以色列VisionMap公司航攝儀（A3）

　A3系統(tǒng)是中科遙感在國(guó)內(nèi)率先引進(jìn)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(guó)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(cè)量和數(shù)據(jù)自動(dòng)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(jī)與“光速”全自動(dòng)地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具有目前市場(chǎng)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(jìn)性：Automatic、Accelerated、Accurate.

　　寬幅航空攝影相機(jī)
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(shí)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(gè)條帶可掃描33個(gè)影像對(duì)，處理系統(tǒng)自動(dòng)拼接可生成超大幅影像。

寬幅航空攝影相機(jī)

 

數(shù)據(jù)獲取能力示意圖

超大幅影像原理示意圖

 

　　全自動(dòng)地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
在無(wú)地面控制點(diǎn)條件下，通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的軟件算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)化處理。
在2至5天的時(shí)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(dòng)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(shí)現(xiàn)高精度空三測(cè)量。一次飛行可獲取多種高分辨率垂直和斜拍測(cè)圖產(chǎn)品。經(jīng)全自動(dòng)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(duì)、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(cè)量視圖

A3航攝儀說(shuō)明報(bào)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(cè)區(qū)（面積：9816km²）航攝工作量比較

 

航攝儀類(lèi)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(shí) （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(duì)航高為6667米，與其他航攝儀和飛機(jī)的組合方案相比，可以更大程度上避開(kāi)軍民航空飛 機(jī)起降路線空域，降低空域協(xié)調(diào)難度，方便空域的申請(qǐng)；A3常用搭載平臺(tái)運(yùn)八飛機(jī)（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(shí)4.8小時(shí)，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(xiàng)目總成本和風(fēng)險(xiǎn)，使航飛項(xiàng)目更安全、更經(jīng)濟(jì)和更可 控。
特有的除薄霧功能，有效應(yīng)對(duì)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(jìn)

　　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(dòng)化生產(chǎn)多種測(cè)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(duì)。

圖：Lightspeed數(shù)據(jù)處理流程圖

　　“光速”全自動(dòng)地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（LightSpeed）以其全自動(dòng)、超速度、無(wú)控制點(diǎn)依賴(lài)的數(shù)據(jù)處理能力享譽(yù)全球，全力匹配A3航攝儀超強(qiáng)的數(shù)據(jù)獲 取能力，能夠?yàn)榭蛻?hù)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(gè)高性能刀片服務(wù)器和1個(gè)磁盤(pán)陣列組成，見(jiàn)下圖：

圖：“光速”全自動(dòng)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(guò)獨(dú)創(chuàng)的軟件算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)生產(chǎn)。在2-5天時(shí)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(guó)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(jià)值
A3航攝儀的設(shè)計(jì)具備傳統(tǒng)線陣和面陣成像方式特點(diǎn)，是結(jié)合兩者優(yōu)勢(shì)、揚(yáng)長(zhǎng)避短的新一代步進(jìn)分幅成像方式產(chǎn)品。A3采用步進(jìn)式成像，可在一次飛行中同時(shí)獲取高分辨率的垂直和斜拍測(cè)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(jià)值。

圖：A3步進(jìn)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(wú)需額外飛行和數(shù)據(jù)處理，即可同時(shí)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(kāi)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(dòng)生成高精度的DSM產(chǎn)品，無(wú)需額外工作量；
· DSM可以直接應(yīng)用于建筑三維建模，無(wú)需進(jìn)行通常的建筑高程測(cè)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(mǎn)足1：500基本比例尺測(cè)圖）；
· 超大像幅傾斜攝影測(cè)量產(chǎn)品（用于建立立體像對(duì)，3D紋理等）；

　　A3一體化數(shù)據(jù)生產(chǎn)項(xiàng)目說(shuō)明
我單位于去年引進(jìn)該設(shè)備從事航測(cè)項(xiàng)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(jiàn)下圖）進(jìn)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(xiàng)目實(shí)踐。項(xiàng)目要求對(duì)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(jìn)行，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)獲取不同 步、不同數(shù)據(jù)源間匹配等問(wèn)題造成產(chǎn)品精度損失并提高時(shí)效性。

 

 

圖：A3影像處理的海量同名點(diǎn)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(jiàn)圖中藍(lán)色框內(nèi)，高層建筑）

三、成果精度
對(duì)于數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合地面像控點(diǎn)的處理（DGPS+GCPs模式）
l 使用單點(diǎn)定位技術(shù)的處理（PPP模式）
l 使用單點(diǎn)定位技術(shù)結(jié)合地面像控點(diǎn)的處理（PPP+GCPs模式）

對(duì)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(cè)量精度為1.0-1.5個(gè)像素
l 采用PPP模式處理得到的產(chǎn)品最終測(cè)量精度為2-4個(gè)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(cè)量地面像控點(diǎn)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(gè)像素。
例如在廣東東莞松山湖項(xiàng)目中，經(jīng)國(guó)家測(cè)繪質(zhì)檢中心檢驗(yàn)，抽樣檢測(cè)的高程精度統(tǒng)計(jì)中誤差±0.15m（誤差允許值±1.05m ），平面位置精度統(tǒng)計(jì)中誤差±0.107m（誤差允許值±1.2m ），遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)要求的精度。

 

圖：檢測(cè)報(bào)告圖

 

四、國(guó)內(nèi)應(yīng)用案例

　　2012年3月，中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所首次將A3引進(jìn)到中國(guó)，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(yáng)江地區(qū)、天津市城區(qū)、廣西桂東等地的航空攝影項(xiàng)目。下表為A3相關(guān)航攝成果的匯總表：

相關(guān)成果匯總表