同时搭载双传感器在航空摄影测绘中的应用

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摘要：文章介绍了一种航测飞机，具体为一种同时搭载两种传感器进行测绘航空摄影的飞机。通过对飞机的改造、航摄仪的选择、飞行参数的设置等，可以使一次飞行得到多种不同的数据，可以极大地节省时间和费用。随着不断地对飞机、航摄仪及参数设置进行改进，可以获得更好的数字航空摄影测量的成果。

关键词：数字航摄系统；机载三维激光雷达系统；双传感器

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）34-0055-02

航空摄影是快速获取地理信息的重要技术手段，是测制和更新国家基本比例尺地形图及地理信息数据库的重要资料源。我国测绘行业近十几年来发展迅猛，但仍不能满足各行业对空间信息数据的需求，对地观测技术因其作业方式落后，自动化、智能化程度低等原因严重制约着航空航天测绘生产的发展。数字航空摄影测量也因此成为当今摄影测量界研究和应用的一大热点。

1 实用新型介绍

本实用新型着重解决在航空测绘中出现的为了获取两种数据需要多次飞行的技术问题，提供了一种同时搭载两种传感器进行测绘航空摄影的飞机。

本实用新型的技术方案是一种同时搭载两种传感器进行航空摄影测绘的飞机，在机舱内部安装有数字航摄仪和激光测距航空遥感传感器，所述的机舱腹部开有两个摄影口，数字摄影仪和激光测距航空遥感传感器的航摄镜头分别位于两个摄像口内，所述的摄像口设有挡板。与现有技术相比，本实用新型将GPS导航、GPS定位以及IMU飞行姿态测量、记载激光扫描技术和数字摄影仪摄影技术集成在一起，从而达到快捷、高效综合获取空间信息的目的。可以快速生成高精度的数字地面模型和数字高程模型，制作高精度的正射影像图。

本实用新型两种传感器安装在同一架飞机上同时航摄，在国内还没有先例，特别是ALS系统搭载在增压舱飞机上航空摄影在国内也是首例。在铁路、公路选线的航空摄影项目中，可以一次完成初测和定测的数据采集。两种传感器同时获取高精度DEM和影像数据，节省了飞行时间和费用，提高了航摄效率，提高了经济效益。

2 航空摄影飞机的结构

一种同时搭载两种传感器进行测绘航空摄影的飞机，如图1所示，在机舱1内部安装有激光测距航空遥感传感器2和数字航摄仪3，所述的机舱1腹部开有两个摄影口4、5。激光测距航空遥感传感器2和数字航摄仪3的摄影镜头分别位于两个摄像口4、5内，摄像口4、5设有挡板。

1.机舱；2.激光测距航空遥感传感器；3.数字航摄仪；4.摄像口；5.摄影口

图1 结构示意图

3 航摄仪特点

3.1 数字航空摄影仪ADS80

数字摄影仪为ADS80，是瑞士徕卡公司推出的机载数字摄影仪，由IMU姿态控制测量系统、GPS全球卫星定位系统、FCMS飞行控制管理系统和PAV80陀螺仪组成。

（1）ADS80采集摄影数据的方式为线阵推扫式，12条CCD线阵分别以前视、下视和后视三个不同角度记录数据。ADS80能同时提供同分辨率全色、彩色和彩红外的影像；采集的影像数据更完整、更丰富；（2）ADS80航带覆盖宽，分辨率高，节省航线和飞行时间；（3）ADS80具有较长时间的续航能力；（4）ADS80前视和后视影像组成的立体像对其高比接近1∶1，保证其优良的测图精度。

ADS80工作电压及功率：输入电压22.0～30.2VDC；设备工作功率750～790WSH81/SH82和300WCU80（连接MM80、OI40、OC50、GI40）340WPAV30150W；工作温度-20℃～55℃；系统总重量193～197kg。

3.2 激光测距航空遥感传感器ALS60

ALS60工作电压及功率：输入电压22.0～30.2VDC；设备工作功率918W；工作温度0℃～55℃；主要设备重量LS6042.3kg、LC13.2kg、SC6031.8kg、过渡板24.9kg及其他设备20kg，系统总重量131～135kg；ADS80和ALS60总重量332kg，约737磅。

4 飞行航线的设计

航摄设计时为了保证ALS60的精度，先设计出ALS60的航线，但飞行高度由ADS80的GSD大小决定，然后以ALS60的设计航线为ADS80的设计航线。

5 实验方法和结果比较

5.1 航空摄影项目介绍

此项目是公路选线项目，航摄飞行范围属新疆维吾尔自治区克拉玛依地区，属Ⅱ类难度地区。项目成果要求提交本区域的正射影像图以及DEM。航飞面积约200km2。要求航摄地面分辨率0.2m，使用空中国王B3552飞机，时速280km。设计航线6条，每条约20km，相对航高2000m，飞行时间北京时间12∶00～13∶00。

5.2 实验方法

此次实验方法是用双传感器航空摄影测绘作业和用纯ADS80航空摄影测绘作业进行比较，主要从飞行准备、飞行时间、飞行成果、后期处理几方面来比较。

5.3 实验结果比较

5.3.1 在飞行准备工作中，双传感器航空摄影测绘准备工作多，要求飞机有双摄影口，仪器安装时间也比较多。其他的准备工作基本一致。

5.3.2 在飞行任务实施过程中，双传感器航空摄影测绘和纯ADS80航空摄影测绘由于现代化、自动化程度高，工作量基本一致。

5.3.3 双传感器航空摄影测绘直接有DEM成果，而纯ADS80航空摄影测绘需要内业采集、编辑。有DEM可以直接微分纠正正射影像，还可以直接整理提交DEM。此工序为后期内业作业的主要工序，双传感器航空摄影测绘后期作业工序少、自动化程度高、作业时间短、对作业人员需求少。而纯ADS80航空摄影测绘因为没有数字高程模型，就要先采集，然后编辑DEM，作业工序很多，难度大，作业时间也长，作业人员数量需求多。

5.3.4 两种测绘方法的测绘成果均符合项目要求。

6 结语

通过对两种作业方法的比较，双传感器航空摄影测绘缺点很少，可以忽略，成果也满足项目要求，但是其优点在后期数据处理过程表现明显，它作业工序少、自动化程度高、作业时间短、对作业人员数量需求少，在时效性和经济性方面有很大的优势。双传感器航空摄影测绘可以作为很多摄影测绘项目的首选作业方法。

参考文献

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作者简介：郑宪文，男，河北赤城人，太原航空摄影有限公司高级工程师，研究方向：摄影测量及其应用。