的方式（DGPS+GCP），利用多影像匹配自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)技術(shù)得到的影像連接點(diǎn)坐標(biāo)可用作原始觀測(cè)值，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的連接點(diǎn)參與區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算。同一個(gè)地物點(diǎn)在多達(dá)數(shù)十幅影像上響應(yīng)，自動(dòng)連接點(diǎn)匹配精度高[7]。再加上嚴(yán)密的光束法區(qū)域網(wǎng)整體平差方法，空三的整體精度得以保證。

自動(dòng)化空三處理完成后，使用均勻分布整個(gè)測(cè)區(qū)野外實(shí)測(cè)的36個(gè)檢查點(diǎn)，對(duì)整個(gè)Session空三精度檢查，滿足1∶1000山地空三檢查點(diǎn)誤差要求。

2.3.2 DEM生產(chǎn)

A3的點(diǎn)云來(lái)源于區(qū)域網(wǎng)平差，每一個(gè)點(diǎn)都是由多張重疊影像采樣計(jì)算而得，本項(xiàng)目用于糾正DOM的點(diǎn)密度為2m，數(shù)據(jù)格式為L(zhǎng)as。

由于基于影像匹配的局限性，無(wú)法穿透樹(shù)冠、房屋等遮蓋，影像匹配點(diǎn)云有時(shí)無(wú)法獲取精確的DEM，而只能獲取DSM[7]，再通過(guò)TerraSolid軟件進(jìn)行地面點(diǎn)分類，精化匹配點(diǎn)云的高程，生產(chǎn)高精度DEM產(chǎn)品。

2.3.3 生產(chǎn)DOM產(chǎn)品

（1）自動(dòng)拼接：系統(tǒng)基于影像識(shí)別技術(shù)，通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的軟件算法，自動(dòng)生產(chǎn)鑲嵌線，正確率高達(dá)90%以上。

（2）生產(chǎn)DOM產(chǎn)品：自動(dòng)生成的鑲嵌線經(jīng)人工質(zhì)檢合格后，根據(jù)項(xiàng)目要求裁切輸出1∶1000標(biāo)準(zhǔn)分幅DOM產(chǎn)品，分辨率為成果格式為GeoTiff。

3 成果DOM質(zhì)檢

利用野外實(shí)測(cè)36個(gè)檢查點(diǎn)對(duì)DOM平面精度進(jìn)行抽樣查，誤差情況如下表所示。根據(jù)《CH/T 9008.3-2010 基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1∶500、1∶1000、1∶2000數(shù)字正射影像圖》規(guī)范要求，1∶1000 DOM成果中誤差為0.6m，最大誤差1.2m。A3生產(chǎn)的DOM滿足農(nóng)村土地確權(quán)對(duì)工作底圖的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目成果經(jīng)第三方質(zhì)檢合格，并通過(guò)甲方的驗(yàn)收。通過(guò)對(duì)此項(xiàng)目成果分析總結(jié)可認(rèn)為：

（1）利用A3生產(chǎn)的1∶1000 DOM精度符合國(guó)家規(guī)范要求，農(nóng)村土地確權(quán)工作可以根據(jù)DOM成果準(zhǔn)確計(jì)算出承包地塊的面積、四至、空間位置。

（2）A3的高效率、高精度成果產(chǎn)品精度完全符合農(nóng)村集體土地所有權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作任務(wù)重、時(shí)間緊的需要，保證確權(quán)資料準(zhǔn)確、真實(shí)、可靠，切實(shí)維護(hù)農(nóng)民權(quán)益，推進(jìn)了農(nóng)村集體土地所有權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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