Leica ADS100空中三角测量中连接点自动匹配方案研究

商振伟

（辽宁省基础测绘院 辽宁锦州 121003）

1 引言

空中三角测量（简称三空）是摄影测量中的重要工序，一直以来是摄影测量工作者的研究重点。随着科技的发展，摄影测量已由传统的解析摄影测量、模拟摄影测量发展到数字摄影测量阶段[1]，空三测量也进入了数字自动化阶段，自动化高精度的连接点匹配技术已经应用在空三软件中[2]。在ADS100空三作业中，连接点自动匹配方案的合理编辑对空三质量及工作效率有着很大的影响。

ADS100是徕卡公司于2013年推出的最新一代三线阵推扫式航摄系统，其有效像幅宽度较之上一代产品ADS80提升了30%。由于ADS100的线阵推扫式成像方式与传统中心投影方式不同，传统空三加密软件无法对其进行空三处理，需使用徕卡公司专门配备的XPRO软件进行处理，该软件具有自动化程度高、处理速度快、流程简单等优点。本文以ADS100丘陵地区数据为实验对象，使用XPRO6.1进行空三作业，对自动连接点匹配方案进行了编辑实验，得出了一个比较适合ADS100在丘陵区空三作业时的连接点匹配方案。

2 ADS100数字航摄系统

ADS100数字航摄系统是集成了高精度POS系统（全球导航定位系统和惯性导航定位系统）的三线阵推扫式航摄系统，一次拍摄可以获得前视、下视、后视完全重叠的影像[3]，其焦距为62.5mm，像元大小为5μm，最大基高比0.8[4]。由于系统集成了高精度的POS系统，这就为空三处理中影像匹配和平差提供了初始拓扑关系，极大的提高了工作效率，减小了外业像控点采集的工作量。

3 XPRO介绍

XPRO数据处理软件包括了从数据预处理、空三到数字产品输出的全过程。数据预处理模块可以将ADS100原始影像数据进行下载和解压，同时能够将影像与处理后的POS融合进行几何纠正；XPRO空三模块核心是ORIMA授权的空三模块，可以实现航带引入、自动匹配连接点、控制点量测、网平差、成果输出等功能；数字产品输出可以生产DEM、DOM、DSM等产品。

4 空三流程

ADS100数据与传统框幅式数据不同，它是由大量垂直航向的扫描线构成的无缝的影像条带，在进行空三时无法一次性获得每条扫描线的外方位元素，只能通过选取一定像素间隔或一定空间距离的扫描线作为定向片，通过平差获得其外方位元素，再通过内插获得其余各条扫描线的外方位元素。具体流程如图1所示。

图1 空三流程

其中进行测区创建时需要进行坐标系和投影信息选择；自动匹配连接点时需要根据测区情况进行连接点匹配略的选取，以保证足够的连接点密度及无约束平差精度及效率；无约束平差时需要对匹配后的粗差点进行剔除，对点密度不足区域进行手工连接点量测，通过反复迭代计算获得无约束平差结果；控制点引入时需要引入经过坐标转换的控制点数据，以保证外控数据坐标系统与测区一致；约束平差时需要对控制点进行手工量测，通过反复迭代计算获得约束平差结果，并进行成果输出。

5 丘陵地区自动匹配连接点方案研究

匹配连接点是空三过程中最重要的一步，直接影响空三质量及效率。XPRO空三中连接点匹配方案是以可编辑的文形式保存的，在进行连接点匹配时可以根据需要进行方案的选取。比如在地形复杂区就需要选择连接点较密的匹配方案以保证空三精度。

5.1 试验区数据情况

本次试验区为丘陵地区，共12条东西方向航线，航摄分辨率为0.2m，航摄面积约1200km2。

5.2 连接点方案研究

连接点匹配方案的制定有两种形式：一种是基于像素间隔的方式；一种是按照航带长度、宽度百分比的方式。本文以航带长度、宽度百分比的方式进行连接点匹配实验。通过实验得出丘陵地区连接点匹配最佳方案，主要包括航带长度、宽度百分比参数的确定以及最佳相似系数的确定。具体实验数据见表1-表 3。

表1 方案1

方案1为软件方推荐参数。使用该参数进行无约束平差发现，自动匹配的连接点较少，粗差点少，匹配时间较长，整体精度差。通过分析发现由于长度、宽度百分比参数较少，造成连接点较少，由于相似系数高，使得粗差点少，匹配时间较长。

表2 方案2

通过对方案1的分析得出方案2参数。使用该参数进行无约束平差发现，由于长度、宽度百分比参数增加，自动匹配的连接点有所增加，在使用方案1的相似系系数的情况下，整体精度有所改善，但匹配时间较方案1更长。为了保证质量并提高工作效率，本次实验中对多个相似系数进行了对比实验，结果发现当相似系数为0.85时，整体精度与相似系数0.9时相当，粗差点数量较合理，工作效率所提高，但是各个指标仍然偏高，部分区域仍需要手动添加连接点。

表3 方案3

通过方案1、方案2的分析得出方案3的参数，在使用方案3的匹配方案进行无约束平差发现，连接点数量较多、分布较均匀，基本无需手动添加连接点，使用方案2得出的相似系数0.85进行匹配，粗差点数量较合理，综合连接点匹配及粗差点情况，后续人工干预工作量较小，工作效率高，且整体精度好。

5.3 实验总结

通过实验分析发现，长度、宽度百分比参数多少与精度高低成正比，与工作效率成反比。而相似系数大小与粗差点个数成反比，与工作效率成反比。空三精度是空三的重要指标，在保证精度的情况下，合理的提高工作效率对实际生产有积极意义。通过上述实验表明方案3的匹配方案较适合用于ADS100丘陵地区空三作业。

6 结束语

空三需要根据地形因素选择自动匹配连接点方案，地形平坦地区可以使用较稀疏的连接点达到精度要求，地形变化大的地区需要较多的点达到精度要求。本次实验基于ADS100丘陵地区数据进行，使用XPRO6.1进行数据处理，得出丘陵地区自动匹配连接点较合理的方案，该方案对丘陵地区空三加密工作有一定的参考意义。