ADS40数字航空摄影在义县航测中应用

摘要：本文通过义县ADS40数字航空摄影测量实践，总结出基站架设、控制点布设等经验，以便在今后的工作中进行参考。

关键词：ADS40；像元；空三加密；地面GPS 基站

中图分类号： S771 文献标识码： A 文章编号：

0引言

ADS40(AirborneDigitalSensor)数字航摄仪是三线阵推扫成像,能同时提供三个全色与多个光谱波段数字影像,其全色波段的前视、下视和后视影像构成三对立体以供内业观测。ADS40航测仪上集成了GPS和惯性测量装置IMU,为每条扫描线产生较准确的外方位初值,因而可在少量（或没有）地面控制的情况下完成对地面目标的三维定位,从而大量减少摄影测量外业控制工作量,缩短生产周期,提高作业效率。ADS40三线阵推扫式摄影与框幅式摄影在原理上有很大不同,其生产流程及技术要求也将有所改变,这给航测生产带来许多新问题。本文着重阐述了ADS40应用在义县1：1000航测中的生产应用情况，及达到的精度指标。

1ADS40的系统构成、成像原理及其性能

(1) 系统构成

ADS40由传感器头SH40、控制单元CU40、大容量存储系统MM40、操作界面OI40、导航界面PI40、PAV30陀螺稳定平台等部件组成。SH40中集成有高性能镜头系统和惯性测量装置IMU,镜头焦平面上安置3条全色波段、3条彩色波段(R、G、B)和近红外波段(NIR)的CCD阵列探测器,像元大小为6.5μm,全色波段阵列由2条12000像元CCD阵列构成,其交错半个像元排列以提高地面分辨率,多光谱波段由12000像元构成。在CU40中集成了GPS接收机及Applanix公司的POS系统,POS通过对IMU数据及GPS数据的实时处理,保证了飞机的平稳飞行,并为后来影像的外部定向提供了高精度的初始值。MMS40由6个高速SCSI磁盘构成,能记录4h的航摄数据,传输率高达40～50Mb/s。OI40 和PI40 界面采用图形化、触摸式、高分辨的显示屏,更易于操作。为控制、协调、监视各个独立部件的运行,ADS40 还提供了图形化的飞行控制管理系统FCMS ,大大减轻了用户正确操作传感器的压力。

(2) 成像原理

ADS40 采用高分辨率线阵列CCD 元件为探测器件,镜头采用中心垂直投影设计,焦平面的3个全色波段阵列构成了对地面的前视、下视和后视成像格局,所有目标在3个全色扫描条带分别记录,能直接生成3对立体像对；R、G、B 和近红外波段阵列安置在全色阵列之间,通过三色分色镜记录目标的多光谱信息。航空摄影时,传感器采用推扫式成像原理,7个通道同时对地面连续采样,同时获取目标的多波段影像(全色波段成像原理)。飞行期间影像数据、GPS 接收机产生的2 Hz 定位数据、IMU 产生的200 Hz 定位和姿态数据以及其它管理数据以特定的格式记

录在MMS中,整个系统呈现高度自动化、智能化和专业化特性。

(3) 主要技术参数

CCD 像元。全色波段为2 ×12 000 像元,交错3.25μm 排列；RGB和NIR波段为12000像元,像元大小为6. 5μm。

相机焦距为62.5 mm;；视场角FOV为64°；立体成像角为16°、24°和42°；在3000m 航高时地面分辨率达到16cm ,扫描条带宽3.75km。

辐射分辨率为8 bit ,CCD 动态范围12 bit 。

成像谱段。R:608～662 nm；G:533～587nm；B :428～492 nm；NIR:703～757 nm。

线阵列采样频率为200～800 Hz；在线存储容量为200～500 Gb。

2航带设计

本次航摄要求地面分辨率为0.15 m,根据摄区地形情况,摄区设计了19条航带,航带设计如图1 所示。

3地面GPS 基站布设与测量

在进行航空摄影时,进行了GPS 基准站布设工作。在城市控制网45、57、61号点布设了三个地面GPS 基站。地面GPS基站网平面采用D级GPS控制网观测精度,高程用四等水准联测,以作为平面和高程起算数据。

4空三加密

本测区没有做像控点,在利用ORIMA 软件进行空三加密时,分别利用45、57、61基站点参与约束平差，利用测区控制网高程点进行高程精度检查。加密精度统计情况如表1。

表1

5 散列点精度检查

测区野外实测高程检查点176 个,平面检查点152 个,内业用立体测量后进行比较, 最大误差x:0.258 m,y:0.163 m,z:-0.195 m,平面中误差为0.18 m,高程中误差:0.153,其精度均满足绘制1：1000比例尺地形图的精度要求。

6 结束语

通过本测区精度指标可以看出,用3个像控点进行空三加密,满足1：1000比例尺作图精度要求,可大大减少像控点测量工作,但航飞时增加了布设地面GPS 基站的测量工作。ADS40 三线阵推扫摄影的摄影原理与框幅式有很大不同,又由于其影像数据量大,数据处理系统需具备海量数据实时漫游能力,这对硬件和软件都有更高的要求。但另一方面,ADS40 在一测段内为连续影像,不存在影像拼接,后期数字产品制作特别是影像图制作可以大大减少接边工作。

参考文献

[1] 刘军,张永生,范永弘. ADS40 机载数字传感器的摄影测量处理与应用. 测绘学院学报,2002,19(3)

[2] 王永平,李英成,薛艳丽. ADS40 推扫式数字航摄仪试验研究[J].测绘科学,2007,32(1)