ADS40数字航摄仪在铁路航测中的生产试验

2010-11-29刘艳芳

铁道勘察 2010年1期

刘艳芳

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

ADS40(Airborne Digital Sensor)数字航摄仪是三线阵推扫成像,能同时提供三个全色与一个多光谱波段数字影像,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,为每条扫描线产生较准确的外方位初值,因而可在少量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,这给铁路航测生产带来许多新问题。本文着重阐述了ADS40应用在既有铁路航测中的试验情况,说明了各主要工序的精度指标。

1 试验区

试验区位于北京市北部地区。摄区自昌平火车站起,经官高、平义至怀柔北范各庄附近。摄区内线路呈东西走向,北侧地行为山地,南侧为平地。摄区长约50km,宽为2.3km,高程最高约230m,最低约45m。平面坐标系统采用三度带1954年北京坐标系,高程系统采用1985国家高程系统,投影面大地高为0m。

2 航带设计

本次航摄要求地面分辨率为0.2m,根据摄区地形情况,摄区设计了单航带6个测段,与常规摄影测量8个测段相比减少了2个。航带设计如图1所示,其中黑色为RC30航飞的航带示意图;虚线为ADS40航飞的航带示意图。

3 地面GPS基站布设与测量

在进行航空摄影时,进行了GPS基准站布设和测量工作。在昌平、东崔、怀柔布设了三个地面GPS基站。地面GPS基站网采用铁路B级GPS控制网观测精度,以边联式大地四边形构建,并联测测区附近的两个国家三角点,以作为平面和高程起算数据。

图1 ADS40和RC30航飞的航带示意

GPS基站解算时,引入两个国家三角点的坐标和高程资料,采用两步法进行约束平差,计算得出地面GPS基站点的坐标和高程成果。为得到地面GPS基站网点在WGS84坐标系统下的准确坐标,又引入测区附近北京市 GPS基站网5个网点的观测数据和WGS84坐标进行了三维约束平差。统计平面平差精度最大0.0692m,最小0.0095m;统计高程平差精度最大0.2350m,最小0.0005m。

4 基于GPro的数据处理

ADS40原始的数据包括影像数据、POS数据和元数据,都存于ADS40的大容量机载存储器MM40中。工作站与MM40连接后,利用GPro软件下载影像数据并解压,下载IMU数据并进行解算处理,建立工程后建立L0级影像。

5 像控点布设和测量

为了控制和检查ADS40航测精度,在每测段三度影像重叠区域的两端,各布设了1～2个像控点,测段间像控点尽量选在两测段立体影像重叠区域内,可以公用。但由于本次航摄时两测段间三度影像重叠区域很小,就在各测段连接处分别布点,6测段共布设24个像控点。

像控选点时,先进行内业选点,在Photoshop中粗略圈定刺点范围,并打印L1级影像和像控点小片供外业选刺;外业在刺点范围内选清晰、易判释的地物进行选刺,并进行联测。

像控点联测时,是以D级首级平面控制网GPS点为参考站,采用星形网或三角形网联测,距离参考站不超过10km,按E级GPS网精度进行观测。

为检核成图质量,在试验区测量了116个散列点。作业方式采用GPS快速静态测量模式,在控制网点上架设基站,散列点与基站构成星形网。

6 空三加密

为了验证可以用少量像控点进行航测生产,在利用ORIMA软件进行空三加密时,分别采用24个、6个和4个像控点参与约束平差。24个像控点是6个测段三度重叠区域两端各2个点;6个像控点是试验区两端各选2个,中间选2个;4个像控点是试验区两端各选2个。加密精度统计情况如表1。从表1中可看出,4个像控点完全满足大比例尺地形图的测图精度。