2023年12月25日发(作者：佘水之)
第４２卷第７期２０１９年７月测绘与空间地理信息ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.４２ꎬＮｏ.７Ｊｕｌ.ꎬ２０１９国产ＳＷＤＣ－４航摄仪在河道１∶２０００条带地形图制作中的应用姚 喜ꎬ何明岗ꎬ陈衍德ꎬ孙 超ꎬ刘廷廷ꎬ刘春晓(山东省水利勘测设计院ꎬ山东济南２５００１３)摘要:国产大像幅数码相机应用于航空摄影测量是目前摄影测量界关注的焦点ꎬ为此我们采用国产ＳＷＤＣ－４四拼航空数码相机ꎬ利用其幅面大、分辨率高、基高比大、不受阴天天气条件约束等优势ꎬ结合项目需求进行了石莱河河道影像获取ꎬ利用航天远景公司生产的ＤａｔＭａｔｒｉｘ２.０空三处理软件对影像数据进行空三加密处理ꎬ利用ＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１软件进行内业立体ＤＬＧ数据采集ꎬ以验证其可行性ꎮ本文结合工程应用实例验证了ＳＷＤＣ－４相机一体化的进程ꎮ关键词:ＳＷＤＣ－４ꎻ河道ꎻ条带地形图中图分类号:Ｐ２３１ 文献标识码:Ａ 文章编号:１６７２－５８６７(２０１９)０７－０２０５－０３在河道测量应用中的可行性ꎮ本相机的应用填补了国产航空数码相机的空白ꎬ加快了我国航空摄影测量内外业ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｏｍｅｓｔｉｃＳＷＤＣ－４ＡｅｒｉａｌＣａｍｅｒａｉｎｔｈｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆ１∶２０００ＳｔｒｉｐＴｏｐｏｇｒａｐｈｉｃＭａｐｓｏｆｔｈｅＲｉｖｅｒＣｏｕｒｓｅ(ＳｈａｎｄｏｎｇＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙꎬＪｉ'ｎａｎ２５００１３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＬａｒｇｅｆｏｒｍａｔｄｉｇｉｔａｌａｅｒｉａｌｃａｍｅｒａｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎＣｈｉｎａｕｓｉｎｇｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｔｔｒａｃｔｅｄｔｈｅｍｏｓｔｆｏｃｕｓｆｒｏｍｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｒｅｓｅｎｔｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ.ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｄｅｍａｎｄａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｉｓｃａｍｅｒａꎬｓｕｃｈａｓｌａｒｇｅｆｏｒｍａｔꎬｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎꎬｇｏｏｄＢａｓｅ－ｏｆＳＷＤＣｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｓｕｒｖｅｙｗｉｔｈｔｈｅｓｃａｌｅｏｆ１∶２０００.Ｔｈｅｕｓｅｏｆｏｕｒｃａｍｅｒａꎬｆｉｌｌｓｕｐｔｈｅｅｍｐｔｙｉｎｏｕｒｃｏｕｎ￣ｔｒｙꎬａｃｃｅｌｅｒａｔｅｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｏｏｒａｎｄｆｉｅｌｄｏｆｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＳＷＤＣ－４ꎻｒｉｖｅｒꎻｓｔｒｉｐｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｍａｐｓｈｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ.ＷｉｔｈｏｕｔｅｎｇａｇｅｍｅｎｔｏｆｃｌｏｕｄｙꎬｗｅｃａｐｔｕｒｅｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｓｏｆＳＷＤＣ－４ｏｆＳｈｉｌａｉＲｉｖｅｒ.ＵｓｉｎｇＤａｔＭａｔｒｉｘ２.０ｔｏｒｅａｌｉｚｅａｅｒｉａｌＹＡＯＸｉꎬＨＥＭｉｎｇｇａｎｇꎬＣＨＥＮＹａｎｄｅꎬＳＵＮＣｈａｏꎬＬＩＵＴｉｎｇｔｉｎｇꎬＬＩＵＣｈｕｎｘｉａｏｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎꎬａｎｄｕｓｉｎｇＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１ｔｏｃａｐｔｕｒｅＤＬＧｄａｔａ.Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔꎬｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｖｅｙｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ０ 引 言当前我国在航空摄影测量领域使用的数字航摄仪主要有进口的ＤＭＣ、ＵＣＸ和ＡＤＳ三大系列ꎬ以及刘先林院士团队自主研发的国产ＳＷＤＣ系列ꎬ它是一款国产的四拼大像幅航空数码相机系统ꎮ经过航测相关的生产及应用研究ꎬ国产ＳＷＤＣ数字航摄仪在我国航测领域中具有适合我国目前测绘发展现状的特点ꎮ其中ＳＷＤＣ－４数字航摄仪利用ＧＰＳ辅助摄影测量技术ꎬ获取的影像具有像幅大的特点ꎬ大幅度地减少了地面像控点的数量ꎬ进而减少野外工作量ꎬ且具有效率高、分辨率高、基高比高、航测收稿日期:２０１８－０３－１２成图周期短、经济、精确等优点ꎮ因此本文以国产ＳＷＤＣ－程为研究背景ꎬ研究其在水利项目生产中河道条带地形图测量中的应用ꎮ４数字航摄仪为研究基础ꎬ以水利项目石莱河河道治理工１ ＳＷＤＣ－４数字航摄仪及测区数据准备１.１ ＳＷＤＣ－４数字航摄仪ＳＷＤＣ系列数码航空相机是基于高档民用数码相机ꎬ集成重力二维稳定平台、数字罗盘、Ｋ电动调节、空管ＰＣ１０４嵌入式计算机和ＧＰＳ导航、记录等系统ꎬ是我国具有自主创新品牌的测绘设备产品ꎮ它具有航摄仪体积作者简介:姚 喜(１９８４－)ꎬ女ꎬ山东泰安人ꎬ工程师ꎬ硕士ꎬ２００９年毕业于山东科技大学摄影测量与遥感专业ꎬ主要从事水利行业航空摄影测量方面的工作ꎮ
２０６ 测绘与空间地理信息 ２０１９年小、重量轻ꎬ获取的影像像幅大、分辨率高、几何精度高等优点ꎬ并且对天气条件没有太高要求ꎬ能够在阴天作业ꎬ其独特的飞行高度低、镜头视场角大、基高比大、高程测量精度高、真彩色、镜头可更换等优势ꎬ更是令其区别于进口产品ꎬ已经得到业界认可并迅速应用ꎮ国产ＳＷＤＣ数字航摄仪的主体是由４个高档的民用相机(像元大小为６.８μｍ或９μｍ)经外视场拼接而成ꎬＳＷＤＣ的关键技术是多相机高精度影像拼接ꎬ即虚拟影像生成技术ꎬ可实现空中无摄影员的精确ＧＰＳ定点曝光[１]ꎮＳＷＤＣ－４型数码相机及技术指标见表１ꎮ表１ ＳＷＤＣ－４型数码相机及技术指标Ｔａｂ.１ ＳＷＤＣ－４ｄｉｇｉｔａｌｃａｍｅｒａｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ焦距５０ｍｍ/８０ｍｍ畸变差像元物理尺寸６.８μ拼接后虚拟影像像元数１５Ｋ×１０Ｋ×１４Ｋ×１１Ｋ像元角(弧度)１/７３５３｜１/１１７６４辐射分辨率８/１２ｂｉｔ真彩色旁向视场角２ωｙ９１°/５９°旁向视场角２ωｘ７４°/４９°６０％时的基高比０.８７/０.５９/０.３１最短曝光间隔３ｓ光圈感光度(ＩＳＯ)５０/１００/２００/４００<２μ最大３.５１.２ 测区数据准备本文实验项目区位于山东省济宁市泗水县石莱河石莱镇境内ꎮ河段发源地为龟山和长山之间ꎬ流向西南ꎬ经石莱镇ꎬ有木厂峪河、赵家沟河、下马峪河汇入ꎬ于东石莱村南流入泗水县ꎬ经华村水库下游入泗河ꎮ属于丘陵地流域面积１１３.６ｋｍ２ꎮ石莱河石莱镇段河道治理工程项目区内河长约１５.５８ｋｍꎮ本项目是为中小河流治理重点县综合整治及水系连通试点新泰市石莱镇石莱河综合治理项目区实施方案阶段提供必要的测绘成果资料ꎮ１９８０坐标系和１９８５国家高程基准ꎮ根据技术设计要求ꎬ本项目测区坐标系统为西安区ꎮ总长２７ｋｍꎬ流域面积１６６ｋｍ２ꎻ境内河长１５.５８ｋｍꎬ利用立体测图工序生产的带有三维属性信息的地形图矢量数据ＤＬＧꎬ利用全数字摄影测量软件ＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１进行ＤＥＭ的制作和单张像片的ＤＯＭ的生产ꎮ再利用正射影ＤＯＭ拼接、分幅裁切、镶嵌线编辑修改等ꎬ最后制作满足规范要求的分幅ＤＯＭꎮ最后在绘图软件南方ＣＡＳＳ中将ＤＯＭ与立体采集编图后的成果叠加制作调绘图ꎬ打印出图ꎬ以供外业进行野外实地调绘ꎮ最后根据外业实地调查结果ꎬ返回内业修改调绘图ꎬ经修改后返回外业和质量检查ꎮ最后提交成果ꎮ由此完成内外业一体化生产流程ꎬ项目生产流程如图１所示ꎮ像处理软件易拼图(ＥＰＴ)软件ꎬ进行ＤＯＭ的匀光匀色、本次试验测区航飞的航摄比例尺为１∶５８０００ꎬ共飞行航线３条ꎬ像片２１张ꎮ影像像幅大小为１１０００×１５０００(单位:像素)ꎬ摄影焦距为５０.２ｍｍꎬ像素大小为６μꎬ影像航向重叠约６５％ꎬ旁向重叠约３０％ꎮ相对飞行高度为２９５０ｍꎬ航摄地面分解力为０.３５ｍꎮ由于ＳＷＤＣ－４航摄仪拍摄的像片像幅较大ꎬ地面覆盖大ꎬ像片数目大大减少ꎬ在保证满足当前测图精度的条件下大幅度减少了外业像控布点的数目ꎮ为了保证有较高精度ꎬ像控点布设采用全野外布点方式ꎬ共布设平高像控点１６个ꎮ测区采用网络ＲＴＫ测量模式进行野外像控点的作业采集ꎬ利用大地水准面模型进行高程的转换ꎬ平面和高程的精度优于±２ｃｍꎮ按照设计技术要求ꎬ像控点平面坐标系统为１９８０西安坐标系ꎬ高程系统为１９８５国家高程基准ꎮ图１ 处理流程图Ｆｉｇ.１ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｌｏｗｃｈａｒｔ２.２ 空三加密空三加密数据处理过程采用武汉航天远景公司生产的ＤＡＴＭａｔｒｉｘ２.０＋ＰＡＴＢ全数字摄影测量系统中的空三加密模块ꎬ以外业实测控制点数据为像控点基础数据ꎬ运用Ｐａｔ－Ｂ平差软件对数据进行光束法区域网平差ꎬ解算出加密点坐标及高精度影像外方位元素ꎬ从而得到高精度的加密点成果数据ꎮ空三加密的高精度是进行立体测图生产的重要保证ꎮ平差区域内共３条航线ꎬ基线长度１.８５ｋｍꎬ加密区域内影像总数为２１张ꎮ２ 内外业一体化生产流程２.１ 流程综述前期进行资料收集和数据采集完成后ꎬ即可进行数据的处理ꎮ项目采用武汉航天远景公司生产的的ＤＡＴ￣Ｍａｔｒｉｘ２.０＋ＰＡＴＢ全数字摄影测量系统中的空三加密模块进行影像数据的空三加密处理ꎬ将空三加密成果导出为.ＸＭＬ格式ꎬ导入测图软件ＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１中ꎬ利用测图模块ＦｅａｔｕｒｅＯｎｅ进行立体测图及ＤＥＭ、ＤＯＭ的生产与制作ꎮ
第７期姚 喜等:国产ＳＷＤＣ－４航摄仪在河道１∶２０００条带地形图制作中的应用２０７加密点中误差和绝对定向后基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限制按照表２的规范要求严格执行ꎮ空三加密解算精度为:相对定向的上下视差一般为０.００２ｍｍꎬ最大不超过０.００５ｍｍꎮ绝对定向精度为:控制点平面中误差ｘ为０.０３８ｍꎬｙ为０.１８５ｍꎬ控制点高程中误差为０.１３ｍꎬ最小残差为０.００１ｍꎬ最大残差为０.２０７ｍꎮ本项目测区属于丘陵地区ꎬ精度满足规范要求ꎬ见表２ꎮ表２ 空三加密精度要求Ｔａｂ.２ Ａｅｒｉａｌｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ平面位置中误差(ｍ)点别平地基本定向点检查点公共点０.３０.５０.８丘陵地０.３０.５０.８山地０.４０.７１.１平地０.２８０.５６０.２丘陵地０.２６０.４０.７山地０.４０.６１.０高程中误差(ｍ)２.３ 立体测图内业立体测图采用武汉航天远景摄影测量工作站１∶２０００图式规范要求进行地物地貌的采集工作ꎮ对于影像清晰ꎬ能准确判读的地物地貌按规定图层及符号准确绘出ꎬ不能遗漏、变形和移位ꎮ若地物影像立体不明显或对地物位置没有把握时ꎬ要标注记号留待外业调绘处理ꎮ本项目高程点采用全野外方式采集ꎬ内业立体采集作为辅助ꎮ立体测图进行地物地貌采集完成后ꎬ导入清华山维软件ＥＰＳ中进行编图ꎮ最后在绘图软件南方ＣＡＳＳ中将ＤＯＭ与立体采集编图后的成果叠加制作调绘图ꎬ打印出图ꎬ提供外业生产调绘ꎬ叠加效果如图２所示ꎮ最后根据外业人员在实地的调绘结果ꎬ修改调绘图并返回外业和质量检查ꎮＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１的矢量立体测图模块ꎬ根据技术设计书和表３ 检查点部分精度统计Ｔａｂ.３ Ｐａｒｔｏｆｃｈｅｃｋｐｏｉｎｔｓａｃｃｕｒａｃｙｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ点号Ｊ１Ｊ２Ｊ３Ｊ４ｄＸ较差(ｍ)０.１２５－０.２２５－０.１１４０.１８９ｄＹｄＺ－０.２６８－０.２４９０.１８１０.１５９０.２２－０.１１０.１９０.１２３ 结束语本次实验是山东省水利勘测设计院在河道治理项目中首次利用ＳＷＤＣ－４数据进行测图生产实践ꎮ通过上述空三成果精度分析ꎬ及ＤＬＧ成果几何精度验证的结果可知ꎬ国产ＳＷＤＣ－４航摄仪在水利中河道条带地形图制作的应用中ꎬ可以满足１∶２０００测图精度要求ꎮ利用其特有的优势———幅面大ꎬ减少了外业像控工作量ꎬ并且影像质量好ꎬ分辨率高ꎬ在阴天条件下不耽误项目进程ꎬ为水利项目中进行条带地形图制作提供了快速有效的方法ꎬ也为项目顺利实施提供了有力保障ꎮ参考文献:[１] 张建霞ꎬ刘宗杰ꎬ刘先林.国产数码航摄仪应用于我国西部测图分析[Ｊ].测绘科学ꎬ２０１０ꎬ３５(１):３６－３８.[２] 王志龙ꎬ王留召.基于ＳＷＤＣ－４航摄仪的城市基础空间信息获取[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２００９ꎬ３２(３):１３７－１３８.[３] 张建霞.基于国产ＳＷＤＣ航摄仪的稀少控制航测应用[Ｊ].测绘通报ꎬ２０１７(１０):１４０－１４２.[４] 张建霞.基于ＳＷＤＣ的数码航空摄影测量研究与应用[Ｍ].徐州:中国矿业大学出版社ꎬ２０１５.[５] 李健ꎬ刘先林ꎬ刘凤德ꎬ等.ＳＷＤＣ－４大面阵数码航空相机拼接模型与立体测图精度分析[Ｊ].测绘科学ꎬ２００８ꎬ３３(２):１０４－１０６.[６] 王成龙.基于ＳＷＤＣ的ＧＰＳ辅助航空摄影空三加密精度分析[Ｊ].测绘科学ꎬ２０１１ꎬ３６(２):１０１－１０３.[７] 吴会军ꎬ何柯达ꎬ张晓章.ＳＷＤＣ－４航摄仪在大面积高山地貌地区的运用[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２０１６ꎬ３９(９):１４０－１４２.图２ ＤＯＭ与ＤＬＧ矢量叠加效果图Ｆｉｇ.２ ＤｏｍａｎｄＤＬＧｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｅｆｆｅｃｔｓ２.４ 精度验证为了验证ＳＷＤＣ的航测几何精度ꎬ在外业利用ＧＰＳ和全站仪随机采集了矢量检查点３２个ꎬ并在立体上采集对应的矢量点ꎬ得到检查点两套坐标ꎬ其坐标比较部分截图见表３ꎮ检查点多选在房角、道路直角转角处等明显特征处ꎮ检查点最后精度统计结果为平面中误差为０.４５ｍꎬ高程中误差为０.２５ｍꎬ满足精度要求ꎮ[编辑:任亚茹]
2023年12月25日发(作者：佘水之)
第４２卷第７期２０１９年７月测绘与空间地理信息ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.４２ꎬＮｏ.７Ｊｕｌ.ꎬ２０１９国产ＳＷＤＣ－４航摄仪在河道１∶２０００条带地形图制作中的应用姚 喜ꎬ何明岗ꎬ陈衍德ꎬ孙 超ꎬ刘廷廷ꎬ刘春晓(山东省水利勘测设计院ꎬ山东济南２５００１３)摘要:国产大像幅数码相机应用于航空摄影测量是目前摄影测量界关注的焦点ꎬ为此我们采用国产ＳＷＤＣ－４四拼航空数码相机ꎬ利用其幅面大、分辨率高、基高比大、不受阴天天气条件约束等优势ꎬ结合项目需求进行了石莱河河道影像获取ꎬ利用航天远景公司生产的ＤａｔＭａｔｒｉｘ２.０空三处理软件对影像数据进行空三加密处理ꎬ利用ＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１软件进行内业立体ＤＬＧ数据采集ꎬ以验证其可行性ꎮ本文结合工程应用实例验证了ＳＷＤＣ－４相机一体化的进程ꎮ关键词:ＳＷＤＣ－４ꎻ河道ꎻ条带地形图中图分类号:Ｐ２３１ 文献标识码:Ａ 文章编号:１６７２－５８６７(２０１９)０７－０２０５－０３在河道测量应用中的可行性ꎮ本相机的应用填补了国产航空数码相机的空白ꎬ加快了我国航空摄影测量内外业ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｏｍｅｓｔｉｃＳＷＤＣ－４ＡｅｒｉａｌＣａｍｅｒａｉｎｔｈｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆ１∶２０００ＳｔｒｉｐＴｏｐｏｇｒａｐｈｉｃＭａｐｓｏｆｔｈｅＲｉｖｅｒＣｏｕｒｓｅ(ＳｈａｎｄｏｎｇＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙꎬＪｉ'ｎａｎ２５００１３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＬａｒｇｅｆｏｒｍａｔｄｉｇｉｔａｌａｅｒｉａｌｃａｍｅｒａｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎＣｈｉｎａｕｓｉｎｇｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｔｔｒａｃｔｅｄｔｈｅｍｏｓｔｆｏｃｕｓｆｒｏｍｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｒｅｓｅｎｔｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ.ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｄｅｍａｎｄａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｉｓｃａｍｅｒａꎬｓｕｃｈａｓｌａｒｇｅｆｏｒｍａｔꎬｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎꎬｇｏｏｄＢａｓｅ－ｏｆＳＷＤＣｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｓｕｒｖｅｙｗｉｔｈｔｈｅｓｃａｌｅｏｆ１∶２０００.Ｔｈｅｕｓｅｏｆｏｕｒｃａｍｅｒａꎬｆｉｌｌｓｕｐｔｈｅｅｍｐｔｙｉｎｏｕｒｃｏｕｎ￣ｔｒｙꎬａｃｃｅｌｅｒａｔｅｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｏｏｒａｎｄｆｉｅｌｄｏｆｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＳＷＤＣ－４ꎻｒｉｖｅｒꎻｓｔｒｉｐｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｍａｐｓｈｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ.ＷｉｔｈｏｕｔｅｎｇａｇｅｍｅｎｔｏｆｃｌｏｕｄｙꎬｗｅｃａｐｔｕｒｅｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｓｏｆＳＷＤＣ－４ｏｆＳｈｉｌａｉＲｉｖｅｒ.ＵｓｉｎｇＤａｔＭａｔｒｉｘ２.０ｔｏｒｅａｌｉｚｅａｅｒｉａｌＹＡＯＸｉꎬＨＥＭｉｎｇｇａｎｇꎬＣＨＥＮＹａｎｄｅꎬＳＵＮＣｈａｏꎬＬＩＵＴｉｎｇｔｉｎｇꎬＬＩＵＣｈｕｎｘｉａｏｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎꎬａｎｄｕｓｉｎｇＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１ｔｏｃａｐｔｕｒｅＤＬＧｄａｔａ.Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔꎬｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｖｅｙｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ０ 引 言当前我国在航空摄影测量领域使用的数字航摄仪主要有进口的ＤＭＣ、ＵＣＸ和ＡＤＳ三大系列ꎬ以及刘先林院士团队自主研发的国产ＳＷＤＣ系列ꎬ它是一款国产的四拼大像幅航空数码相机系统ꎮ经过航测相关的生产及应用研究ꎬ国产ＳＷＤＣ数字航摄仪在我国航测领域中具有适合我国目前测绘发展现状的特点ꎮ其中ＳＷＤＣ－４数字航摄仪利用ＧＰＳ辅助摄影测量技术ꎬ获取的影像具有像幅大的特点ꎬ大幅度地减少了地面像控点的数量ꎬ进而减少野外工作量ꎬ且具有效率高、分辨率高、基高比高、航测收稿日期:２０１８－０３－１２成图周期短、经济、精确等优点ꎮ因此本文以国产ＳＷＤＣ－程为研究背景ꎬ研究其在水利项目生产中河道条带地形图测量中的应用ꎮ４数字航摄仪为研究基础ꎬ以水利项目石莱河河道治理工１ ＳＷＤＣ－４数字航摄仪及测区数据准备１.１ ＳＷＤＣ－４数字航摄仪ＳＷＤＣ系列数码航空相机是基于高档民用数码相机ꎬ集成重力二维稳定平台、数字罗盘、Ｋ电动调节、空管ＰＣ１０４嵌入式计算机和ＧＰＳ导航、记录等系统ꎬ是我国具有自主创新品牌的测绘设备产品ꎮ它具有航摄仪体积作者简介:姚 喜(１９８４－)ꎬ女ꎬ山东泰安人ꎬ工程师ꎬ硕士ꎬ２００９年毕业于山东科技大学摄影测量与遥感专业ꎬ主要从事水利行业航空摄影测量方面的工作ꎮ
２０６ 测绘与空间地理信息 ２０１９年小、重量轻ꎬ获取的影像像幅大、分辨率高、几何精度高等优点ꎬ并且对天气条件没有太高要求ꎬ能够在阴天作业ꎬ其独特的飞行高度低、镜头视场角大、基高比大、高程测量精度高、真彩色、镜头可更换等优势ꎬ更是令其区别于进口产品ꎬ已经得到业界认可并迅速应用ꎮ国产ＳＷＤＣ数字航摄仪的主体是由４个高档的民用相机(像元大小为６.８μｍ或９μｍ)经外视场拼接而成ꎬＳＷＤＣ的关键技术是多相机高精度影像拼接ꎬ即虚拟影像生成技术ꎬ可实现空中无摄影员的精确ＧＰＳ定点曝光[１]ꎮＳＷＤＣ－４型数码相机及技术指标见表１ꎮ表１ ＳＷＤＣ－４型数码相机及技术指标Ｔａｂ.１ ＳＷＤＣ－４ｄｉｇｉｔａｌｃａｍｅｒａｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ焦距５０ｍｍ/８０ｍｍ畸变差像元物理尺寸６.８μ拼接后虚拟影像像元数１５Ｋ×１０Ｋ×１４Ｋ×１１Ｋ像元角(弧度)１/７３５３｜１/１１７６４辐射分辨率８/１２ｂｉｔ真彩色旁向视场角２ωｙ９１°/５９°旁向视场角２ωｘ７４°/４９°６０％时的基高比０.８７/０.５９/０.３１最短曝光间隔３ｓ光圈感光度(ＩＳＯ)５０/１００/２００/４００<２μ最大３.５１.２ 测区数据准备本文实验项目区位于山东省济宁市泗水县石莱河石莱镇境内ꎮ河段发源地为龟山和长山之间ꎬ流向西南ꎬ经石莱镇ꎬ有木厂峪河、赵家沟河、下马峪河汇入ꎬ于东石莱村南流入泗水县ꎬ经华村水库下游入泗河ꎮ属于丘陵地流域面积１１３.６ｋｍ２ꎮ石莱河石莱镇段河道治理工程项目区内河长约１５.５８ｋｍꎮ本项目是为中小河流治理重点县综合整治及水系连通试点新泰市石莱镇石莱河综合治理项目区实施方案阶段提供必要的测绘成果资料ꎮ１９８０坐标系和１９８５国家高程基准ꎮ根据技术设计要求ꎬ本项目测区坐标系统为西安区ꎮ总长２７ｋｍꎬ流域面积１６６ｋｍ２ꎻ境内河长１５.５８ｋｍꎬ利用立体测图工序生产的带有三维属性信息的地形图矢量数据ＤＬＧꎬ利用全数字摄影测量软件ＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１进行ＤＥＭ的制作和单张像片的ＤＯＭ的生产ꎮ再利用正射影ＤＯＭ拼接、分幅裁切、镶嵌线编辑修改等ꎬ最后制作满足规范要求的分幅ＤＯＭꎮ最后在绘图软件南方ＣＡＳＳ中将ＤＯＭ与立体采集编图后的成果叠加制作调绘图ꎬ打印出图ꎬ以供外业进行野外实地调绘ꎮ最后根据外业实地调查结果ꎬ返回内业修改调绘图ꎬ经修改后返回外业和质量检查ꎮ最后提交成果ꎮ由此完成内外业一体化生产流程ꎬ项目生产流程如图１所示ꎮ像处理软件易拼图(ＥＰＴ)软件ꎬ进行ＤＯＭ的匀光匀色、本次试验测区航飞的航摄比例尺为１∶５８０００ꎬ共飞行航线３条ꎬ像片２１张ꎮ影像像幅大小为１１０００×１５０００(单位:像素)ꎬ摄影焦距为５０.２ｍｍꎬ像素大小为６μꎬ影像航向重叠约６５％ꎬ旁向重叠约３０％ꎮ相对飞行高度为２９５０ｍꎬ航摄地面分解力为０.３５ｍꎮ由于ＳＷＤＣ－４航摄仪拍摄的像片像幅较大ꎬ地面覆盖大ꎬ像片数目大大减少ꎬ在保证满足当前测图精度的条件下大幅度减少了外业像控布点的数目ꎮ为了保证有较高精度ꎬ像控点布设采用全野外布点方式ꎬ共布设平高像控点１６个ꎮ测区采用网络ＲＴＫ测量模式进行野外像控点的作业采集ꎬ利用大地水准面模型进行高程的转换ꎬ平面和高程的精度优于±２ｃｍꎮ按照设计技术要求ꎬ像控点平面坐标系统为１９８０西安坐标系ꎬ高程系统为１９８５国家高程基准ꎮ图１ 处理流程图Ｆｉｇ.１ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｌｏｗｃｈａｒｔ２.２ 空三加密空三加密数据处理过程采用武汉航天远景公司生产的ＤＡＴＭａｔｒｉｘ２.０＋ＰＡＴＢ全数字摄影测量系统中的空三加密模块ꎬ以外业实测控制点数据为像控点基础数据ꎬ运用Ｐａｔ－Ｂ平差软件对数据进行光束法区域网平差ꎬ解算出加密点坐标及高精度影像外方位元素ꎬ从而得到高精度的加密点成果数据ꎮ空三加密的高精度是进行立体测图生产的重要保证ꎮ平差区域内共３条航线ꎬ基线长度１.８５ｋｍꎬ加密区域内影像总数为２１张ꎮ２ 内外业一体化生产流程２.１ 流程综述前期进行资料收集和数据采集完成后ꎬ即可进行数据的处理ꎮ项目采用武汉航天远景公司生产的的ＤＡＴ￣Ｍａｔｒｉｘ２.０＋ＰＡＴＢ全数字摄影测量系统中的空三加密模块进行影像数据的空三加密处理ꎬ将空三加密成果导出为.ＸＭＬ格式ꎬ导入测图软件ＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１中ꎬ利用测图模块ＦｅａｔｕｒｅＯｎｅ进行立体测图及ＤＥＭ、ＤＯＭ的生产与制作ꎮ
第７期姚 喜等:国产ＳＷＤＣ－４航摄仪在河道１∶２０００条带地形图制作中的应用２０７加密点中误差和绝对定向后基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限制按照表２的规范要求严格执行ꎮ空三加密解算精度为:相对定向的上下视差一般为０.００２ｍｍꎬ最大不超过０.００５ｍｍꎮ绝对定向精度为:控制点平面中误差ｘ为０.０３８ｍꎬｙ为０.１８５ｍꎬ控制点高程中误差为０.１３ｍꎬ最小残差为０.００１ｍꎬ最大残差为０.２０７ｍꎮ本项目测区属于丘陵地区ꎬ精度满足规范要求ꎬ见表２ꎮ表２ 空三加密精度要求Ｔａｂ.２ Ａｅｒｉａｌｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ平面位置中误差(ｍ)点别平地基本定向点检查点公共点０.３０.５０.８丘陵地０.３０.５０.８山地０.４０.７１.１平地０.２８０.５６０.２丘陵地０.２６０.４０.７山地０.４０.６１.０高程中误差(ｍ)２.３ 立体测图内业立体测图采用武汉航天远景摄影测量工作站１∶２０００图式规范要求进行地物地貌的采集工作ꎮ对于影像清晰ꎬ能准确判读的地物地貌按规定图层及符号准确绘出ꎬ不能遗漏、变形和移位ꎮ若地物影像立体不明显或对地物位置没有把握时ꎬ要标注记号留待外业调绘处理ꎮ本项目高程点采用全野外方式采集ꎬ内业立体采集作为辅助ꎮ立体测图进行地物地貌采集完成后ꎬ导入清华山维软件ＥＰＳ中进行编图ꎮ最后在绘图软件南方ＣＡＳＳ中将ＤＯＭ与立体采集编图后的成果叠加制作调绘图ꎬ打印出图ꎬ提供外业生产调绘ꎬ叠加效果如图２所示ꎮ最后根据外业人员在实地的调绘结果ꎬ修改调绘图并返回外业和质量检查ꎮＭａｐＭａｔｒｉｘ４.１的矢量立体测图模块ꎬ根据技术设计书和表３ 检查点部分精度统计Ｔａｂ.３ Ｐａｒｔｏｆｃｈｅｃｋｐｏｉｎｔｓａｃｃｕｒａｃｙｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ点号Ｊ１Ｊ２Ｊ３Ｊ４ｄＸ较差(ｍ)０.１２５－０.２２５－０.１１４０.１８９ｄＹｄＺ－０.２６８－０.２４９０.１８１０.１５９０.２２－０.１１０.１９０.１２３ 结束语本次实验是山东省水利勘测设计院在河道治理项目中首次利用ＳＷＤＣ－４数据进行测图生产实践ꎮ通过上述空三成果精度分析ꎬ及ＤＬＧ成果几何精度验证的结果可知ꎬ国产ＳＷＤＣ－４航摄仪在水利中河道条带地形图制作的应用中ꎬ可以满足１∶２０００测图精度要求ꎮ利用其特有的优势———幅面大ꎬ减少了外业像控工作量ꎬ并且影像质量好ꎬ分辨率高ꎬ在阴天条件下不耽误项目进程ꎬ为水利项目中进行条带地形图制作提供了快速有效的方法ꎬ也为项目顺利实施提供了有力保障ꎮ参考文献:[１] 张建霞ꎬ刘宗杰ꎬ刘先林.国产数码航摄仪应用于我国西部测图分析[Ｊ].测绘科学ꎬ２０１０ꎬ３５(１):３６－３８.[２] 王志龙ꎬ王留召.基于ＳＷＤＣ－４航摄仪的城市基础空间信息获取[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２００９ꎬ３２(３):１３７－１３８.[３] 张建霞.基于国产ＳＷＤＣ航摄仪的稀少控制航测应用[Ｊ].测绘通报ꎬ２０１７(１０):１４０－１４２.[４] 张建霞.基于ＳＷＤＣ的数码航空摄影测量研究与应用[Ｍ].徐州:中国矿业大学出版社ꎬ２０１５.[５] 李健ꎬ刘先林ꎬ刘凤德ꎬ等.ＳＷＤＣ－４大面阵数码航空相机拼接模型与立体测图精度分析[Ｊ].测绘科学ꎬ２００８ꎬ３３(２):１０４－１０６.[６] 王成龙.基于ＳＷＤＣ的ＧＰＳ辅助航空摄影空三加密精度分析[Ｊ].测绘科学ꎬ２０１１ꎬ３６(２):１０１－１０３.[７] 吴会军ꎬ何柯达ꎬ张晓章.ＳＷＤＣ－４航摄仪在大面积高山地貌地区的运用[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２０１６ꎬ３９(９):１４０－１４２.图２ ＤＯＭ与ＤＬＧ矢量叠加效果图Ｆｉｇ.２ ＤｏｍａｎｄＤＬＧｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｅｆｆｅｃｔｓ２.４ 精度验证为了验证ＳＷＤＣ的航测几何精度ꎬ在外业利用ＧＰＳ和全站仪随机采集了矢量检查点３２个ꎬ并在立体上采集对应的矢量点ꎬ得到检查点两套坐标ꎬ其坐标比较部分截图见表３ꎮ检查点多选在房角、道路直角转角处等明显特征处ꎮ检查点最后精度统计结果为平面中误差为０.４５ｍꎬ高程中误差为０.２５ｍꎬ满足精度要求ꎮ[编辑:任亚茹]