VirtuoZoAAT在自动空中三角测量中的应用

摘要： 空中三角测量是摄影测量作业生产中的关键技术，其原理就是利用少量的的野外控制点，在室内进行控制点加密，来解算出该测区中全部影像的外部方位元素及内业控制点地面坐标的过程。VirtuoZo AAT是适普公司开发的空中三角测量软件，采用PATB作为平差软件。本文对VirtuoZo AAT 在自动空中三角测量作业中的主要问题做了分析及处理。

Abstract： Aerial triangulation measurement is the key technology in production of photography， its principle is to use a small amount of field control points and control points in the process of solution to encryption indoor， the external orientation elements of all image regions and within the industry point ground coordinate control. VirtuoZo AAT is the aerial triangulation software developed by Supresoft， using PATB as the adjustment software. This paper analyzes and deals with the main problems of VirtuoZo AAT in automatic aerial triangulation.

关键词： VirtuoZo AAT软件；空中三角测量；PATB

Key words： VirtuoZo AAT software；aerial triangulation；PATB

中图分类号：P231.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）06-0188-02

0 引言

空间地理信息是国家的战略性信息资源，在政府决策、信息共享、改善人民生活等方面发挥着愈发重要的作用[1]。而航空摄影测量作为空间地理信息采集中重要的一h，已经进入到它的第三阶段―――数字摄影测量阶段。在数字摄影测量中高精度的数字产品主要取决于对原始影像的空三加密这道工序，空三加密的精度直接关系着后期数字正射影像等产品的质量。由于提供的原始影像数据存在各种各样的问题，如何通过算法进行解决处理的，对于算法解决不了的，在实际作业中又可以采取哪些作业方案来进行解决，这一系列问题都让航空航天摄影测量中的空三加密这一环节，在理论和实际生产作业中具有很高的研究价值。

1 VirtuoZo作业平台的介绍

该系统可以为用户提供从自动空中三角测量到输出制图成果的整套作业流程[2]。其可处理卫星影像、近景影像、航空影像及可量测式的数码相机影像。同时其开放的数据交换格式也有利于和其他测图软件及图像处理软件进行数据共享。

VirtuoZo处理中的大部分的操作不需要人工干预，可以自动批量处理。我们也能依据具体情况选择更灵活的作业方式。VirtuoZo软件上拥有Microstation接口的测图模块及多种高效实用的测图模式，是获取三维基础地理信息的理想平台[3]。它已经改变了我国的传统测绘模式，大大提高了整个行业的生产效率，它不仅为GIS和虚拟现实提供基础数据，同时还是可以为3S应用、三维景观制作和数字城市建模等方面提供支持的强大作业平台。

2 VirtuoZo作业平台的主要优势

VirtuoZo AAT 具有以下优点：①该系统自动化程度很高，可以极大地减少作业员的高强度作业时间。②能够可靠、高效地检测粗差及自动剔除粗差。③加密精度高。④可以很好地适应各种复杂地形作业，诸如大面积落水和大面积森林覆盖等。⑤能够高效地处理航带分区作业。⑥可以引入GPS 和IMU 参数进行GPS联合平差。⑦能够很好地处理测区间的接边和合并问题。

3 空中三角测量概念及原理

3.1 空中三角测量的概念

空中三角测量是立体摄影测量的关键步骤，其原理就是利用少量的的野外控制点，在室内进行控制点加密，来解算出该测区中全部影像的外部方位元素及加密点地面坐标的过程[4]。

3.2 空中三角测量的方法

在传统的摄影测量作业中，空三处理是一种花费时间和单调重复的过程，它的主要步骤包括：选择、转测加密点、量测加密点和控制点的像片坐标，进行区域平差，检测并剔除粗差等作业[5]。该文中的空中三角测量是利用VirtuoZo全数字摄影测量系统来实现的，该系统具有快速、可靠和精准的影像配准算法。

利用VirtuoZo AAT 进行空中三角测量加密的作业流程如图1 所示。

4 VirtuoZo3.4进行空三加密数据处理流程

主要包括建立测区、自动内定向、确定航线间的偏移量、输入GPS 参数进行网平差以及输出加密成果5部分工作。

4.1 建立测区

包括：①创建测试区；②设置测区基本参数；③影像格式转换及导入；④创建影像列表。

4.2 自动内定向

摄影测量中首先要做的就是内定向，其目的是利用相机的检校参数，来确定像片坐标系和扫描坐标系两者间的关系和影像中存在的变形[6]。在该作业过程中需要完成框标模板的建立、自动内定向、检查内定向结果这三个步骤。同时，不要为了满足这一步的要求进行下一步而人为的删改东西，因为这会给最后的区域网平差带来严重的系统误差，从而影响最后平差的精度。

4.3 确定航带的偏移

确定航带间偏移的目的是创建临近航带之间的关系，航带间的连接点是空三加密中的的拼接点。一般可以手动在相邻的航带中量测数个同名点，这些同名点被称为航带间偏移点。

4.4 平差计算

平差计算是空三加密中最重要的一步，内容包含：交互式编辑、测量控制点及平差[7]。

①区域网平差。打开主界面菜单中的PATB平差处理软件对区域网进行平差处理，处理结束后继续下一步作业。②平差结果分析。在主菜单中点击平差调出PATB的粗差报告，查看并评价处理结果。在PATB粗差处理结果中，误差较大的像点会被看做粗差值，这些粗差值不会在后续的平差中被调用。

4.5 加密文件的输出

当测区接边和相对定向结果均在限差范围内时，在主菜单中打开空三输出加密点，软件就会直接将结果保存到*.ctl文档中。

5 常见问题及解决办法

5.1 航摄大测区数据处理过程中的分区问题

在日常作业过程中，经常会遇到测区范围较大，整个测区中包含几千张航摄影像的情况下，为了提高作业速度，在加密时通常会把一个较大的测区分割成若干个小的测区来逐区加密， 只有当每个小的都符合精度要求时，再对相邻子测区进行接边。但是在分区过程中还应该考虑到两个临近测区中的重叠度问题，也就是说两个临近测区最低要有一条航带重叠在一起才可以满足分区要求。与此同时在分区过程中还应该考虑整个测区中的控制点布设是否满足分区计划。

5.2 误差处理过程中的粗差检测

在整个平差处理过程中，对测区进行加密前，都应该先检测粗差。这样做的优点就是可以快速精准地找出控制点中的粗差点及模型连接的粗差点。通过不断地删除超过要求的粗差点来多次平差来控制平差精度。直到残差在限差范围（国家规范：模型连接差为0.06毫米，不同的成图比例尺，残差要求不同[8]）内就可以停止检测粗差。

5.3 不同投影带的测区间的接边问题

在测区接边过程中，有时候会遇到处于不同投影带的控制点，同时由于分带得不同，同一个控制点在不同的分带系统下会有不同的坐标。所以依据要求，在特定的航带重复范围内，应该有两套邻带的控制点坐标值。同一个点在不同的带的坐标不一样，故无法接边。针对该问题，需要有两套不同投影带的控制点坐标来分别进行接边[9]。

5.4 大比例尺的空三加密问题

在摄影测量的大比例尺空三加密过程中（如：1：2000、1：1000、1：500 地形图制作），由于对制图成果的平面及高程精度要求较高，但是只靠计算机自动匹配的加密点，无法满足成果的精度要求。根据以往的经验，最好通过手动选择标准点位的加密点，或逐点对加密点进行修测，以确保成果可以达到行业作业标准。

6 结语

本文针对VirtuoZo AAT软件平台处理南湾湖地区的航空摄影数据中遇到的一系列问题进行了分析和解决，最终该地区的空三结果达到了国家航空摄影测量标准，成功生成了该地区的1？X1000的正射影像图，通过使用VirtuoZo AAT软件平台处理该项目，我们可以得出如下一些结论：摄影测量的关键就是空中三角测量，其加密精度直接决定着后期DOM成果的好坏。传统的空三处理是一种花费时间和单调重复的过程。而利用VirtuoZo AAT软件平台进行摄影测量中的空三加密，计算机作业代替了大量的传统人工作业，提高了作业效率。本文主要介绍了基于VirtuoZo AAT平台中空三处理的具体作业方法中的技术难题做了分析处理。总体来说使用VirtuoZo AAT软件平台可以很好的完成摄影测量的空三加密工作，其精度和速度都满足作业需要[10]。

参考文献：

[1]晏启明，程朋根.CIPS空三加密技术与应用[J].东华理工大学学报（自然科学版），2013，02：224-227.

[2]武瑞宏.空中三角测量的再认识[J].测绘通报，2002（03）：8-10.

[3]杨黎康，贾秋菊.VirtuoZo 3.6在自涌杖测量及加密中的应用研究[J].科技资讯，2009，28：11.

[4]王佩军，徐亚明.2010.摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社.

[5]刘婵娟.基于VIRTUOZO AAT的空三加密作业关键技术研究[J].科技资讯，2015（16）：27-28.

[6]柯长青，冯学智，刘刚.基于ERDAS软件的敦煌壁画正射影像的制作[J].测绘科学，2004（01）：7，57-60.

[7]自动空中三角测量软件VirtuoZo AAT 使用手册[Z]（适普软件有限公司）.

[8]航空摄影测量规范[S].

[9]陆彩红.椭球、投影参数变化对高斯平面坐标的影响[D].同济大学，2006.

[10]邝杰.深度探讨VirtuoZo3.6在自动空三测量及加密中的应用思路[J].科技资讯，2010，05：41.