ADS系列數字航攝儀分析及其在航空攝影測量中的應用

發布日期：2018-05-30 00:00 瀏覽量：15093

　　1、ADS系列數字航攝儀概述

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

　　1.1航空攝影儀種類

　　航空攝影指的是在飛機、直升機、氣球等航空器中安裝航空攝影儀，從空中對地面進行攝影操作。航空攝影的主要目的是獲得某一范圍內航空影像。當前，多將航空攝影儀分為膠片航攝儀與數字航攝儀。其中膠片航攝儀即框幅式攝影機，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字影像，其時間及人力成本較高。數字航攝儀主要包括應用線陣CCD的推掃式航攝儀與應用面陣CCD框幅式航攝儀。

　　在2000年7月，徠卡公司推出建立于線陣CCD掃描機載數字航攝儀ADS40，在2008年徠卡公式推出了ADS系統產品ADS80。ADS航攝儀應用的三線陣CCD像幅寬均設計為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型號產品SH81型號中設置有11條CCD陣列探測器。

　　1.2ADS系列數字航攝儀工作原理特點

　　在ADS系列數字航攝儀中，應用的是集成POS系統，POS系統則是由高精度慣性導航定向系統IMU及全球定位系統GPS共同構成。ADS成像原理為線陣列推掃式成像，集成POS系統具備強大功能，可以為掃描陣提供外方位元素初值，實現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。不需要經過掃描工序，便可以直接提供數字影像。ADS影像在飛行過場中可以對影像日期、拍攝時間、相機型號等進行同步記錄，且具備著高分辨、多波段及高重疊等優勢。

　　數字航攝儀核心元件之一為光敏成像元件，在ADS系列數字航攝儀中應用的是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成像技術則多采取多線陣CCD方式直接獲取數字影像。

　　2、ADS系列數字航攝儀在航空攝影測量中的應用操作

　　在應用ADS系列數字航攝儀進行航空攝影測量操作時，應做好準備工作，并設置詳細的航空攝影方案。其操作應用主要包括以下幾點：

　　（1）航攝前地面控制點布設與架設航攝GPS地面基站

　　在航空攝影中應用ADS系列數字航攝儀，為保證POS系統定位精準，在攝影測量之前應在測區附近建立GPS基準站，一般基準站數量應超過2個，并在基準站上架設GPS信號接收機。

　　（2）飛行區域數據準備工作

　　針對飛行區域，應收集該區域資料信息并進行資料處理，如所收集資料并非數據格式，則應進行掃描轉進行資料柵格化并載入系統。地圖數據載入一般應輸入三個或三個以上定向點，如輸入經緯度等。

　　（3）航線設計

　　應用ADS系列數字航攝儀進行航空攝影測量操作之前，為降低飛行成本并實現飛行質量，應根據具體攝影范圍進行有效GPS地面預控制，通過地面預控制獲取測量區域外圍拐點經緯度等數據，合理設計飛行航線。

　　（4）通過Orima軟件進行ADS影像數據處理

　　ADS系列數字航攝儀在航空攝影測量中所獲得的影像數據主要分為L0級、L1級與L2級。其中L0級屬于航攝儀飛行過程中通過導航數據直接進行地理定位所獲得的影像，受飛機運行及相機姿態變化等因素影響，L0級影像數據中存在著影像變形，為消除影像變形，應用Orima軟件進行影像數據處理，應用Orima軟件通過平差計算獲得定向參數，消除影像變形問題，生成正射影像，對多光譜波段影像進行彩色合成，最終形成L2級彩色正射影像。

　　3、ADS系列數字航攝儀在航空攝影測量中應用的優勢及不足思考

　　在航空攝影測量中，應用ADS系列數字航攝儀，存在著一定優勢及不足。因ADS系列數字航攝儀其成像方式較為特殊，容易出現影像帶失真現象，綜合POS系統進行數據重組處理，其時間花費較長，但其自動化程度較高；ADS系列數字航攝儀掃描速度較慢，對航速及航高產生了一定限制；應用ADS系列數字航攝儀進行航空攝影測量，其工作效率較高，突破了數據獲取關鍵技術，推動了航空攝影測量領域的變革。

　　4、結語

　　ADS系列數字航攝儀可以不經過掃描便可以直接為遙感圖像處理系統及數字攝影測量提供全色、近紅外數字影像。在本文中，對ADS系列數字航攝儀類別及工作原理特點進行了研究與分析，重點對ADS系列數字航攝儀在航空攝影測量中的應用操作及其優缺點進行了思考。ADS系列數字航攝儀突破了數據獲取關鍵技術，推動著攝影測量的重大變革。