■潘峰

（辽宁省沈阳市地理信息院 辽宁沈阳 110034）

探析ADS80航摄仪空中三角测量数据处理方法

■潘峰

（辽宁省沈阳市地理信息院 辽宁沈阳 110034）

ADS80采用CCD推扫方式、全球GPS定位系统以及高精密IMU惯性导航系统来获取数字影像，是新航空摄影时代的一种多功能数字航摄仪。它是基于Xpro讨论线阵影像空中三角测量数据来处理IMU/GPS观测值权值设置和坐标转换等问题的高科技设备。

ADS80航摄仪空中三角测量精度数据处理方法

ADS80航摄仪负责航空摄影测量，是由德国徕卡公司所设计研发的一套技术较为先进的推扫式线阵数码航空摄影摄像测量系统。它不但集成了高精度的IMU惯性测量单元，还配备了比较常见的GPS全球卫星定位系统，它们共同确保了对航摄过程中相机推扫线阵的精确定位，也保证了航摄影像的高清化。

1 ADS80航空摄影测量系统

ADS80系统的主要构造就是顶部传感器、大容量存储器、控制系统、操作导航系统、陀螺稳定平台及数字光学镜头。这些元件所共同遵循的设计理念就是SPOT卫星推扫方式，其主要的分辨率线列阵CCD元件就是高分辨率的探测器件。ADS的核心元件是镜头，它的镜头采用了中心垂直的投影设计，使影像能够通过线性中心进行投影，从而形成针对地面全色波段阵列构成F02、F27、B14三点成像的主要格局。再通过IMU与GPS的定位辅助，ADS80就可以减轻对地面控制的负担，更加高速快捷的获取数据并予以处理，保证所获取数据的高质量[1]。

2 ADS80空中三角测量

ADS80在空中的三角测量要借助机载GPS与IMU的双重辅助。它的主要理念就是通过GPS定位技术接收ADS80的位置参数，再应用IMU来测定航摄仪的姿态参数。所以这种GPS与IMU的联合数据处理技术能够帮助ADS80获取更多应用于测图工作的高精度航空摄影数据，加强了空中三角测量的精度与效率。

3 Xpro空中三角测量精度分析

3.1 多项指标平差精度评定分析

ADS80在完成空中三角测量后要进行多项指标平差精度的评定分析。

3.1.1 单位权中误差

单位权中误差即Sigama0的误差，它是一个较为关键的空中三角测量平差指标，能够反映空三测量的整体精度，十分重要。ADS80在拍摄时它的值间范围应该在1/2~1/3像素间，如果想查看它的误差系数，可以在Xpro界面的Statistics选项中查询。

3.1.2 测区残差

测区残差是以GSD为单位的。它的具体表现是在Xpro窗口下会显示出不同的颜色以表示残差的分布情况，主要颜色从绿、黄到红，残差逐渐增大。根据测区残差就可以查看了解每一片区域的残差值。

3.1.3 IMU/GPS漂移误差

因为ADS80系统中的POS设置会跟随时间的变化而产生不同程度的系统漂移误差，所以在Xpro环节也有相应的统计，同样可以在Statistics选项中的Additional Parameters一项查看漂移量与权量的变化。

3.2 ADS80空中三角测量精度试验

用ADS80进行空三测量试验就是为了避免外业控制点的数量，从而在少控制点甚至无控制点的状态下达到航摄仪的高精度测量。本文选择一个测试区进行实验。该区域为线性区域，拥有20条航线，地面采样率在0.150m，它的成图比例是1：2000。在地面布置GPS基站进行观测，并且设置了加密区来量测20个外业平高控制点、

通过Xpro进行空中三角测量处理，从输出的平差值的外业点坐标与实际测量坐标进行比较，就可以推算出检查点的平面误差与高程误差。另外，也要考虑单位权中误差以及IMU/GPS的漂移误差，这些都是能够保证ADS80测量精度的根本。

对测量区域采取控制点的各种设置方式测量，例如将所有外业点都作为检查点的无控制点设置；1个控制点在测区中心的设置；3个控制点与2个端点在测区中心的设置；5个控制点在测区中心与四角的设置，甚至所有点都是控制点的设置。从对控制点分布的各种试验中我们得出这样的结论：首先无论测区中控制点的数量多少或者怎样分布，它们对Sigma0的影响都不大；其次，少量的控制点就能够达到作业精度的初始要求，这样就可以最大程度的减少外业工作强度。最后，ADS80在不同形状与条件的测区所获得GPS/IMU数据精度是相近的，也就是说，两个辅助设置所得出的解算数据和测区内控制点的数量及分布位置没有关系[2]。

4 数据处理方法

ADS80空中三角测量数据的处理方法主要采用了系统转换方法，它包括了平面坐标系统转换和高程坐标系统转换。首先是平面坐标系统转换，它所选择的是三维七参数法，这主要是为了迎合ADS80数字航摄仪在测量时需要获取GPS所提供的三维摄站坐标，然后将其转换为实际需要中的地方平面坐标系。三维七参数的坐标获取方式一般有两种，一种是利用统一的历元与坐标框架，一次性的获取区域内固定七参数，这一方法能够在较大范围区域内应用；另一种就是航摄时已知基点站的位置与数据成果来解算区域内的转换参数，也就是“点校正”。这种方法比较精细，在小面积区域内更为实用。一般ADS80会选择第一种大面积区域的三维七参数获取方法，这也符合航摄标准。

高程坐标系统转换的主要理念就是利用测量区域内的高精度似大地水准面精化模型成果来修正GPS大地高高程异常，进而获取任意一点的合理高值。比如在长沙市，某测量区域内的似大地水准面精化工程的建立完全覆盖了全市区内的高分辨率、高精度似大地水准面数值模型，它的内符合精度标准在±0.8cm，而GPS的水准外部检验精度则有±0.9cm[3]。

5 总结

整体来看，ADS80能够获取更优于像素大小的加密精度，但也取决于航摄空三测量的精度、GPS解算的质量、地形条件、控制点的数量与分布、误差的控制以及拍摄的质量等等。所以在空三测量之前一定要确立好规划，做好所有的数据处理工作，严格要求质量检查，确保测量结果的精确。

[1]高立.ADS 80航空摄影测量系统的特点与应用 [J].测绘与空间地理信息,2011,34 (6):212-214.

[2]李力.ADS80航摄仪空中三角测量数据处理方法的研究 [J].测绘标准化,2013,(12): 120-130.

[3]乔炜,吴克友,朱传勇等.IMU/GPS辅助ADS80数字航空摄影测量系统的技术研究[J].地理空间信息,2013,(3):106-108.

P2[文献码]B

1000-405X（2015）-10-256-1