以色列VisionMap公司航攝儀（A3）

　A3系統(tǒng)是中科遙感在國內(nèi)率先引進的新一代數(shù)字航空攝影系統(tǒng)，是以色列VisionMap公司的核心產(chǎn)品，目前中科遙感負(fù)責(zé)A3系統(tǒng)在中國地區(qū)的設(shè)備代理、推廣和技術(shù)支持。A3系統(tǒng)代表了航空攝影測量和數(shù)據(jù)自動處理系統(tǒng)的最新發(fā)展水平，為全方位三維建模提供數(shù)據(jù)支持。

新一代數(shù)字航空攝影系統(tǒng)

 

　　A3數(shù)字航空攝影系統(tǒng)包括寬幅航空攝影相機與“光速”全自動地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具有目前市場上同等地面分辨率條件下最大的正射影像制圖覆蓋面積和最快的數(shù)據(jù)處理流程。A3的先進性：Automatic、Accelerated、Accurate.

　　寬幅航空攝影相機
采用300mm的鏡頭，擁有超高的數(shù)據(jù)獲取能力和影像分辨率，同樣的分辨率要求下，A3能夠飛行更高的高度，獲取更大面積的數(shù)據(jù)，節(jié)約飛行成本，實現(xiàn)低碳作業(yè)。
可用于不同飛行高度，大大減小了飛行任務(wù)受天氣的影響。每個條帶可掃描33個影像對，處理系統(tǒng)自動拼接可生成超大幅影像。

寬幅航空攝影相機

 

數(shù)據(jù)獲取能力示意圖

超大幅影像原理示意圖

 

　　全自動地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
在無地面控制點條件下，通過獨創(chuàng)的軟件算法，對數(shù)據(jù)進行全自動化處理。
在2至5天的時間里可處理約5,000平方公里、空間分辨率優(yōu)于15厘米的航拍數(shù)據(jù)。

全自動地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

　　提供DGPS、PPP及結(jié)合GCPS等4種空三解算方式，可實現(xiàn)高精度空三測量。一次飛行可獲取多種高分辨率垂直和斜拍測圖產(chǎn)品。經(jīng)全自動地面數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)處理可得到一系列產(chǎn)品：高精度斜拍影像、超大幅立體像對、DSM，經(jīng)人工輔助處理可快速高效生產(chǎn)DEM和DOM，為城市景觀三維表達(dá)和可視化提供快 捷的解決方案。

DOM產(chǎn)品圖

DEM產(chǎn)品圖

DSM產(chǎn)品圖

 

精模產(chǎn)品圖 

 

白模產(chǎn)品圖

 

A3多角度攝影測量視圖

A3航攝儀說明報告
一、數(shù)據(jù)獲取效率

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

如上表所示：在同等航高要求下，A3航攝儀可以獲取更高分辨率的影像；在同等分辨率要求下，A3航攝儀數(shù)據(jù)獲取效率遠(yuǎn)高于其他航攝儀。

寧波全市域測區(qū)（面積：9816km²）航攝工作量比較

 

航攝儀類型	地面分辨率 （m）	航高 （m）	飛行速度 （km/h）	航攝效率 （km2/h）	覆蓋用時 （h）
A3	0.2	6667	370	2073	4.8
DMC	0.2	2000	370	656	15
UCXp	0.2	3333	370	972	10.1
ADS80	0.2	1931	370	634	15.5

　　利用A3航攝儀獲取寧波全市域優(yōu)于0.2米地面分辨率影像，相對航高為6667米，與其他航攝儀和飛機的組合方案相比，可以更大程度上避開軍民航空飛 機起降路線空域，降低空域協(xié)調(diào)難度，方便空域的申請；A3常用搭載平臺運八飛機（飛行速度370km/h），數(shù)據(jù)獲取效率為2073km2/h，寧波市域 影像覆蓋用時4.8小時，航攝效率是其他航攝儀2-3倍，可有效利用原本就十分有限的航攝天氣，降低項目總成本和風(fēng)險，使航飛項目更安全、更經(jīng)濟和更可 控。
特有的除薄霧功能，有效應(yīng)對大城市普遍存在的霧霾現(xiàn)象，保證航攝影像質(zhì)量。

 

二、技術(shù)先進

　　在不增加航飛成本的前提下，A3數(shù)字航攝儀獲取的數(shù)據(jù)，配合其一體化數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)Lightspeed，可自動化生產(chǎn)多種測圖產(chǎn)品：數(shù)字表面模型（DSM）、數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像(DOM)、傾斜影像和立體像對。

圖：Lightspeed數(shù)據(jù)處理流程圖

　　“光速”全自動地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（LightSpeed）以其全自動、超速度、無控制點依賴的數(shù)據(jù)處理能力享譽全球，全力匹配A3航攝儀超強的數(shù)據(jù)獲 取能力，能夠為客戶提供快速、高效的大范圍數(shù)據(jù)獲取預(yù)處理服務(wù)。它由5個高性能刀片服務(wù)器和1個磁盤陣列組成，見下圖：

圖：“光速”全自動地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

　　LightSpeed地面處理系統(tǒng)可為A3航攝儀獲取的影像數(shù)據(jù)提供一體化生產(chǎn)流程，通過獨創(chuàng)的軟件算法，對數(shù)據(jù)進行全自動生產(chǎn)。在2-5天時間內(nèi)， 可處理5000平方公里，空間分辨率優(yōu)于0.15m的航拍數(shù)據(jù)，得到一系列符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品：正射影像圖DOM、數(shù)字表面模型DSM、數(shù)字高程模型 DEM、斜拍影像。

圖：A3成果圖

　　獲取的數(shù)據(jù)具備多重利用價值
A3航攝儀的設(shè)計具備傳統(tǒng)線陣和面陣成像方式特點，是結(jié)合兩者優(yōu)勢、揚長避短的新一代步進分幅成像方式產(chǎn)品。A3采用步進式成像，可在一次飛行中同時獲取高分辨率的垂直和斜拍測圖產(chǎn)品，從而保證航攝數(shù)據(jù)具有一次飛行多重利用價值。

圖：A3步進分幅成像方式與傳統(tǒng)成像方式的比較 

 

　　A3系統(tǒng)一次飛行后，再無需額外飛行和數(shù)據(jù)處理，即可同時獲得多種數(shù)據(jù)產(chǎn)品。且數(shù)據(jù)同源性好，最大程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的后期應(yīng)用和再開發(fā)：
· 高地面分辨率、高圖像質(zhì)量的數(shù)字影像；
· 一次性自動生成高精度的DSM產(chǎn)品，無需額外工作量；
· DSM可以直接應(yīng)用于建筑三維建模，無需進行通常的建筑高程測量，將傳統(tǒng)三維建模成本降低一半以上；
· 高精度DEM產(chǎn)品；
· 高精度的DOM產(chǎn)品（最高滿足1：500基本比例尺測圖）；
· 超大像幅傾斜攝影測量產(chǎn)品（用于建立立體像對，3D紋理等）；

　　A3一體化數(shù)據(jù)生產(chǎn)項目說明
我單位于去年引進該設(shè)備從事航測項目應(yīng)用，并在廣東省東莞地區(qū)、廣州市全市域（中標(biāo)公告見下圖）進行了航攝數(shù)據(jù)一體化采集、生產(chǎn)DSM、DEM、 DOM產(chǎn)品、建立密集城區(qū)建筑物白模的項目實踐。項目要求對于DSM、DEM和DOM產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集、處理及生產(chǎn)全流程一體化進行，避免因為數(shù)據(jù)獲取不同 步、不同數(shù)據(jù)源間匹配等問題造成產(chǎn)品精度損失并提高時效性。

 

 

圖：A3影像處理的海量同名點匹配示意圖

 圖：A3系統(tǒng)一體化生產(chǎn)1：2000 DOM產(chǎn)品

圖： A3系統(tǒng)一體化生產(chǎn)（1：2000）DSM產(chǎn)品

圖：A3系統(tǒng)一體化生產(chǎn)（1：2000）DEM產(chǎn)品

圖：A3系統(tǒng)獲取的單幅原始相片

圖：準(zhǔn)真正射影像圖，示例一

圖：東莞松山湖中心區(qū)域單幅正射影像

圖：準(zhǔn)真正射影像圖，示例二（見圖中藍(lán)色框內(nèi)，高層建筑）

三、成果精度
對于數(shù)據(jù)預(yù)處理過程中重要的空三解算處理，A3地面處理系統(tǒng)提供4種方式的處理：
l 使用雙頻GPS地面基站觀測數(shù)據(jù)的差分GPS處理（DGPS模式）
l 使用雙頻GPS地面基站觀測數(shù)據(jù)結(jié)合地面像控點的處理（DGPS+GCPs模式）
l 使用單點定位技術(shù)的處理（PPP模式）
l 使用單點定位技術(shù)結(jié)合地面像控點的處理（PPP+GCPs模式）

對于這四種處理方式，A3系統(tǒng)得到的處理精度分別為：
l 采用DGPS模式處理得到的產(chǎn)品最終測量精度為1.0-1.5個像素
l 采用PPP模式處理得到的產(chǎn)品最終測量精度為2-4個像素
l 采用DGPS+GCPs模式和PPP+GCPs模式處理得到的精度是一致的，如果外業(yè)測量地面像控點采用WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，且精度在2-4cm，則最終的產(chǎn)品精度在XY平面上可達(dá)到0.5像素，在高程（Z方向）上可達(dá)到小于1個像素。
例如在廣東東莞松山湖項目中，經(jīng)國家測繪質(zhì)檢中心檢驗，抽樣檢測的高程精度統(tǒng)計中誤差±0.15m（誤差允許值±1.05m ），平面位置精度統(tǒng)計中誤差±0.107m（誤差允許值±1.2m ），遠(yuǎn)優(yōu)于國家測繪標(biāo)準(zhǔn)要求的精度。

 

圖：檢測報告圖

 

四、國內(nèi)應(yīng)用案例

　　2012年3月，中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所首次將A3引進到中國，并成功應(yīng)用該設(shè)備執(zhí)行了廣東省東莞市松山湖地區(qū)、廣州市區(qū)、廣東清遠(yuǎn)地區(qū)、廣東陽江地區(qū)、天津市城區(qū)、廣西桂東等地的航空攝影項目。下表為A3相關(guān)航攝成果的匯總表：

相關(guān)成果匯總表