ADS80数字航空摄影测量立体测图高程精度分析

张森，黄金华，冯立丽，李银萍

(大连市勘察测绘研究院有限公司，辽宁大连 116021)

ADS80数字航空摄影测量立体测图高程精度分析

张森∗，黄金华，冯立丽，李银萍

(大连市勘察测绘研究院有限公司，辽宁大连 116021)

目前数字航空摄影主要有框幅式成像和线阵扫描两种基本成像方式，其中ADS航空摄影是线阵扫描航空摄影的一种。通过实际生产精度检查发现，ADS80数字航空摄影其高程精度较传统框幅式航空摄影精度高。本文阐述了影响ADS80数字航空摄影测量高程精度的两个最主要因素，进而分析了该摄影方式能够获取高精度高程的原因。

：ADS80航空摄影；似大地水准面精化；基高比；高程精度

1 前 言

ADS80数字航空摄影为线阵扫描数字航空摄影的代表，该航空摄影与传统框幅式航空摄影相比具有地面覆盖宽度大、空三加密依赖像控点少、后续处理自动化程度高等特点。另外一个显著特点是由于特殊的空三加密机制和较大的摄影基高比，利用该摄影方式可以获取高精度的地面高程。本文就从两个方面分析ADS80数字航空摄影能够获取高精度地面高程的原因。

2 ADS80数字航空摄影特点

ADS80航空摄影是线阵数字航空摄影，采用三线阵推扫式获取影像，能够获得多种类型高精度相同分辨率的数字影像数据；其后期处理涉及大地测量、航空摄影测量、遥感技术应用等多门测量学科的新兴现代综合测量影像系统。

ADS80航空摄影系统配备了GPS/IMU系统，并在飞行中架设地面基准站，可以在少量控制点甚至无控制的情况下进行姿态控制处理，进行空三平差解算，极大地减轻了航空摄影测量的外业控制工作量，缩短了航测生产周期，提高了作业效率。

由ADS80航空摄影的特点可以知道，ADS80航空摄影获取的是带状影像而非传统的矩形影像，一个条带最大长度根据不同的分辨率而不同，一般GSD(地面分辨率)为0.2 m用于生成1∶2 000图的航片，最大长度可达100 km，因此空三加密时必须考虑地球曲率对精度的影响；ADS80航空摄影空三不依赖于控制点而是根据其飞行时的IMU/GPS系统和地面基站数据，但是以上数据是基于WGS-84坐标系的，因此ADS40航空摄影空三加密成果是WGS-84坐标系。而实际生产中需要将空三成果由WGS-84坐标系转换到相应的平面和高程坐标系下。高程转换通过似大地水准面精化成果进行。

ADS80航空摄影有前视27°、下视2°、后视14°组成，立体视角最大41°，最大基高比0.78。

3 影响ADS80高程测量的精度因素

在航测成图过程中，影响高程测量精度的因素主要有两个:空三加密精度和基高比，前者为客观存在的误差，后者是影响作业人员采集误差的因素。

3.1 空三加密精度分析

在模拟航测空三加密过程中，是根据一定数量的像控点，将像坐标纳入到相应的大地坐标系统中。因此像控点直接决定空三加密精度，高程也是由像控点高程值拟合而成。

从ADS80数字航空摄影的特点知道，其空三加密并不依赖于地面控制点，而是根据飞行过程中的GPS/ IMU数据进行空三解算，平面坐标系和高程坐标系均是WGS-84坐标系。由于WGS-84椭球是一个具有严密数学定义的椭球，因此在该系统下空三加密的高程结果是可靠的，精度较高。当需要将WGS-84坐标系的高程(大地高)转换为所需要的正常高时，只需要利用似大地水准面精化成果实时转换即可。当前国内主要地区的似大地水准面精化成果精度均优于±5 cm，主要城市的成果优于±2 cm。这些成果基本能够保证其空三加密高程精度达到5 cm精度。

ADS80数字航空摄影在空三加密中采用GPS/ IMU数据和似大地水准面精化成果，是确保其高程精度的根本保证，也是摄影测量与遥感学科和大地测量学科结合的一个典型。

3.2 基高比影响精度分析

在航测中，影响高程精度量测的另一个因素是航片基线-航高比，简称基高比。基高比主要影响人员立体观测，进而影响高程量测精度。从立体观测原理知道，如果立体像对的基高比越大，立体观测时立体夸大越明显，此时测量人员立体区分高程的分辨能力越高，立体采集就更准确。

在常规模拟航片，1∶3 000比例尺航片采用300 mm焦距时，其摄影角度17.5°，其基高比为0.31；ADS80影像最大摄影角度41°，其基高比为0.75。基高比的提高，大大增加了立体观测视觉效果，减少了立体测图的量测误差，进一步增加了高程精度。

4 精度检查

2010年8月和2011年5月，笔者所在单位在大连地区进行利用地面分辨率为0.06 m的ADS80航空摄影制作1∶500比例尺地形图工作。前者作业面积297 km2，后者面积10 km2。采用两次航空摄影，空三加密分别独立进行。对这两个项目的高程精度进行精度检查，高程标准规范采用《城市测量规范》(CJJ-99)。前者检查由辽宁省测绘产品质量监督检验站实施，后者由作业单位实施，具体结果如表1所示。

高程精度检查结果表 表1

5 结 论

由于空三加密采用WGS-84高程基准，立体测图时加入了似大地水准面精化成果，使得空三加密成果显著提高；由于基高比的大幅提高，大大提高了立体观测的可靠性，减少人为立体观测误差，不但大大提高作业精度，还降低了出现粗差的可能性。从目前的作业情况看，利用该航空摄影在高程测量中，出现粗差的概率极少。

[1] 赵磊，张森，尹志强等.ADS40数字航空摄影与传统航空摄影之比较[J].城市勘测，2009(2).

[2] 刘军，王冬红，张永生等.IMU/DGPS辅助ADS40影像直接定位及其精度分析[J].武汉大学学报·信息科学版，2008(11).

[3] 刘军，张永生，范永弘等.ADS40机载数字传感器的摄影测量处理与应用[J].测绘学院学报，2002(9).

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[5] 陈弘奕.ADS40数字航空摄影测量技术中坐标系统转换和大地水准面精化成果的应用研究[J].测绘通报，2007 (12).

[6] 辽宁省测绘产品质量监督检验站.测绘成果质量检验报告[R].2011.

The Elevation Precision Analysis of Stereo M apping of ADS80 Digital Aerial Photography

Zhang Sen，Huang Jinhua，Feng Lili，Li Yinping
(Dalian Academy of Reconnaissance and Mapping Co.，Ltd.Dalian 116021，China)

At present，There are two basic imagingmethod of aerial photography，which are box picture tyre imaging and linear array scanning imaging.ADS80 aerial Photography is belong to linear array scanning imaging.In the actual production，through the precision inspection，ADS80 aerial photography has a better elevation precision than the box picture type aerial photography.In the paper，Expounds twomajor factors，which affect themeasurement precision of elevation of ADS80 aerial photography.Analysis of the causes，thatwhy ADS80 aerial photography can obtain high precision elevation.

ADS80 digital aerial photography；quasi-geoid essence；the ratio of baseline and aviation high；elevation precision

1672-8262(2013)02-107-02

P237

B

2012—05—19

张森(1979—)，男，工程师，主要从事航空摄影测量生产工作。