ADS数字航空摄影测量数据自动化处理测绘工程.doc
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1、精选资料ADS40数字航空摄影测量数据自动化处理杨卫军1, 李长辉1, 林鸿1, 张鹏程1, 杨光1, 罗峰1, 郭亮21. 广州市城市规划勘测设计研究院2. 中国科学院遥感应用研究所前言 ADS40作为徕卡新的传感器,目前国内进行大规模航拍的不多。其数据生产自动化程度不高、保密性能差是现有生产流程中对于地方坐标系下数据处理时的主要问题。为此,我们研究了ADS40数据自动化处理方法,极大地简化了现有数据生产流程、改进生产效率,并且保证了数据安全性。关键词:ADS40;坐标变换;水准面精化;数字摄影测量;数据处理中图分类号:P237Research on Automatic process sy
2、stem of ADS40 Digital Photogrammetry YANG Wei-jun, LI Chang-hui, ZHANG Peng-cheng, YANGGUANG, LUOFENGAbstract: As a new photogrammetry sensor, ADS40 still has no large-scale application in our country. The low automatic degree and security classification are the main problems when handling data on t
3、he local coordinate system in the current production process. The automatic process method is put forward, which can remarkably simplify the data process flow, improve the data production efficiency and enhance the data security.Key words: ADS40, coordinate conversion, geoid refinement, digital phot
4、ogrammetry, data handling1.引言2008年,广州市城市规划局组织实施对广州市(包括从化市及增城市)进行航空摄影。项目采用ADS40数码航摄,分南区、北区两期进行,总面积约7435KM2。ADS40航摄相机需要配备高精度IMU/DGPS系统,广州市规划院之前建立的CORS系统和大地水准面精化成果,为本次ADS40项目提供了可靠的硬件基础。在一定的CORS基站范围内,可以在无控制或少量控制点的情况下完成对地面目标的三维定位。有控制情况下只需在摄区四角和中心布设5个控制点即可,无需内业空三选点加密,相比常规摄影测量空三加密,ADS40可减少80%-90%以上或更多的外业控制
5、点,大大减轻了生产单位的外业工作量1。在区域四角布设地面控制点的情况下,IMU/ DGPS 数据与ADS40 影像的联合平差即可得到最优的结果2。ADS40为数码航空相机,数字航空摄影测量已经成为了当今测绘的发展趋势3。由于涉及对地面坐标系统、POS系统、地面基站等多类数据的融合和应用,ADS40的数据处理要比框幅式传感器的数据处理要复杂的多,ADS40正射影像制作流程和技术与传统方法也存在较大的差别4,5。2.数据处理流程ADS40数据处理的一般流程和需要使用的软件如下:1)GPS/IMU数据处理(POSPac软件),Pospac可以完成机载GPS和地面GPS的差分处理,同时还可以进行航摄资
6、料的前期检查和分析。GPS/IMU数据记录了飞行姿态及飞行轨迹数据,通过数据的解算,可以获得方位数据;2)L0级影像的数字空中三角测量(ORIMA),主要包括连接点匹配与空三加密。原始影像引入工程后得到的影像为L0级影像,在其上做自动点匹配(APM),获得像片连接点,进入ORIMA,先对连接点和曝光点做空三平差。加载地面控制点,进入LPS中对控制点进行量测。将量测完毕的地面控制点与连接点及曝光点联合进行空三平差,获取精确的外方位元素6。3)L1级影像纠正。将空三平差所获得的精确外方位元素,重新引入到GPro中,对L0级影像进行纠正,重新获取L1级影像。此时的L1级影像是进行立体观测和目标定位的
7、基础;4)采用LPS pro600、MicroStation进行跟踪数字化,生成4D产品;5)数据整理入库,地图编辑要严格遵循图例规范的具体要求,编辑结束后可以进行数据入库、图幅整饰、格式转换、分版处理、地图印刷等工作。ADS40应用了IMU和GPS技术,采用WGS-84坐标框架,而国内空间信息数据通常使用的是西安80、北京54以及独立坐标系7。为了确保最精确的转换,WGS84和本地坐标系之间的变换可以分为水平方向和垂直方向的8。广州坐标系是一个地方坐标系,在水平方向上需要进行坐标转换,GPS所测的高程是沿法线方向到WGS84椭球面的高度,而我们测量中要求的正常高度是沿垂线到似大地水准面的高度
8、,这两种基准面是不一致的,它们之间的差距称为高程异常。因而,在这个过程中,需要在空三加密之后、测图之前提供坐标转换七参数和水准面精化成果文件,分别用于水平方向和垂直方向的坐标转换。徕卡为了保证其软件开放性,可以允许用户在一个ASC码文件spheroid.tab中添加自己的转换七参数和水准面精化成果文件。水准面精化模型的数据格式为.bin文件格式9。其中,bin文件是一个开放格式的二进制文件,内有每个格网点的高程改正值,非常容易解析。而我们知道,现在这些参数和数据都是严格保密的,在大规模作业的情况下,为了保证数据安全,我们不得不探索另外一种工作流程。而事实上,七参数坐标转换、基于BIN文件高程改
9、正都是一种近似的方法,很多地方坐标系具备严格的转换参数和精确的大地水准面数据,完全可以抛弃这种模式。另外,在测图完成之后,对于本地坐标系下面的数据处理,如数据分幅等,其自动化程度不高,也是制约其生产效率的瓶颈问题。3.数据生产流程的改进我们现在采用的作业流程如下,通过编制自主研发的ADS40数据处理软件,完全可以在测图的时候不用考虑坐标转换和水准面精化,而在WGS84或者UTM84坐标系、大地高下的4D产品完成之后再使用软件进行全自动化处理,对应的软件称之为ADS40数字摄影测量数据自动化处理软件,其过程如图1所示。空三加密测图WGS84坐标系、大地高下的4D产品广州市平面坐标系、正常高下的4
10、D产品ADS40数字摄影测量数据自动化处理系统图1 ADS40数据自动化处理方法的生产流程ADS40数字摄影测量数据自动化处理软件的主要功能包括:1) 能够实现WGS84或UTM84到广州坐标系的自动转换;2) 能够实现单点的高程改正;3) 实现DOM的坐标转换、分幅自动化处理;4) 实现DEM的坐标转换、高程改正、分幅自动化处理;5) 实现DLG数据的坐标变换、高程改正自动化处理;6) 提供批处理方法,所有操作一键完成。4.单点转换广州市独立坐标系与北京54坐标系采用相同的椭球体,相同的大地基准的高斯-克吕格投影。目前的商业软件都是假定两个坐标系参数未知,通过不同坐标系间的控制点计算转换七参
11、数,然后对点位信息进行转换。在很多国家部门已有严格的坐标参数的情况下,完全可以不用这种方式。由于具备准确的投影参数,可以得到广州坐标系、WGS84坐标系之间的正反算关系。广州市似大地水准面精化项目在精确获取GPS 水准资料的基础上,进行了水准面的精化确定计算工作。精化处理中采用广州市及毗邻区域的5 621 个高精度点重力数据和144 个高精度GPS水准资料10。最终得到了厘米级精度的高分辨率局部重力大地水准面。精化大地水准面对于测绘工作有重要意义,GPS技术结合高精度高分辨率大地水准面模型,可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高,真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。其关系式
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