浅析国产数码航空摄影测量相机SWDC-4在“数字朔州”中的应用

2014-03-08王跃军

经纬天地 2014年6期

关键词：航空摄影数码航线

□ 王跃军

（山西省遥感中心，山西太原030001）

浅析国产数码航空摄影测量相机SWDC-4在“数字朔州”中的应用

□ 王跃军

（山西省遥感中心，山西太原030001）

朔州市被列为国家测绘地理信息局数字城市地理空间框架建设推广城市，“数字朔州”地理空间框架建设项目，本着“城市主导、统筹规划，需求牵引、科技推动，统一设计、资源共享，多元投入、共建共享”的原则，开展基础地理信息数据更新建库、构建地理信息公共平台和典型应用示范等工作。在项目进行过程中，国产数码航空SWDC-4发挥了重要作用，通过项目的检验，证明SWDC-4完全可以满足大比例尺航空摄影测量的精度要求。

数字城市；航空摄影测量；数码航空摄影测量相机

0.前言

“数字城市”是“数字地球”的重要组成元素，是信息社会城市发展的重要战略。“数字城市”为推进国民经济和城市信息化建设提供了很好的平台，国家测绘地理信息局于2006年启动了数字城市地理空间框架建设试点工作，通过在全国范围内选择若干具备条件的城市，本着“城市主导、统筹规划，需求牵引、科技推动，统一设计、资源共享，多元投入、共建共享”的原则，开展基础地理信息数据更新建库、构建地理信息公共平台和典型应用示范等工作，全面推进数字中国地理空间框架的建设。

“数字朔州”是我国数字城市建设项目体系中的重要组成部分，朔州市也被列为国家测绘地理信息局2011年数字城市地理空间框架建设推广城市。项目建设内容为：在完善基础地理信息数据的基础上，建设一套数据库、一个地理信息公共平台，六个典型示范应用系统、一套运行维护机制。SWDC数字航空摄影仪，是由中国科学院院士刘先林主持研制的数码航空摄影仪，该航摄仪具有航测高程精度高、体积小、重量轻、幅面大、影像色彩真实等特点。可广泛应用于基础测绘以及“数字城市”建设等领域。

1.应用实例

本次应用主要是通过航空摄影仪进行数据采集，通过影像预处理、空三加密等工作流程，检验利用SWDC-4，进行大比例尺DOM生产的精度。

1.1.技术流程

采用GPS（全球定位系统）辅助航空摄影技术，通过SWDC-4数码航空航摄仪获取数字影像，在进行必要的外业像控的基础上，采用GPS辅助空三技术，进行空三加密，在此基础上利用DPGRID（数字摄影测量网格）系统生成密集的DSM（数字表面模型）点，通过处理DSM点获取数字高程模型（DEM）数据。然后利用DEM对影像进行正射纠正及镶嵌，生成数字正射影像（DOM）。

1.2.航空摄影

1.2.1 航线设计

航摄仪基本参数，焦距为82.3mm，像元大小6.8μ，CCD幅面14.5k×11k。影像地面分辨率0.05米。

数字航空摄影的地面分辨率（GSD）取决于飞行高度，如图1-1所示：

图1-1 航高示意图

式中：

h—飞行高度

f—镜头焦距（82.3mm）

a—像元尺寸（6.8μm）

GSD—地面分辨率

按照公式可求得获得相应GSD的飞行高度如表1-1所示：

表1-1 航摄分辨率及飞行高度

航线采用南北方向飞行，设计影像分辨率0.05米，航向重叠为60%～65%，最小不应小于56%；旁向重叠为30%～35%，最小不应小于15%。航线间应避免出现相对漏洞和绝对漏洞。航线基本参数如表1-2所示：

表1-2 航线设计基本参数表

1.2.2 航空摄影

为保证航空摄影质量，工作中要严格按照以下要求执行：

（1）像片倾斜角的控制：由于本次航摄采用的SWDC-4数字航摄仪，自动调整倾斜角。如气流较大，可通过航摄仪镜头重锤机构调整水平，保证倾斜角小于3度。

（2）旋偏角的控制：航摄仪检影器可监视偏流，调整相机主体修正偏流。飞机在预备线上飞行时，要根据飞机的真航向和GPS导航系统指示的飞行轨迹角度，计算出偏流大小，作为修正偏流的参考。旋偏角和倾斜角的初始调整都要在预备线上完成。正式作业开机后，摄影员要实时监控检影器和水平仪，及时根据飞机受气流影响变化状况，跟踪调整。严格采取这些措施，可以有效地使像片旋偏角、倾斜角控制在以上要求范围内。

（3）航线弯曲度：为保证飞机有充分的时间以平稳的姿态进入航线，设计预备线长度为3公里。由于有足够的预备线长度，且GPS导航系统能直观航迹偏差，可将漂移减小到最小，可以保证航线弯曲度不大于3%。

（4）航高保持：航高的变化将直接影响设计的摄影比例尺和像片重叠度。每逢飞行日，飞行员要提早到气象部门了解当日机场天气，同时记录当时的气压值。根据气压值和机场的标准高度值，确定出气压高度表在地面的基准值。飞机按照基准值起飞到航空摄影要求的作业高度。当飞机上高度表数值超过标准飞行高度±20米时，飞行员要对飞机航高给予修正。航线上相邻像片的高差不大于20米，一条航线上最大和最小航高差不大于30米。实际航高与预定航高之差不应大于航高的5%。为防止空中GPS失锁，飞机转弯角度应不小于15度。

（5）摄影质量的控制：严格控制天气标准是获取高质量影像的必备条件。彩色航空摄影应选择能见度大于5公里的碧空天，由于本次航摄采用SWDC-4数字航摄仪，因此在云高满足摄影要求的情况下可以适当调整，尽量保持气象条件的基本一致，以获取影像清晰、色彩饱满的航空像片。起飞前，要对航空摄影机做常规检查，确保电路、机械传动部件工作正常，设备各项设置参数正确无误，光学镜头表面及滤光镜要清洁干净。飞机升空后，启动像机自动控制系统。

（6）航向和旁向重叠度的控制：因新型的数字航摄系统采用先进的定点自动曝光控制技术，因此能保证航摄的重叠度要求。

（7）摄区边界线覆盖控制：设计时旁向覆盖超出摄区边界大于30%像幅，航向覆盖超出2至3条基线，有效地控制摄区边界范围，保证了实际飞行时的摄区覆盖，满足规范要求。

1.2.3 影像预处理

影像预处理分为航空影像预处理和像主点GPS坐标解算两个步骤，航空影像预处理包括格式转换、畸变差改正、影像虚拟中心投影拼接等步骤，如图1-2所示；像主点GPS坐标解算包括精密单点定位（PPP），Mark内插解算、4相机虚拟坐标解算、4相机拼接辅助文件计算等相关内容，如图1-3所示：