ADS系列數(shù)字航攝儀分析及其在航空攝影測量中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2018-05-30 00:00 瀏覽量：18090

　　1、ADS系列數(shù)字航攝儀概述

　　ADS系列數(shù)字航攝儀應(yīng)用的是線陣列推掃式攝影方式，應(yīng)用高精度慣性導(dǎo)航定向系統(tǒng)IMU及全球定位系統(tǒng)GPS構(gòu)成的POS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字影像獲取。在航天攝影中應(yīng)用ADS系列數(shù)字航攝儀，不需要經(jīng)過沖洗、掃描及打號等工序，可以直接為數(shù)字攝影測量提供高分辨率全色及紅外數(shù)字影像。

　　1.1航空攝影儀種類

　　航空攝影指的是在飛機(jī)、直升機(jī)、氣球等航空器中安裝航空攝影儀，從空中對地面進(jìn)行攝影操作。航空攝影的主要目的是獲得某一范圍內(nèi)航空影像。當(dāng)前，多將航空攝影儀分為膠片航攝儀與數(shù)字航攝儀。其中膠片航攝儀即框幅式攝影機(jī)，一般其膠片為23×23cm，主要型號分為RMK、RC航攝儀。這種航攝儀所獲取的資料均保存于航攝底片中，通過沖洗、掃描等工序后方可獲得數(shù)字影像，其時間及人力成本較高。數(shù)字航攝儀主要包括應(yīng)用線陣CCD的推掃式航攝儀與應(yīng)用面陣CCD框幅式航攝儀。

　　在2000年7月，徠卡公司推出建立于線陣CCD掃描機(jī)載數(shù)字航攝儀ADS40，在2008年徠卡公式推出了ADS系統(tǒng)產(chǎn)品ADS80。ADS航攝儀應(yīng)用的三線陣CCD像幅寬均設(shè)計(jì)為12000象元，其象元值為6.5um，其排列形式為：下視0°，后視14°，前視27°。在ADS40系列產(chǎn)品中的SH40及SH51，在鏡頭焦中安置了8波段CCD陣列作為探測器，在ADS80型號產(chǎn)品SH81型號中設(shè)置有11條CCD陣列探測器。

　　1.2ADS系列數(shù)字航攝儀工作原理特點(diǎn)

　　在ADS系列數(shù)字航攝儀中，應(yīng)用的是集成POS系統(tǒng)，POS系統(tǒng)則是由高精度慣性導(dǎo)航定向系統(tǒng)IMU及全球定位系統(tǒng)GPS共同構(gòu)成。ADS成像原理為線陣列推掃式成像，集成POS系統(tǒng)具備強(qiáng)大功能，可以為掃描陣提供外方位元素初值，實(shí)現(xiàn)了影像外方位元素的直接獲取；ADS能夠同一時間獲取同一地面中下視、后視及前視高分辨率影像條，綜合提高了影像可靠性。

　　ADS通過這種工作方式，一次飛行便可以獲得豐富的影像信息。不需要經(jīng)過掃描工序，便可以直接提供數(shù)字影像。ADS影像在飛行過場中可以對影像日期、拍攝時間、相機(jī)型號等進(jìn)行同步記錄，且具備著高分辨、多波段及高重疊等優(yōu)勢。

　　數(shù)字航攝儀核心元件之一為光敏成像元件，在ADS系列數(shù)字航攝儀中應(yīng)用的是CCD光敏元件。CCD排列方式分為平面陣列及線陣陣列兩種形式。ADS成像技術(shù)則多采取多線陣CCD方式直接獲取數(shù)字影像。

　　2、ADS系列數(shù)字航攝儀在航空攝影測量中的應(yīng)用操作

　　在應(yīng)用ADS系列數(shù)字航攝儀進(jìn)行航空攝影測量操作時，應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，并設(shè)置詳細(xì)的航空攝影方案。其操作應(yīng)用主要包括以下幾點(diǎn)：

　　（1）航攝前地面控制點(diǎn)布設(shè)與架設(shè)航攝GPS地面基站

　　在航空攝影中應(yīng)用ADS系列數(shù)字航攝儀，為保證POS系統(tǒng)定位精準(zhǔn)，在攝影測量之前應(yīng)在測區(qū)附近建立GPS基準(zhǔn)站，一般基準(zhǔn)站數(shù)量應(yīng)超過2個，并在基準(zhǔn)站上架設(shè)GPS信號接收機(jī)。

　　（2）飛行區(qū)域數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作

　　針對飛行區(qū)域，應(yīng)收集該區(qū)域資料信息并進(jìn)行資料處理，如所收集資料并非數(shù)據(jù)格式，則應(yīng)進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)進(jìn)行資料柵格化并載入系統(tǒng)。地圖數(shù)據(jù)載入一般應(yīng)輸入三個或三個以上定向點(diǎn)，如輸入經(jīng)緯度等。

　　（3）航線設(shè)計(jì)

　　應(yīng)用ADS系列數(shù)字航攝儀進(jìn)行航空攝影測量操作之前，為降低飛行成本并實(shí)現(xiàn)飛行質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)具體攝影范圍進(jìn)行有效GPS地面預(yù)控制，通過地面預(yù)控制獲取測量區(qū)域外圍拐點(diǎn)經(jīng)緯度等數(shù)據(jù)，合理設(shè)計(jì)飛行航線。

　　（4）通過Orima軟件進(jìn)行ADS影像數(shù)據(jù)處理

　　ADS系列數(shù)字航攝儀在航空攝影測量中所獲得的影像數(shù)據(jù)主要分為L0級、L1級與L2級。其中L0級屬于航攝儀飛行過程中通過導(dǎo)航數(shù)據(jù)直接進(jìn)行地理定位所獲得的影像，受飛機(jī)運(yùn)行及相機(jī)姿態(tài)變化等因素影響，L0級影像數(shù)據(jù)中存在著影像變形，為消除影像變形，應(yīng)用Orima軟件進(jìn)行影像數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用Orima軟件通過平差計(jì)算獲得定向參數(shù)，消除影像變形問題，生成正射影像，對多光譜波段影像進(jìn)行彩色合成，最終形成L2級彩色正射影像。

　　3、ADS系列數(shù)字航攝儀在航空攝影測量中應(yīng)用的優(yōu)勢及不足思考

　　在航空攝影測量中，應(yīng)用ADS系列數(shù)字航攝儀，存在著一定優(yōu)勢及不足。因ADS系列數(shù)字航攝儀其成像方式較為特殊，容易出現(xiàn)影像帶失真現(xiàn)象，綜合POS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)重組處理，其時間花費(fèi)較長，但其自動化程度較高；ADS系列數(shù)字航攝儀掃描速度較慢，對航速及航高產(chǎn)生了一定限制；應(yīng)用ADS系列數(shù)字航攝儀進(jìn)行航空攝影測量，其工作效率較高，突破了數(shù)據(jù)獲取關(guān)鍵技術(shù)，推動了航空攝影測量領(lǐng)域的變革。

　　4、結(jié)語

　　ADS系列數(shù)字航攝儀可以不經(jīng)過掃描便可以直接為遙感圖像處理系統(tǒng)及數(shù)字攝影測量提供全色、近紅外數(shù)字影像。在本文中，對ADS系列數(shù)字航攝儀類別及工作原理特點(diǎn)進(jìn)行了研究與分析，重點(diǎn)對ADS系列數(shù)字航攝儀在航空攝影測量中的應(yīng)用操作及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了思考。ADS系列數(shù)字航攝儀突破了數(shù)據(jù)獲取關(guān)鍵技術(shù)，推動著攝影測量的重大變革。