攝影測(cè)量新技術(shù)

測(cè)繪與國(guó)土信息工程系鄒崢嶸攝影測(cè)量新技術(shù)AnOverviewofNewTechnologyforphotogrammetry

中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系教授，系主任中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)攝影測(cè)量與遙感專業(yè)委員會(huì)委員，測(cè)繪教育委員會(huì)委員湖南省測(cè)繪學(xué)會(huì)常務(wù)理事

電話O)/p>

Email:zrzou@鄒崢嶸中南大學(xué)為直屬教育部的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)，由衛(wèi)生部所屬湖南醫(yī)科大學(xué)、鐵道部所屬長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院與教育部直屬高校中南工業(yè)大學(xué)合并組建而成中南大學(xué)的學(xué)科涵蓋工學(xué)、理學(xué)、醫(yī)學(xué)、文學(xué)、法學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、哲學(xué)、教育學(xué)、歷史學(xué)等十大門類，是以本科生、研究生教育為主的高層次綜合性大學(xué)，下設(shè)29個(gè)二級(jí)學(xué)院，有本科專業(yè)75個(gè)；成立了研究生院，有碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科207個(gè)，博士學(xué)位授權(quán)學(xué)科128個(gè)，博士、碩士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科16個(gè)，博士后科研流動(dòng)站18個(gè)。擁有國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科17個(gè)，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家工程研究中心4個(gè)攝影測(cè)量新技術(shù)攝影測(cè)量新產(chǎn)品攝影測(cè)量新型傳感器（數(shù)碼攝影、高分辯率遙感影像、LIDAR)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)獲取新平臺(tái)（低空平臺(tái)、MMS、POS）攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理新技術(shù)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理新平臺(tái)（PF、DPGRID)傳統(tǒng)攝影測(cè)量學(xué)定義攝影測(cè)量學(xué)是利用光學(xué)攝影機(jī)獲取的像片，研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系的一門科學(xué)和技術(shù)攝影測(cè)量與遙感定義1988年ISPRS在日本京都第16屆大會(huì)上定義：攝影測(cè)量與遙感是對(duì)非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達(dá)進(jìn)行記錄、量測(cè)和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門工藝、科學(xué)和技術(shù)ISPRS(InternationalSocietyofPhotogrammetryandRemoteSensing)：PhotogrammetryandRemoteSensingistheart,scienceandtechnologyofobtainingreliableinformationfromnoncontractimagingandothersensorabouttheEarthanditsenvironment,andotherphysicalobjectsandprocessesthroughrecording,measuring,analyzingandrepresentation.通俗說：攝影測(cè)量就是通過

進(jìn)行攝影

測(cè)量具體的過程攝影量測(cè)影像上的二維坐標(biāo)：x、y計(jì)算獲得空間的三維坐標(biāo)：X、Y、Z

什么是攝影測(cè)量學(xué)各種類型傳感器被攝物體影像通過量測(cè)和解譯過程自然物體及其環(huán)境的可靠信息DEMDLGDRGDOM

什么是攝影測(cè)量學(xué)攝影測(cè)量的分類根據(jù)影像獲取的位置，攝影測(cè)量基本可分為：③地面攝影測(cè)量(近景)；

①航天攝影測(cè)量(衛(wèi)星)；②航空攝影測(cè)量(飛機(jī))；>200km<10km<1km攝影測(cè)量的分類根據(jù)服務(wù)目的的不同，攝影測(cè)量可分為：1、地形攝影測(cè)量2、非地形攝影測(cè)量實(shí)地－地面沿基線移動(dòng)右影像左影像右影像地面模型攝影光線投影光線攝影測(cè)量的基本原理空中攝影“師”飛機(jī)的發(fā)明為對(duì)地觀測(cè)提供了航空平臺(tái)航空攝影立體坐標(biāo)量測(cè)儀多倍儀測(cè)圖原理WildA10模擬立體測(cè)圖儀光學(xué)像片解析測(cè)圖儀器計(jì)算機(jī)建立立體模型人工量測(cè)和解譯自動(dòng)記錄數(shù)字線劃地圖數(shù)字高程模型像片影像地圖以電子計(jì)算機(jī)為主要手段，通過對(duì)攝影像片的量測(cè)和解析計(jì)算方法的交會(huì)方式來(lái)研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)及其相互關(guān)系，并提供各種攝影測(cè)量產(chǎn)品的一門科學(xué)解析空三解析測(cè)圖儀數(shù)控正射儀解析攝影測(cè)量XYZ像片盤觀測(cè)系統(tǒng)繪圖桌作業(yè)員通過手輪、腳盤將X、Y、

Z輸入計(jì)算機(jī)；實(shí)時(shí)計(jì)算共線方程，求得x1、y1、x2、y2

驅(qū)動(dòng)像片盤的運(yùn)動(dòng)；

人眼通過光學(xué)系統(tǒng)觀測(cè)像片盤上的兩張像片，觀測(cè)同名點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)圖；金屬導(dǎo)桿？？計(jì)算機(jī)解析攝影測(cè)量解析攝影測(cè)量JX-4A數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站VirtuoZO數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站相對(duì)定向自動(dòng)化自動(dòng)生成DEM及等高線地形圖模擬攝影測(cè)量解析攝影測(cè)量數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量攝影測(cè)量的發(fā)展階段發(fā)展階段原始資料投影方式儀器操作方式產(chǎn)品模擬攝影測(cè)量像片物理投影模擬測(cè)圖儀手工操作模擬產(chǎn)品解析攝影測(cè)量像片數(shù)字投影解析測(cè)圖儀機(jī)助作業(yè)員操作模擬產(chǎn)品數(shù)字產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量數(shù)字化影像數(shù)字影像數(shù)字投影計(jì)算機(jī)自動(dòng)化操作+作業(yè)員干預(yù)數(shù)字產(chǎn)品模擬產(chǎn)品攝影測(cè)量三個(gè)發(fā)展階段的特點(diǎn)由計(jì)算機(jī)＋軟件進(jìn)行全部的攝影測(cè)量；它們被(或即將)送入博物館取而代之的是DPW攝影測(cè)量新產(chǎn)品DLGDOMDEMDRGDSMTO(TDOM)數(shù)字線劃地圖（DigitalLineGraphic簡(jiǎn)稱DLG）現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理要素分層存儲(chǔ)的矢量數(shù)據(jù)集。數(shù)字線劃圖既包括空間信息也包括屬性信息，可用于建設(shè)規(guī)劃、資源管理、投資環(huán)境分析等各個(gè)方面以及作為人口、資源、環(huán)境、交通、治安等各專業(yè)信息系統(tǒng)的空間定位基礎(chǔ)。

DLG（數(shù)字線劃圖，DigitalLineGraphic)DLG（數(shù)字線劃圖，DigitalLineGraphic)數(shù)字正射影像圖（DigitalOrthophotoMap簡(jiǎn)稱DOM）是利用數(shù)字高程模型對(duì)掃描處理的數(shù)字化的航空相片/遙感相片（單色/彩色），經(jīng)逐象元進(jìn)行糾正，再按影像鑲嵌，根據(jù)圖幅范圍剪裁生成的影像數(shù)據(jù)。一般帶有公里格網(wǎng)、圖廓內(nèi)/外整飾和注記的平面圖。DOM（數(shù)字正射影像圖，DigitalOrthophotoMap)

DOM（數(shù)字正射影像圖，DigitalOrthophotoMap)數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel簡(jiǎn)稱DEM）數(shù)字高程模型是以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合?？芍谱魍敢晥D、斷面圖，進(jìn)行工程土石方計(jì)算、表面覆蓋面積統(tǒng)計(jì)，用于與高程有關(guān)的地貌形態(tài)分析、通視條件分析、洪水淹沒區(qū)分析。DEM（數(shù)字高程模型，DigitalElevationModel)DEM（數(shù)字高程模型，DigitalElevationModel)三峽景觀圖：三條航帶、175張航空影像三維景觀圖DSM(數(shù)字表面模型）數(shù)字表面模型DSM(DigitalSurfaceModel)是指包含了地表建筑物、橋梁和樹木等高度的地面高程模型.

真正射影像即數(shù)字真正射影像圖（TrueOrtho；TrueDigitalOrthoMap,TDOM）是利用數(shù)字表面模型，利用數(shù)字微分糾正技術(shù)，改正原始影像的幾何變形。TDOM是對(duì)整個(gè)分區(qū)進(jìn)行影像重采樣，采樣后的影像視角都被糾正為垂直視角。與傳統(tǒng)的正射影像相比，在大比例尺影像圖中，避免了高大建筑的傾斜對(duì)其它地物的遮擋，在拼接地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑自然的過渡基于DSM的真正射影像

真正射影像生產(chǎn)流程從光學(xué)攝影到數(shù)碼成像暗室內(nèi)沖洗膠卷彩紅外片彩色片黑白偏立體測(cè)量?jī)x器膠卷二者選一DTM正射影像圖制圖修改RC30膠卷影像工作流程彩色FCIR黑白DSW500掃描儀膠卷光學(xué)航空攝影流程傳感器輸出處理數(shù)碼航空攝影測(cè)量全數(shù)字流程數(shù)碼成像的優(yōu)點(diǎn)數(shù)碼航空攝影的方式線陣CCD面陣CCD小面陣合成大面陣線陣列推掃成像線陣列推掃成像線陣列推掃立體成像主要內(nèi)容主要內(nèi)容ADS三線陣成像ADS40數(shù)字傳感器系統(tǒng)GPS衛(wèi)星

GPS基準(zhǔn)站ADS40系統(tǒng)123456傳感器頭SH40：包括IMU、數(shù)字鏡頭控制單元CU40：GPS單元、POS計(jì)算單元大規(guī)模存儲(chǔ)器MM40系統(tǒng)控制操作界面OI40導(dǎo)航指示GI40陀螺穩(wěn)定平臺(tái)PAV30ADS40數(shù)字傳感器系統(tǒng)3個(gè)全色

CCD線陣，每個(gè)有

2x12,000像元,交錯(cuò)采樣

3.25m4個(gè)多光譜CCD線陣，

12,000像元像元大小:6.5mx6.5m視場(chǎng)角:64°主距:62.77mm立體成像角:14°,28°,42°ADS40焦平面BenefitsofasymmetryChoiceofvariousstereoangles14.2°,28.4°,42.6°NosingularityinmathematicalformulaeusedinadjustmentprocessesStaggeredpanchromaticlinesNIRlineRGBlinesBackwardviewForwardview28.4°-14.2°FocalplatePOSApplanixPOSSystemOEMversionintegratedintoSensorHeadSH40TightIMU/GPSintegrationHighshorttermIMUattitudeaccuracy,

<4"afterlinearcorrection200HzIMUreadoutfrequencyADS40高度集成POSGPSpositionEffectivetrajectoryCorrectiontoupdatetrajectoryofIMUIMUtrajectory

GPS產(chǎn)生絕對(duì)位置（2Hz)

IMU產(chǎn)生相對(duì)位置及高精度的pitch、roll、drift姿態(tài)角（200Hz）

IMU軌道更新

飛行軌道內(nèi)插－以800Hz的頻率產(chǎn)生位置和定向數(shù)據(jù)（初始POS數(shù)據(jù)）ADS40數(shù)字影像Date:13May2001Flyingheight:2,000m/6,525ftGroundsampledistance:GSD20cm/2/3ftFlightdirection:ADS三線陣成像ADS三線陣成像框幅式11,500x7,500像元最優(yōu)3cm(1.2”)地面分辨率8個(gè)獨(dú)立的相機(jī)鏡頭，中間一排4個(gè)鏡頭組合成

11500*7500像元的大幅面影像，另外4個(gè)鏡頭采集多光譜影像（R、G、

B、NIR）ULTRACAMD(VEXCEL)全色波段多光譜波段RGB&NIR影像大小11500*7500多光譜波段影像大小4008*2672全色波段像元尺寸9μ多光譜波段像元尺寸9μ焦平面物理尺寸103.5*67.5mm焦平面物理尺寸36.1*24.0mm物鏡焦距100mm(75,125)物鏡焦距28mm物鏡最小光圈f=1/5.6物鏡最小光圈f=1/4.0星下點(diǎn)旁向（航向）視場(chǎng)角55o（37o）星下點(diǎn)旁向（航向）視場(chǎng)角65o（46o）500m高度最優(yōu)地面分辨力5cmULTRACAM(VEXCEL)主要技術(shù)參數(shù)ULTRACAM(VEXCEL)ULTRACAM(VEXCEL)

該相機(jī)在每次任務(wù)中可以每秒一幅影像的速度拍攝高達(dá)2700幅影像，因此在所有的情況下幾乎都會(huì)獲取80%重疊度的影像，甚至可以達(dá)到90%的重疊度，高重疊度影像有助于提高遙感幾何定位精度，減少影像匹配錯(cuò)誤的出現(xiàn)。UltraCamD高重疊度攝影

數(shù)字影像無(wú)顆粒噪聲，輻射分辨率高（12bit/<8bit),

幾何穩(wěn)定性也更高，同時(shí)不需要經(jīng)過攝影處理，較高的輻射分辨率可以為計(jì)算機(jī)影像匹配提供更好的條件UltraCamD高質(zhì)量影像UltraCam成像原理UltraCam系列相機(jī)UltraCamXPUltraCamXP焦距120mm,像元尺寸12

μ4個(gè)7Kx4K的全色CCD相機(jī)，合成總像幅13,800x7,600

像元4個(gè)3Kx2K多光譜CCD像機(jī)視場(chǎng)角43°集成GPS/IMU3個(gè)數(shù)據(jù)記錄器，每個(gè)容量

280GB（共840GB)DMC(ZI/Imaging)DMC鏡頭DMC影像的合成DMCGPSIMUVideoCameraT-ASRTCASMS機(jī)載傳感器管理系統(tǒng)T-ASInterfaceGPSReceiverVideoSystemCameraInterfacePilotDisplayGPS

AntennaPilot

DisplaySensorControlFDS1

FlightDataStorageFDS2

FlightDataStorageFDS3

FlightDataStorageIMUPPSIMUControlDMCComponents4幅有重疊影像影像鑲嵌利用相機(jī)和平臺(tái)檢校參數(shù)與多光譜影像融合得到彩色影像投影到虛擬的像平面連接點(diǎn)區(qū)域

連接點(diǎn)檢查平差拼接DMC影像幾何處理

ImageexamplesBerlin,Germany5cmGSDTakenwithDMCat500mflyingheight

ImageexamplesBerlin,GermanyTVtowerDMC由小影像拼接為大影像誤差分析糾正、拼接而成一個(gè)大面陣影像(VirtualImage)DMC相距、傾斜小面陣影像

①將傾斜影像糾正為“水平影像”

（沒有誤差）水平影像傾斜影像SA’Aaa’M’Mpp’B’Bbb’原理圖②將“水平影像”移到VirtualImage不能獲得嚴(yán)格的中心投影，誤差來(lái)自于地面高差hXhHABb2a2dXb1a1Virtual影像水平影像基本公式Virtual影像水平影像攝影比例尺

x/

y(

)

x/

y(像素)

X/

Y(cm)

Z1:50001.6/3.40.13/0.280.8/1.7增加倍1:100000.8/1.70.06/0.140.8/1.71:300000.3/0.70.02/0.050.8/1.71:450000.2/0.40.01/0.030.8/1.7非嚴(yán)格中心投影誤差，與h/H

的比有關(guān)、影像上的誤差還與f/H有關(guān)。當(dāng)攝影比例尺小于1:1萬(wàn)時(shí)，所產(chǎn)生的影像上的誤差<0.2像素。按h/H

＝0.2計(jì)，即高差<1/5航高4個(gè)物鏡，順序曝光在理論上可獲得一個(gè)中心投影的影像Vexcel①②②③③④①①①4臺(tái)相機(jī)是順序曝光，在理論上，要求在飛行過程中，每臺(tái)相機(jī)的物鏡在“同一空間點(diǎn)”上、“同一姿態(tài)”下曝光。

實(shí)際上這是不可能的！

Vexcel以影像1為基準(zhǔn)，利用影像塊之間的公共點(diǎn)，將影像2、3、4進(jìn)行內(nèi)插，最后獲得整體中心投影影像。<±2μmgeometricaccuracy按Vexcel大幅面數(shù)碼航攝像機(jī).ppt即幾何精度<1/4.5像素由上分析可知：兩個(gè)數(shù)碼相機(jī)大致相當(dāng)。SWDC-4數(shù)碼航空相機(jī)SWDC-4數(shù)碼航空相機(jī)SWDC基于民用相機(jī)，經(jīng)過加固、精密單機(jī)檢校、平臺(tái)拼接、精密平臺(tái)檢校，并配備測(cè)量型GPS接收機(jī)、GPS航空天線、數(shù)字羅盤、航空攝影管理計(jì)算機(jī)、地面的后處理計(jì)算機(jī)和大量的設(shè)計(jì)、空中定點(diǎn)曝光控制、監(jiān)控和后處理軟件。其中的關(guān)鍵技術(shù)，即多相機(jī)高精度拼接即虛擬照片生成技術(shù)得到了突破性進(jìn)展，并已實(shí)現(xiàn)了無(wú)攝影員操作的精確GPS定點(diǎn)曝光。

SWDC可更換三種鏡頭；視場(chǎng)角大（寬高比大）；高程精度高（基高比大）；四個(gè)內(nèi)置（內(nèi)置平臺(tái)、內(nèi)置導(dǎo)航定點(diǎn)曝光、內(nèi)置測(cè)量型GPS、內(nèi)置電源）。既適用于城市大比例尺地形圖，正射影像圖，也適用于國(guó)家中小比例尺地形圖的測(cè)繪。SWDC-4數(shù)碼航空相機(jī)SWDC相機(jī)鏡頭可更換(三組：35、50、80mm)基高比大、高程精度高(達(dá)1/10000)攝影自動(dòng)定點(diǎn)曝光;通過精密GPS輔助空三,飛行中不使用IMU就可以達(dá)到很高的精度角分辨率大,航高低、CCD動(dòng)態(tài)范圍寬,在云下和輕霧天可調(diào)高感光度拍攝,對(duì)飛行天氣的要求大大低于傳統(tǒng)相機(jī)。SWDC-4數(shù)碼航空相機(jī)的特點(diǎn)SWDC-4寬像幅面陣數(shù)字航空相機(jī)采用的大視場(chǎng)角、大象元角、大基高比技術(shù)顯著地提高了成圖效率與高程精度。SWDC-4的作業(yè)效率和高程精度都高于DMC等國(guó)外數(shù)字航空相機(jī),在進(jìn)行中小比例成圖航空拍攝時(shí),SWDC-4具有更高的實(shí)用價(jià)值。SWDC-4能夠進(jìn)行1∶500到1∶10000的成圖比例尺的航空攝影,其作業(yè)精度遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)范所規(guī)定的作業(yè)精度,高程精度達(dá)到1/10000航高。SWDC-4數(shù)碼航空相機(jī)的特點(diǎn)SWDC-4數(shù)碼航空相機(jī)樣片IKONOSQUICKBIRDWorldview-1Worldview-1Worldview-1主要指標(biāo)發(fā)射日期2007年9月18日軌道高度496Km軌道太陽(yáng)同步過降交點(diǎn)時(shí)刻10:30AM重訪周期1.7天

1meterGSDorless

5.9天

20°off-nadirorless幅寬星下點(diǎn)17.6Km每景尺寸星下點(diǎn)17.6Kmx14Kmor246.4Km2軌道周期94.6minutes量化值11bits幾何分辨率星下點(diǎn)0.50米

偏離星下點(diǎn)20°時(shí)0.55米光譜分辨率全色定位精度3.0-7.6米，有地面控制點(diǎn)時(shí)

2.0米Geoeye-1 (Orbview-5)主要指標(biāo)WorldView-1SatelliteSensorCharacteristics發(fā)射日期2008年軌道高度684Km軌道太陽(yáng)同步過降交點(diǎn)時(shí)刻10:30AM重訪周期2.7天

1meterGSDorless

5.9天

20°off-nadirorless幅寬星下點(diǎn)15Km每景尺寸星下點(diǎn)15Kmx15Kmor225Km2軌道周期98minutes量化值11bits幾何分辨率星下點(diǎn)全色0.41米,多光譜1.65米光譜分辨率全色和多光譜定位精度有地面控制點(diǎn)時(shí)2-3米Geoeye-1 (Orbview-5)主要指標(biāo)WorldView-1SatelliteSensorCharacteristicsGeoeye-1 (Orbview-5)衛(wèi)星WorldView-1SatelliteSensorCharacteristicsGeoeye-1 第一張影像SPOT-5WorldView-1SatelliteSensorCharacteristicsAdvancedLandObservingSatellite(ALOS)PRISMAVNIR-2PALSARDataRelayAntenna(DRC)[Datarate:240Mbps]

SolarArrayPaddleStarTrackerGPSAntennaVelocityNadirPRISM:PanchromaticRemote-sensingInstrumentforStereoMappingAVNIR-2:AdvancedVisibleandNearInfraredRadiometertype2PALSAR:PhasedArraytypeL-bandSyntheticApertureRadar

ALOS(Advanced

LandObservingSatellite)22m8.9m2.9mLauncher H-IIAWeight 4000kgSolarPower ~7kW@EOLOrbit SunSynchronousAltitude 691.65kmRevolution 14+27/46Yawsteering ONInclination 98.16degreesLocalTime 10:30AM±15minAttitudeerror 0.4e-4°全色遙感立體測(cè)繪儀（PanchromaticRemote-sensingInstrumentforStereoMapping,PRISM），主要用于數(shù)字高程測(cè)繪；

先進(jìn)可見光與近紅外輻射計(jì)－2（AdvancedVisibleandNearInfraredRadiometertype2,AVNIR－2），用于精確陸地觀測(cè)；

相控陣型L波段合成孔徑雷達(dá)（PhasedArraytypeL-bandSyntheticApertureRadar,PALSAR），用于全天時(shí)全天候陸地觀測(cè)。

ALOS星載傳感器

PRISM具有獨(dú)立的三個(gè)觀測(cè)相機(jī)，分別用于星下點(diǎn)、前視和后視觀測(cè)，沿軌道方向獲取立體影像，星下點(diǎn)空間分辨率為2.5m。其數(shù)據(jù)主要用于建立高精度數(shù)字高程模型。全色遙感立體測(cè)繪儀波段數(shù)1(全色)波長(zhǎng)0.52-0.77

m觀測(cè)鏡3(星下點(diǎn)成像、前視成像、后視成像)基高比1.0(在前視成像與后視成像之間)空間分辨率2.5m(星下點(diǎn)成像)幅寬70km(星下點(diǎn)成像模式),35km(聯(lián)合成像模式)信噪比>70MTF>0.2探測(cè)器數(shù)量28000/波段(70km幅寬)14000/波段(35km幅寬)指向角-1.5度to+1.5度量化長(zhǎng)度8位全色遙感立體測(cè)繪儀基本參數(shù)印度制圖衛(wèi)星Cartosat-1主要指標(biāo)發(fā)射日期2005年5月5日軌道高度618Km軌道太陽(yáng)同步過降交點(diǎn)時(shí)刻10:30AM重訪周期5天幅寬星下點(diǎn)30Km每景尺寸軌道周期97minutes量化值幾何分辨率星下點(diǎn)2.50米

光譜分辨率全色定位精度Cartosat-2主要指標(biāo)發(fā)射日期2007年1月10日軌道高度630Km軌道太陽(yáng)同步過降交點(diǎn)時(shí)刻9:30AM重訪周期5天幅寬星下點(diǎn)9.6Km每景尺寸9.6*9.6Km軌道周期97.4minutes量化值幾何分辨率星下點(diǎn)0.80米

光譜分辨率全色定位精度快速性不接觸性穿透性實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性高密度、高精度數(shù)字化、自動(dòng)化激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)激光掃描技術(shù)可以快速獲取三維空間數(shù)據(jù)，是空間數(shù)據(jù)采集方法的一種突破。文物三維建模故宮昭德門三維激光掃描數(shù)據(jù)與彩色影像合成故宮掃描其它掃描實(shí)例其它掃描實(shí)例彩色掃描顯示不同的地質(zhì)層機(jī)載激光掃描方式激光雷達(dá)技術(shù)及流程優(yōu)勢(shì)從激光數(shù)據(jù)采集到直接得到DEM發(fā)射激光脈沖，是一種主動(dòng)式測(cè)量方式

激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)LIDAR數(shù)據(jù)是離散的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)LIDAR數(shù)據(jù)可以是多次回波數(shù)據(jù)LIDAR數(shù)據(jù)可以具有反射強(qiáng)度信息不同位置的光斑密度不同數(shù)據(jù)量大激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理流程激光掃描的實(shí)例城市地表模型（DSM）3rdreturnfromground1streturnfromtreetop2ndreturnfrombranches1st(andonly)returnfromground激光掃描的穿透性激光點(diǎn)云分類處理激光掃描的數(shù)據(jù)處理激光掃描的數(shù)據(jù)處理激光掃描的數(shù)據(jù)處理Transsection輸電（通訊）線路勘測(cè)測(cè)定架空線懸高礦山測(cè)量

使用多個(gè)掃描的點(diǎn)云進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接.所有掃描點(diǎn)云的拼接每次掃描的點(diǎn)云用不同的顏色區(qū)分顏色區(qū)分高程約600萬(wàn)個(gè)點(diǎn)露天礦采剝量測(cè)量城市ＤＳＭ測(cè)量上海金貿(mào)大廈激光點(diǎn)云框架圖激光高程數(shù)據(jù)2D數(shù)字地圖紋理庫(kù)三維模型航空正射影像基于遙感影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的城市三維建模航攝平臺(tái)運(yùn)五HighaltitudeModeratealtitudeAirbornePlatformLowaltitudeUnmanned低空遙感平臺(tái)隨著低空飛行平臺(tái)（直升機(jī)、有人駕駛小型飛機(jī)、無(wú)人機(jī)、飛艇）及其輔助設(shè)備的進(jìn)一步完善、數(shù)碼相機(jī)的快速普及和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的日趨成熟，由地面通過無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)起飛、到達(dá)指定空域、進(jìn)行遙感飛行及返回地面等操作的低空遙感平臺(tái)為獲取地面任意角度的清晰影像提供了重要途徑。本系統(tǒng)是由無(wú)人駕駛飛行器、數(shù)碼相機(jī)、穩(wěn)定平臺(tái)、GPS導(dǎo)航定位、飛行控制系統(tǒng)及地面遙測(cè)遙控系統(tǒng)組成的高智能化、高機(jī)動(dòng)性低空無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)實(shí)用化系統(tǒng)無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)系統(tǒng)的組成及主要設(shè)備

飛行器平臺(tái)

飛行控制系統(tǒng)

地面遙測(cè)遙控系統(tǒng)

機(jī)載傳感器

三軸穩(wěn)定平臺(tái)Ⅱ型無(wú)人機(jī)外型飛行控制系統(tǒng)的主要功能對(duì)任務(wù)設(shè)備進(jìn)行管理和控制。提供從地面控制飛機(jī)的人機(jī)接口、操作界面。實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)與地面控制站的無(wú)線數(shù)據(jù)通訊。實(shí)現(xiàn)多種飛行模態(tài)的轉(zhuǎn)換，提供人工控制、程序控制和自主飛行三種飛行控制模態(tài)。系統(tǒng)自檢測(cè)飛行控制系統(tǒng)組成

機(jī)載計(jì)算機(jī)慣性測(cè)量組體高度/空速傳感器

GPS接收機(jī)舵機(jī)及舵機(jī)控制器軟件飛行控制系統(tǒng)框圖GPS接收機(jī)氣壓高度表垂直陀螺磁航向傳感器升降舵機(jī)油門舵機(jī)引擎轉(zhuǎn)速傳感器地面檢測(cè)及數(shù)據(jù)裝定接口遙測(cè)發(fā)射機(jī)智能電源管理系統(tǒng)飛行控制計(jì)算機(jī)副翼舵機(jī)遙控接收機(jī)傘控制機(jī)構(gòu)任務(wù)傳感器穩(wěn)定平臺(tái)任務(wù)設(shè)備控制計(jì)算機(jī)地面遙測(cè)遙控系統(tǒng)主要功能

提供地面人員控制飛機(jī)所需的人機(jī)接口、操作界面、綜合信息顯示實(shí)現(xiàn)地面控制站與無(wú)人機(jī)的無(wú)線數(shù)據(jù)通訊實(shí)施對(duì)飛機(jī)的有效操縱，實(shí)現(xiàn)多種飛行模態(tài)的轉(zhuǎn)換，提供人工控制、程序控制和自主飛行三種飛行控制模態(tài)機(jī)載任務(wù)設(shè)備管理、控制系統(tǒng)自檢測(cè)地面遙測(cè)遙控系統(tǒng)的組成地面控制計(jì)算機(jī)

數(shù)據(jù)通訊裝置

DGPS基準(zhǔn)站

數(shù)字式遙控器

TV圖像接收機(jī)

軟件

電源遙測(cè)接收天線綜合管理控制器工控機(jī)遙控發(fā)射天線開關(guān)切換航模遙控信號(hào)接收及電源管理控制RS232副站管理控制器副站指令操縱器EL顯示器鍵盤輸入地面遙測(cè)遙控站的組成框圖遙控器地面測(cè)控站通訊系統(tǒng)的組成

主要由飛行控制系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)通訊電臺(tái)、地面測(cè)控站三部分組成:數(shù)據(jù)電臺(tái)飛行控制系統(tǒng)地面測(cè)控站數(shù)據(jù)電臺(tái)差分GPS基準(zhǔn)站上行下行機(jī)載任務(wù)傳感器的主要功能

數(shù)碼相機(jī)用于獲取高清晰度的遙感影像數(shù)碼攝錄機(jī)拍攝高清晰度彩色視頻圖像機(jī)載任務(wù)傳感器的選型

600萬(wàn)像素以上的專業(yè)數(shù)碼相機(jī)框幅式光學(xué)航空相機(jī)磁測(cè)儀成像光譜儀

CCD數(shù)碼攝錄機(jī)哈蘇相機(jī)專業(yè)數(shù)碼相機(jī)三軸穩(wěn)定平臺(tái)的主要功能

在無(wú)人機(jī)航攝飛行過程中,確保機(jī)載任務(wù)傳感器的姿態(tài)穩(wěn)定,以獲取高質(zhì)量、穩(wěn)定的遙感影像和視頻圖像。

三軸穩(wěn)定平臺(tái)的組成

三軸環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通過陀螺儀、水平傳感器和高精度無(wú)刷電機(jī)進(jìn)行伺服控制，三軸穩(wěn)定平臺(tái)UAVRS-Ⅱ無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)任務(wù)倉(cāng)尺寸長(zhǎng)400mm×寬300mm×高300mm

任務(wù)載荷大于8kg

操縱人員3～4人起飛方式滑跑、車載起飛降落方式滑行、傘降飛行高度100m～4000m

飛行速度90～160km/h

續(xù)航時(shí)間3～4h

控制半徑50km

10.穩(wěn)定平臺(tái)水平穩(wěn)定精度3度調(diào)整范圍±20度航偏修正精度3度修正范圍±20度

11.傳感器成像質(zhì)量空間分辨率優(yōu)于0.5m12.控制方式:遙控和程控互替方式進(jìn)行飛行、攝影及姿態(tài)控制。

13.系統(tǒng)環(huán)境要求使用環(huán)境-10°C～+40°C

光照大于300lux

攝區(qū)地形地面高差不影響地面與空中通訊風(fēng)力風(fēng)向風(fēng)力小于或等于4級(jí)，風(fēng)向不限機(jī)載任務(wù)傳感器的技術(shù)指標(biāo)

(1)數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼后背

彩色2000×3000像元（600萬(wàn)像素）彩色4000×4000像元（1600萬(wàn)像素）

(2)CCD數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)：

焦距：42—420毫米圖像分辨率：800×225像素?cái)?shù)碼輸入/輸出模式：IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量：460g

無(wú)人機(jī)航空遙感影像圖其它低空飛行器在遙感平臺(tái)上裝載IMU和GPS構(gòu)成的POS系統(tǒng)直接獲取航片的6個(gè)外方位元素，可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)航空攝影和無(wú)地面控制的高精度對(duì)地目標(biāo)定位，從而改變了航空攝影測(cè)量的作業(yè)模式，并使無(wú)圖區(qū)、困難地區(qū)的地形測(cè)繪和空間信息的實(shí)時(shí)更新成為可能。傳感器自主定位原理傳感器自主定位傳感器自主定位原理投影中心與GPS天線相位中心之幾何關(guān)系A(chǔ)機(jī)載GPS天線相位中心航攝儀投影中心SMZYXuvwxyGPS攝站坐標(biāo)誤差方程顧及動(dòng)態(tài)GPS定位之系統(tǒng)誤差線性化之誤差方程POS輔助空中三角測(cè)量IIMU旋轉(zhuǎn)中心航攝儀投影中心SMZYXuvwxyxIyIzI一般由GPS+INS+CCD構(gòu)成，GPS確定CCD的位置與姿態(tài)，INS用于GPS失鎖期間的位置推估，兩臺(tái)CCD相機(jī)用來(lái)獲取地面物體圖像。而位于圖象重疊區(qū)內(nèi)的任一目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)可根據(jù)攝影測(cè)量原理解算出來(lái)。移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)（ＭＭＳ）原理GPSCCDGISINS移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)（ＭＭＳ）構(gòu)成影像索引數(shù)據(jù)庫(kù)GPS位置INS姿態(tài)CCD

相機(jī)GPSINSGPS/INS信號(hào)立體匹配建立數(shù)據(jù)庫(kù)及電子地圖連續(xù)獲取影像CCD1,2CCD3,4移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)（ＭＭＳ）原理圖領(lǐng)域用途測(cè)繪、勘測(cè)道路測(cè)量、地圖修測(cè)ITS導(dǎo)航電子地圖的數(shù)據(jù)采集海事海岸線測(cè)量部隊(duì)?wèi)?zhàn)區(qū)道路測(cè)量公安交通事故勘測(cè)、流動(dòng)違章糾察水利堤壩監(jiān)測(cè)城市規(guī)劃城市地圖更新交通部門高速公路的修測(cè)、監(jiān)控及管理供電電力設(shè)施專題圖的測(cè)制其他各種基于道路的GIS數(shù)據(jù)采集與融合移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)（ＭＭＳ）應(yīng)用艦栽移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)（ＭＭＳ）框幅式攝影數(shù)字投影一張像片只有一組外方位元素，即XS、YS、ZS和、、線陣列影像數(shù)字投影每一條掃描行都有一組外方位元素，即XSi、YSi、ZSi和

i、i、i線陣列影像掃描行外方位元素建模定向影像認(rèn)為其它掃描行的外方位元素是定向影像（某一個(gè)掃描行）外方位元素的函數(shù)外方位元素建模線陣列影像掃描行外方位元素模型線陣列影像構(gòu)像方程正視掃描側(cè)視掃描線陣列影像空間后交線陣列影像空間前交線陣列影像空間前交線陣列影像空間前交ADS40影像攝影測(cè)量處理可代替相機(jī)模型 比已存的照相機(jī)模型便于操作 不必公開相機(jī)參數(shù)隨影像不同而不立體像對(duì)+RPC->三維測(cè)圖單景+RPC+DEM->正射影像生產(chǎn)無(wú)RPC的衛(wèi)星影像只是照片有理多項(xiàng)式系數(shù)（RPC）模型難以獲得掃描時(shí)衛(wèi)星相機(jī)的的外方位元素——按每掃描線(scanline)作中心投影——外方位元素隨掃描線不同(scanline)而不同

——高分辨率衛(wèi)星尤其是IKONOS的姿態(tài)格外復(fù)雜——內(nèi)方位元素保持同一RPC模型易于操作,幾乎無(wú)精度上的損失應(yīng)用RPC模型的必要性有理函數(shù)模型RPC的出現(xiàn)背景RPC模型（RFM模型）物方和像方坐標(biāo)的正則化表示RPC參數(shù)的解算RPC模型的立體定位-初始值確定已知值x0,y0,f,m

,Xs,Ys,Zs,,,

觀測(cè)值x,y未知數(shù)

X,Y,Z泰勒級(jí)數(shù)展開二、基本公式1、嚴(yán)密解法共線條件方程誤差方程垂直攝影情況下，可取＝＝0，保留

，則基于正解RPC模型的立體定位基于正解RPC模型的立體定位流程單像測(cè)圖已知內(nèi)、外方位元素像點(diǎn)坐標(biāo)DEMXYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2反解形式的RPC模型基于反解RPC模型的立體定位RPC模型RPC模型反解RFM立體定位流程

IKONOS立體像對(duì)相對(duì)定向、絕對(duì)定向、空三正射糾正數(shù)字高程模型（DEM）正射糾正影像三維立體模型矢量化立體測(cè)圖矢量地形圖高分辯率遙感衛(wèi)星立體測(cè)圖流程高分辯率遙感衛(wèi)星互補(bǔ)色立體模型IKONOS立體像對(duì)提取建筑物3DP5立體像對(duì)提取建筑物3D高效的采集方式：順軌道往復(fù)點(diǎn)狀目標(biāo)垂直軌道往復(fù)IKONOS立體像對(duì)采集方式GPS星相機(jī)恒星追蹤系統(tǒng)Gyro數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)原始影像圖像

&元數(shù)據(jù)Kalman

FilterJPLpgm恒星追蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)

Gyro數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)IMSFactoryCalDataOn-OrbitCalData幾何校正影像PEDPAD內(nèi)部幾何因素外部幾何因素照相機(jī)模型RPC’s立體像產(chǎn)品Geo正射套NITF格式產(chǎn)品產(chǎn)品生成影像產(chǎn)品OptionalGCP’sOptionalDEM高分辯率遙感衛(wèi)星立體像對(duì)采集和生產(chǎn)過程RPCRPC高分辯率遙感衛(wèi)星立體像對(duì)成圖方法廣泛采用RPC模型測(cè)評(píng)工作矢量成果與1:2000航攝資料套合情況（白色為實(shí)驗(yàn)成果；紅色為1:2000電子地圖）北京四維適普成果示例DOM+DLG效果圖遙感影像的對(duì)地精確定位需要一定數(shù)量的像控點(diǎn)（