[发明专利]一种集成非扫描激光雷达的航空摄影测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种集成非扫描激光雷达的航空摄影测量系统及方法，系统包括：非扫描激光雷达、CCD数码相机、定位定向POS模块和控制存储模块；方法步骤为：基于焦平面阵列的非扫描激光雷达对视场范围进行多激光束照射，以确定视场内若干采样点的距离；同时，利用定位定向POS模块提供的位姿数据，解算出各采样点大地三维坐标，作为后续航摄处理的地面控制信息；CCD数码相机采集同一视场的航摄像片，并根据激光雷达提供的地面控制点信息快速低成本地实现航测成图。本发明采用非扫描激光雷达三维成像代替传统的野外地面控制方法，可大幅缩短制图周期，降低成本，提高对地理环境恶劣地区的成图能力。

技术领域

本发明涉及航空摄影测量领域，具体涉及一种集成非扫描激光雷达的航空摄影测量系统及方法。

背景技术

航空摄影测量是迅速获得地理信息数据，进而开展基础测绘、地质调查、国土资源开发等业务的重要技术手段，也是制作和更新地形图的最主要数据来源之一。航空摄影测量技术通过利用立体像对上同名像点的投影光束进行交会，由此获得对应地物点的空间三维坐标。为了恢复摄影影像上每一条投影光线在摄影曝光时刻的空间位置和姿态，需要通过定向技术获取航摄仪的内方位元素及摄影曝光时刻的外方位元素。内方位元素可在航摄仪检定时获得，外方位的获取则需要采用更复杂的技术途径。传统的航空摄影测量采用地面控制测量的方法，在野外布设像片控制点，并通过内业空三加密技术求解外方位元素。野外像片控制点的选定和测量耗费时间周期长，需要大量的人力、物力和财力配合，而且在自然条件恶劣区、自然灾害频发区、国界及争议区等人员无法涉足或不适宜进行地面控制的地区，难以获得有效的像片控制点。因此，传统的航空摄影测量普遍存在成图周期长、效率低、成本高且受地形限制的缺陷，无法有效满足国民经济建设和国家发展战略对地理信息数据获取的需求。

近年来，伴随差分GPS系统和惯性测量单元IMU性能的不断提高，集差分GPS技术和惯性测量单元IMU于一体的定位定向POS系统辅助航空摄影测量技术随之出现。IMU和差分GPS技术的组合应用使准确获取航摄仪曝光时刻的外方位元素成为可能，从而无需或仅需很少的像片控制点即可实现定向测图。实践表明，该技术的辅助应用可极大减少航摄外业控制作业时间，缩短成图周期，降低成本。目前POS辅助航空摄影测量的方法主要包括直接定向法（Direct Georeferencing， DG）和POS辅助空中三角测量方法（Integrated SensorOrientation， ISO）：直接定向法可在不依赖像片地面控制点的情况下，通过直接对POS测量数据进行处理和误差校正来获取航摄仪外方位元素，实现定向测图，但需要通过繁琐的手段修正航摄过程中GPS天线、IMU与航摄仪投影中心间存在的偏心分量及偏心角，否则会大大影响成图精度，即便如此，直接定向法航测精度仍无法满足大比例尺高精度成图的要求；POS辅助空中三角测量方法将根据IMU/DGPS测量校正获取的外方位元素作为区域网平差的带权观测值带入计算，可得到更高精度的航摄仪外方位元素，但为了提高测图精度，仍需引入少量地面控制点，一定程度增加了测图周期和成本。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中传统的航空摄影测量普遍存在成图周期长、效率低、成本高且受地形限制的缺陷，无法有效满足国民经济建设和国家发展战略对地理信息数据获取的需求，且复杂机械扫描单元的使用，使得结构复杂等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，满足测绘精度的前提下，为实现航摄成图快速低成本的需求，提供一种集成非扫描激光雷达的航空摄影测量系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种集成非扫描激光雷达的航空摄影测量系统及方法，包括非扫描激光雷达、CCD数码相机、定位定向POS模块、控制存储模块、第一指令传输线缆、第二指令传输线缆、第三指令传输线缆、第一数据传输线缆、第二数据传输线缆和第三数据传输线缆；

所述POS模块包括差分GPS模块和惯性测量单元，所述非扫描激光雷达包括发射系统和接收系统；