徕卡ADS80数字航空摄影测量系统在电力工程勘测设计中的应用研究

山东电力工程咨询院有限公司 刘道荣 常增亮 高兴国国家海洋局第一海洋研究所 冯义楷

一、引 言

某地地形主要以山区、丘陵为主，部分为平地及居民区，而且4条线路同向并排，勘测作业任务是按照业主及设计专业要求提供120 km平断面线路图的勘测工作。本工程的技术特点是数据处理速度快且准确、可靠，影像清晰、地物分辨率高，有利于勘测设计方案的优化，而且工期短、生产成本低。徕卡ADS80数字航空摄影测量系统是目前先进的推扫式机载数字航空摄影测量系统，具有快速质量控制预览、快速L1级数据处理、简单的空三处理流程、影像显示过程中直接进行辐射纠正的功能，因此具有经济、快速、高效、高精度数据获取等特点，为获得准确、可靠的数据和高度清晰的影像提供了技术上的可行性，因此本工程采用ADS80航摄影像的数据生产方式，利用LISAS系统联机TL生成平断面图，同时也展望了ADS80数字航空摄影测量系统在电力勘测设计领域的实用价值和广阔的发展前途。

二、徕卡ADS80系统应用于电力工程勘测设计的作业流程

徕卡ADS80系统应用于电力工程勘测设计的作业流程如图1所示。

三、可行性分析

徕卡ADS80航摄影像的数据分辨率达到0.3 m，远远高于常规送电工程航测数据精度；徕卡ADS80航摄影像的航带宽度为3 km，而送电工程的实际调绘宽度为2.5 km，均能满足其精度要求；基于ADS80航摄影像的数据生产方式，大大减少了像控点测量工作；全新徕卡XPro的功能加快了数据处理速度，节省了时间，提高了生产力，减少了生产成本。徕卡ADS80数字航空摄影测量系统具有经济、快速、高效、高精度数据获取等特点，为获得准确、可靠的数据和高度清晰的影像提供了技术上的可行性，因此本工程采用ADS80航摄影像的数据生产方式。

四、航带设计

本工程由几条不同的线路所组成，根据不同线路的走向和同一线路的不同转向，共分为21条航线，带宽为3 km，航高为2500 m。

图1

五、惯导与GPS基站的要求

ADS80系统使用GPS惯性单点精密定位、定向技术，全测区布设3个基站点，并且基站点距离飞机起飞点、终点及测区小于30 km，均满足其设计要求。同时ADS80系统航摄与地面基站点的静态测量要同步进行，ADS80系统的采样率为0.1 s，基站GPS采样率为0.5 s，经过GPS差分处理进行其数据融合处理。

六、航摄作业

在白骨堆、张庄Ⅰ、张庄Ⅱ这3个C级基线点上进行静态测量；GPS测量在飞机起飞时开机，航摄结束降落后关机，充分保证了有效数据的同步性。外业结束后进行内业数据处理，应用XPro软件完成影像数据的处理和空三加密及基于 POSPac的IMU/GPS数据处理。

七、外控作业

1.基础控制网测量

由于本工程既有山区又有丘陵和平地，因此在测区均匀布设基础控制点19个，联测平面已知控制点3个。平面控制网采用1980西安坐标系，按E级要求采用GPS静态方式进行坐标联测。利用Leica Geo Office 7.0软件进行基线解算及平差计算，计算过程为:GPS基线解算—无约束平差—约束平差—基准转换。GPS网三维无约束平差最弱点的点位中误差为9.1 mm，计算结果满足有关规程对控制网的精度要求。最弱边相对中误差为1/80 000，满足有关规程对E级GPS网的精度要求。

高程采用1985国家高程基准，通过利用随机软件计算出的三维约束平差成果进行GPS高程拟合得出。

2.像控点选择

沿着每条航带中心线，在起点和终点都要选取像控点对。为了提高成图精度，在每条航带中间也要均匀选取像控点对；在不同航带交叉区也要选取像控点对；对特殊地带也要选取适当的像控点对。

3.像控点测量

利用平差后的其中19个点求得测区转换参数，并对其他3个控制点进行校核，其检测结果均符合规范要求。利用该参数测量所选定的像控点和部分特征点，由所测的像控点组成像控点控制成果，用于内业的计算，所测的特征点用于检核测图精度。

八、DEM和DOM的生成

1.DEM的制作

DEM数据是制作DOM的基础，是生成等高线及正射影像的数据来源。影像匹配后，根据匹配后产生的视差数据、定向处理后得到的结果参数及设置的DEM参数等，自动建立模型的DEM。DEM拼接区域大小以项目成果要求的沿航带中心线两侧各100 m标准图幅的坐标为拼接区域。

2.DOM的制作

正射影像制作一般是通过在像片上选取一些地面控制点，并利用原来已经获取的该像片范围内的DEM数据，采用数字微分纠正技术，对影像同时进行倾斜改正和投影差改正，将影像重采样成正射影像。通过拼接镶嵌和色彩平衡处理后，裁切出来的影像就是正射影像图。它同时具有地形图特性和影像特性，信息丰富，可作为GIS的数据源，从而丰富了GIS的表现形式。

九、路径优选及平断面图的生成

1.路径优选

本工程按航带建立若干项目，每个项目对应一个目录。采用LISAS系统进行立体建模，生成大场景立体模型。设计人员在LISAS系统上在真立体状态下进行航测内业选线和路径优化工作，并采集线路的转角坐标。最后利用LISAS的调绘输出功能把选定的路径叠加到正射影像图上，制作生成路径影像图并输出调绘图。

2.断面图的生成

首先进入终勘定位软件TL，打开*.prj和*.map文件；然后输入数字高程模型（精编DEM），并选择起始桩位（J1）、终止桩位（JN）、边线距离（15 m）、采样间距（5 m）和断面线设置（三线断面）；最后生成断面图（J1JN.map）。

3.平面图的生成

在LISAS平台下，进入选线生成OST模型菜单，输入*.tif和DEM文件，生成*.ost模型。联机TL，启动Epigs联机，打开*.ost模型。打开TL后，打开*.prj和J1JN.map。根据野外调绘成果和选线数据切平面图。平断面图以转角分界，采集。采集完整条线路的平断面图数据后交由电气专业排位，生成杆位图。

十、定位测量

首先将设计提交的转角坐标输入GPS，并根据杆位图进行转角和直线杆位放样，并在合适位置打方向桩。当 GPS RTK无法作业时，使用 Leica TS06U-2全站仪放出杆位，并对线路跨越的线高、危险点和边线进行校测，记录下来作为定位测量原始资料。最后根据定位数据由勘测设计人员共同对其杆位图进行修改而形成最终的成品杆位图。杆位桩检测精度见表1。

表1 杆位桩检测精度统计

由表1计算得:平面精度＜0.6 m，高程精度＜0.6 m。可以判定测图精度完全满足有关规定，证明了ADS80航摄数据能满足电力勘测设计的技术要求。在影像基高比大的情况下，立体效果好，此时采用ADS80新技术，量测精度高，影像清晰，通过优化设计，既保证了路径的最佳走向，又较最初设计缩短了路径长度，可节省投资；采用ADS80系统数据模式，缩短了外业工期，提高了工作效率，降低了成本消耗，节约工日。

十一、结束语

1）采用ADS80新技术，为线路的优化设计创造了条件，同时也带来了可观的经济效益。

2）生产实践证明，ADS80数字航空摄影测量系统在电力勘测设计中的应用中发挥了高效、准确的特点，是一种先进、可靠、经济实用的生产模式，在电力工程的勘测设计中具有重要的实用价值和广阔的发展前景。

3）建议ADS80系统航摄与地面基站点的静态测量要同步进行；同时沿着每条航带中心线，均匀选取像控点对。

4）进一步探讨CORS站观测数据与惯导数据的融合应用，以CORS站观测数据代替基站同步观测数据。