摘 要：文章介紹徠卡ADS80數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)，對(duì)數(shù)字影像數(shù)據(jù)后處理方面的技術(shù)內(nèi)容，包括空中三角測(cè)量，數(shù)字高程模型的建立，數(shù)字正射影像生成等制作流程做了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：ADS80；測(cè)量；DEM；DOM

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)地理測(cè)繪信息產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求，如何快速高效地獲取地理影像資料，以及地理信息數(shù)據(jù)及時(shí)更新是地理測(cè)繪信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)社會(huì)發(fā)展的保證。基于傳統(tǒng)單模型測(cè)圖技術(shù)雖然也相當(dāng)成熟，不過(guò)其需要較繁重的航測(cè)外業(yè)工作。隨著ADS80數(shù)碼航空攝影系統(tǒng)的出現(xiàn)以及數(shù)碼攝影測(cè)量技術(shù)的日漸成熟，這些問(wèn)題得到了根本性的解決，文章將介紹徠卡ADS80數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)，以及數(shù)字影像數(shù)據(jù)后處理方面的技術(shù)內(nèi)容。

一、徠卡ADS80系統(tǒng)及特點(diǎn)

ADS80系統(tǒng)機(jī)載數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)目前最先進(jìn)的推掃式機(jī)載數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)。徠卡ADS80系統(tǒng)集成了慣性導(dǎo)航定向系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其采用了12000像元的三線陣CCD掃描以及專業(yè)的單一大孔徑焦闌（遠(yuǎn)心）鏡頭，通過(guò)一次飛行就可以獲取包括前視、底點(diǎn)以及后視的三度重疊、連續(xù)無(wú)縫的、具有相同影像分辨率，徠卡ADS80系統(tǒng)可以呈現(xiàn)良好光譜特性的全色立體影像以及彩色影像和彩紅外影像。徠卡ADS80相機(jī)系統(tǒng)的基本參數(shù)如下：例如IMU型號(hào)Ring-laser gyro相機(jī)的頻率為200Hz；焦距為62.77mm；CCD像素大小為6.5um，全色波段線陣為2×12000像素（交叉）；RGB和NIR波段線陣的像素為12000像素，F(xiàn)OV視場(chǎng)角為64°，前視方向與底點(diǎn)夾角為27°，底點(diǎn)與后視方向夾角為14°，前視方向與后視方向夾角為41°。

二、數(shù)字影像數(shù)據(jù)后處理

（一）解析空中三角測(cè)量

目前ADS80數(shù)據(jù)處理軟件主要是徠卡公司的Xpro，平差模塊Orima己內(nèi)嵌于其中，不需單獨(dú)調(diào)用。使用ADS80線陣影像空三數(shù)據(jù)處理步驟如下：

1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：包括測(cè)區(qū)基本信息、飛行情況、控制點(diǎn)坐標(biāo)及點(diǎn)之記、像機(jī)文件、IMU/GPS數(shù)據(jù)解算成果及L0影像。在此過(guò)程中應(yīng)特別注意影像和像機(jī)文件的存放路徑，以避免產(chǎn)生不必要的麻煩。

2.航帶建立：利用Xpro的Block Preparation模塊建立航帶，指定其名稱及存放路徑，根據(jù)后綴名為*.RNV或*.sol的Trajectory File計(jì)算整個(gè)測(cè)區(qū)的平均經(jīng)緯度，然后根據(jù)需要添加后綴為*.stp的航線文件，Save Block后即完成航帶的建立過(guò)程。

3.匹配自動(dòng)連接點(diǎn)：在Xpro的Triangulation模塊下，設(shè)置匹配所采用的波段。徠卡ADS80共有12個(gè)波段，選擇其中3個(gè)參與自動(dòng)點(diǎn)的匹配，通常選擇默認(rèn)的PANBI4A，PANF00A和PAN F27 A全色波段。

4.自由網(wǎng)平差：在Xpro中，一個(gè)Scenario相當(dāng)于一個(gè)新的工程，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行初步平差，給定初始的Sigma0后反復(fù)迭代直至計(jì)算值收斂在Sigma0，并實(shí)時(shí)觀察連接點(diǎn)的匹配情況，確定連接點(diǎn)數(shù)量是否滿足平差要求，在必要時(shí)進(jìn)行添加或修改。

5.量測(cè)控制點(diǎn)：導(dǎo)入測(cè)區(qū)WGS84坐標(biāo)系和UTM投影下的控制點(diǎn)坐標(biāo)，并為其設(shè)置各個(gè)方向上的權(quán)值。保存后，在Measurement窗口按照點(diǎn)之記對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)。

6.區(qū)域網(wǎng)平差：在GPS Parametrization的Type下拉菜單中選擇Datum進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差，設(shè)定各觀測(cè)值權(quán)值，并不斷迭代直至收斂且各觀測(cè)值的分析指標(biāo)符合預(yù)期要求，然后在*.odf文件中寫入成果（write toblock），生成新的外方位元素?cái)?shù)據(jù)*.odf.Adj。

7.使用空三更新后的odf數(shù)據(jù)，用Xrpo的Recti-fier模塊生成L1級(jí)影像，滿足制作后續(xù)產(chǎn)品的需要。

（二）數(shù)字高程模型建立

以Microstation V8及MAS系統(tǒng)、Inpho軟件、ArcGIS9.3等進(jìn)行DEM的制作為例介紹基于ADS80系統(tǒng)的數(shù)字高程模型建立。主要作業(yè)流程包括：DTM數(shù)據(jù)采集、DTM接邊、DEM制作、DEM編輯、DEM鑲嵌與分幅等。

1.DTM數(shù)據(jù)采集，常用的DTM數(shù)據(jù)的采集方法有2種：一是由軟件自動(dòng)匹配獲取數(shù)據(jù)，該方法是DTM數(shù)據(jù)采集的主要方法，但由于影像自動(dòng)匹配和濾波的局限性，對(duì)于地形較為復(fù)雜的地方，還需進(jìn)行人工干預(yù)和修改。另一種方法是采用傳統(tǒng)的在立體模型下人工采集必要的特征線，即對(duì)自動(dòng)匹配不能反映地貌特征的地方需要補(bǔ)采特征數(shù)據(jù)。另外，考慮到剛區(qū)范圍外數(shù)據(jù)接邊的問(wèn)題，在自動(dòng)匹配和人工采集DEM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，范圍需外擴(kuò)大約50m。

2.DTM數(shù)據(jù)接邊，相鄰DTM接邊不應(yīng)出現(xiàn)漏洞，接邊處的高程應(yīng)符合地形連續(xù)的總體特征。如果出現(xiàn)跳變，應(yīng)在立體下檢查是否符合地貌特征，不能隨意進(jìn)行平差修改。

3.DEM數(shù)據(jù)編輯，首先在Inpho軟件下輸出經(jīng)檢查、修改后的只保留真實(shí)地面高程信息的DTM數(shù)據(jù)：軟件自動(dòng)匹配點(diǎn)（經(jīng)人工干預(yù)后）數(shù)據(jù)輸出為L(zhǎng)AS格式，人工采集的特征線輸出為dxf格式。其次根據(jù)作業(yè)要求將整理好的dwg數(shù)據(jù)制作為一定間距的ArcGrid數(shù)據(jù)，該操作在ArcGIS軟件下進(jìn)行，最后由軟件直接輸出為mig格式的DEM數(shù)據(jù)。

4.DEM制作過(guò)程，首先，對(duì)三維采集數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，檢查飛點(diǎn)飛線，確認(rèn)沒(méi)問(wèn)題后轉(zhuǎn)成CAD的dwg格式。另外，因Inpho軟件匹配輸出的是LAS數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)量較大，前期數(shù)據(jù)檢查、處理和合并均在Global Mapper下進(jìn)行。然后，在ArcGIS環(huán)境下生成Raster，并套合剛區(qū)范圍線進(jìn)行自由邊裁切。最后，利用DEM圖幅裁切程序，進(jìn)行批量分幅并自動(dòng)轉(zhuǎn)化輸出為img格式。

（三）數(shù)字正射影像生成

徠卡ADS80數(shù)據(jù)處理及正射影像圖制作的工藝流程主要有兩大部分：第一部分是徠卡ADS80影像及IMU/GPS數(shù)據(jù)處理，第二部分是制作正射影像圖（DOM）。徠卡ADS80數(shù)據(jù)處理及正射影像圖制作工藝流程。

正射影像圖制作包括空三加密、生成L1級(jí)影像、生成DSM與DEM、生成DOM等幾個(gè)步驟。

1.空三加密。需要的數(shù)據(jù)包括L0級(jí)影像、解算后的外方位元素、外業(yè)控制點(diǎn)及檢查點(diǎn)成果。主要步驟包括自動(dòng)連接點(diǎn)匹配及編輯連接點(diǎn)、導(dǎo)人并判刺外業(yè)控制點(diǎn)及檢查點(diǎn)、平差計(jì)算輸出成果。

2.生成L1級(jí)影像。應(yīng)用空三加密后生成的外方位元素成果對(duì)L0級(jí)影像進(jìn)行糾正，得到L1級(jí)影像。L1級(jí)影像基本消除了變形，可用于立體觀測(cè)。

3.生成DSM與DEM。在Xpro中使用“DSM Extraction”模塊可以從ADS80數(shù)據(jù)中提取高密度點(diǎn)云。根據(jù)DSM的不同用途需要設(shè)置相應(yīng)的DSM提取模式，其中“Full Resolution”，用于正射糾正，”Full Resolution（Urban）”模式用于城市三維建模。在自動(dòng)生成DSM時(shí)一般建議選用3個(gè)全色波段參與自動(dòng)匹配，這三個(gè)波段分別是：PANBI4A，PANF00A，PANF27A。在匹配生成DSM時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的地形地貌選擇較為合適的匹配策略，比如遇到山地時(shí)應(yīng)選擇較為平緩的過(guò)濾，避免將山體過(guò)濾掉。

將生成的DSM導(dǎo)人第三方軟件生成數(shù)字高程模型（DEM）。在編輯DEM時(shí)，對(duì)不同特點(diǎn)的正射影像圖應(yīng)采取不同的精度標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到DEM的編輯誤差對(duì)最終DOM精度的影響以及地物所處像片的位置因素，應(yīng)仔細(xì)編輯處于條帶邊緣位置的DEM，這樣有利于滿足DOM成圖精度要求。

4.生成DOM。利用DEM將L1級(jí)影像糾正成正射影像圖，可生成全色、彩色、彩紅外三種DOM成果。在DOM制作環(huán)節(jié)，因其是條帶狀影像，只需將條帶間影像人工完成鑲嵌，即可得到整塊區(qū)域；然后按圖幅分幅裁切生成DOM。生產(chǎn)DOM時(shí)應(yīng)檢查生成的正射影像成果，對(duì)拉花、變形的地物進(jìn)行重新編輯DEM，得到正確的正射影像成果。

三、結(jié)語(yǔ)

測(cè)繪技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時(shí)伴隨著全球定位系統(tǒng)、大地水準(zhǔn)面精化等高科技技術(shù)的不斷與之融合互補(bǔ)，目前的徠卡ADS80數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)具有良好的性能，基于徠卡ADS80數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的空中三角測(cè)量，數(shù)字高程模型的建立，數(shù)字正射影像生成等技術(shù)在未來(lái)應(yīng)用前景或更加廣泛，為我國(guó)新時(shí)期的測(cè)繪事業(yè)的健康快速發(fā)展提供了可靠工具。

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作者簡(jiǎn)介：曹曦（1980- ），男，山西太原人，本科，東方通用航空攝影有限公司，工程師，研究方向：數(shù)字航空攝影測(cè)量以及影像數(shù)據(jù)后處理。