時(shí)間：2022-12-03 18:08:24
導(dǎo)語：在航空攝影測量的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
【關(guān)鍵詞】：航空攝影；數(shù)碼技術(shù)；精度
中圖分類號(hào)：P231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
在近幾十年里，我國測繪行業(yè)發(fā)展迅猛,但是由于社會(huì)的迅速發(fā)展各個(gè)行業(yè)對空間信息數(shù)據(jù)的需求不斷增大, 傳統(tǒng)的地觀測技術(shù)作業(yè)方式落后, 機(jī)械自動(dòng)化、智能化程度較低等原因阻礙了航空航天測繪的發(fā)展，由于技術(shù)匱乏等原因，國內(nèi)大量的航空攝影測量仍然依靠進(jìn)口的航空相機(jī),不僅價(jià)格昂貴,膠片動(dòng)態(tài)范圍小，攝影質(zhì)量低，而且還要通過復(fù)雜的工藝進(jìn)行膠片影像數(shù)字化等缺點(diǎn)，影響著航空攝影行業(yè)的進(jìn)步。小型數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用則進(jìn)一步解決了這些問題。小型數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)具有機(jī)動(dòng)、快速、安全等優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注，更有一些日趨成熟的信息智能技術(shù)和航空技術(shù)的發(fā)展，其性能和應(yīng)用也日益完善，并廣泛應(yīng)用于地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害勘察、地形圖更新、海洋和林業(yè)草場監(jiān)測以及農(nóng)業(yè)、水利、電力等領(lǐng)域。
一、簡述小型數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)
小型數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)是結(jié)合了航空、自動(dòng)化控制、無線電、地理信息及定位系統(tǒng)等許多技術(shù)，主要應(yīng)用無人駕駛飛行器。此技術(shù) 通過數(shù)字遙感設(shè)備獲取地面多光譜和高分辨率的影像數(shù)據(jù)， 經(jīng)過數(shù)字化處理和整理后，根據(jù)各種行業(yè)需求測繪產(chǎn)品的一種測量技術(shù)。通過遙感和定位及信息自動(dòng)化控制等微電子通信等其他技術(shù)的應(yīng)用，建立一套高分辨率、高精度的定位數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化和智能化，重量輕、體積小、自動(dòng)化程度高，控制精度強(qiáng)， 具有快速實(shí)時(shí)調(diào)查監(jiān)測等能力，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)，大大擴(kuò)大了無人飛行器和先進(jìn)航空測量技術(shù)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域， 將成為軍用和民用的主要技術(shù)之一。[1]
二、 小型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)組成部分
1. 遙感技術(shù)
遙控飛機(jī)的運(yùn)用為微型航空遙感提供了方便的操作以及提供了高效的平臺(tái)。此技術(shù)可根據(jù)不同的需要選擇不同的類型平臺(tái)。用于空中平臺(tái)的有遙控飛艇、直升機(jī)、傘翼機(jī)等。遙控飛行技術(shù)在現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐中容易實(shí)現(xiàn)，由于其種類較多、抗風(fēng)能力比較強(qiáng)，成為應(yīng)用最廣泛的無人駕駛飛行器。另外一種固定翼型無人機(jī)也是容易實(shí)現(xiàn)的，但是由于起降需要空曠的場地，受到這種限制，因此固定翼型無人機(jī)比較適合林業(yè)和草場、海洋環(huán)境、礦山資源監(jiān)測以及土地利用監(jiān)測和水利電力等領(lǐng)域的應(yīng)用。而關(guān)于無人駕駛直升機(jī)的技術(shù)，優(yōu)勢是能夠定點(diǎn)起飛，雖然對起降場地要求不高，但是其結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜，操控難度也較大。其次，無人駕駛飛艇系統(tǒng)操控相對于無人駕駛直升機(jī)比較容易，而且安全性較好，適合在城市地區(qū)和地形復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行使用和勘測。最后是無人駕駛飛行器，其結(jié)構(gòu)簡單且使用成本低，不僅能完成其他飛行器可以完成的任務(wù)，更可以完成危險(xiǎn)區(qū)域的勘測和偵查等等。在經(jīng)過長時(shí)間的研究和開發(fā)，飛行器中的遙感設(shè)備對專業(yè)數(shù)碼相機(jī)的需求不斷增加，對遙感影像的需要不斷加速、實(shí)時(shí)獲取與應(yīng)用的技術(shù)。[2]
2.飛行過程中的控制系統(tǒng)
飛行控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及電源管理系統(tǒng)等多功能技術(shù)組成， 在實(shí)現(xiàn)對無人駕駛飛行器高度、速度、航線及航向的精確控制之余，還有利于更精確地測量和勘測情況，通過數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、監(jiān)視器、天線等測量工具的運(yùn)營，獲取測區(qū)遙感影像和視頻圖像。
3． 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
對現(xiàn)實(shí)飛行測量器中存在影像數(shù)據(jù)多等棘手問題，要求對相機(jī)進(jìn)行檢測，需要使用數(shù)據(jù)處理軟件對其進(jìn)行處理。這就需要一些關(guān)鍵性的技術(shù)。首先是在無人飛行的航程中利用攝影密度設(shè)計(jì)，并且根據(jù)成圖比例尺以及相機(jī)幅面和飛行精度等因素進(jìn)行航線的設(shè)計(jì)，于此同時(shí)提高攝影的密度。其次是小型數(shù)碼攝影技術(shù)。在現(xiàn)今這個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的社會(huì)中，目前市場上可提供航空測量的小型數(shù)碼航空測量數(shù)字相機(jī)是很有限，而且更由于數(shù)碼相機(jī)所攝影的圖像幅度小、沒有框標(biāo)等特點(diǎn)，為使獲取的遙感影像能夠滿足大比例尺和航空攝影測量的精度要求，這就需要對小型數(shù)碼相機(jī)額精確度進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男蜋z驗(yàn)。此外，還需要對獲取的影像的處理方法制定相應(yīng)的技術(shù)方案和應(yīng)對措施。比如說小型數(shù)碼航空測量技術(shù)在油田中的運(yùn)用，可以通過獲取障礙區(qū)的真彩色攝像圖，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的地形圖，同時(shí)也可以用于油田土地的綜合管理、監(jiān)控和規(guī)劃，有利于油田作業(yè)效率的提高，和對油田中的情況進(jìn)行密切的聯(lián)系和關(guān)注，對高效利用油田資源有著重要的影響和作用。
三、小型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)[3]
1.利用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)碼相機(jī)，其相機(jī)焦距短, 分辨率大, 基本要求能夠滿足航空測量的要求，精度較高且飛行高度低,能夠滿足在拍攝測量過程中對高度要自由移動(dòng)要求。
2． 由于作業(yè)的動(dòng)態(tài)范圍寬，航高低,這就讓攝影測量工作可以在較惡劣的天氣環(huán)境下進(jìn)行測量工作，比如說可以在云層厚和在輕霧天的環(huán)境下通過調(diào)高相機(jī)的感光度進(jìn)行拍攝，相比傳統(tǒng)的相機(jī)和技術(shù)有了較大的進(jìn)步和提高。
3． 相片可以伸縮變形，也不會(huì)因?yàn)閴浩竭^程中產(chǎn)生的誤差導(dǎo)致的無法相對定向，這也就允許影像邊緣也可以投入使用，這也提高了攝影影像的利用。
4． 數(shù)碼相機(jī)相比與傳統(tǒng)的相機(jī)，有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)就是影像無需到專業(yè)的照相館進(jìn)行沖洗和掃描, 而且相比進(jìn)口的航空數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品成本降低，有利于節(jié)約縮減成本的使用。比如超輕型飛機(jī)的起降場地是較自由的，無論是草地或是土地路都可以進(jìn)行。在超輕型飛機(jī)進(jìn)行攝影的過程中，可以不用擔(dān)心膠卷或是曝光的問題，進(jìn)行攝影工作，也有利于工作的順利完成。
5．?dāng)?shù)碼航空攝影測量的中心理論嚴(yán)密, 分辨率高,精度高。
三、結(jié)束語
綜上所述, 小型數(shù)碼航空數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用將為我國的發(fā)展帶來重大的影響，必將為航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新帶來一次全面的發(fā)展和改革。
參考文獻(xiàn)
【1】張祖勛. 航空數(shù)碼相機(jī)及其有關(guān)問題［ J］. 測繪工程，2009，l2（4）.
1數(shù)字航空攝影測量的最新進(jìn)展與應(yīng)用領(lǐng)域
自本世紀(jì)初數(shù)字航空相機(jī)問世以來,ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空攝影儀不斷涌現(xiàn),近幾年GPS技術(shù)、慣導(dǎo)技術(shù)、數(shù)碼掃描、激光掃描、雷達(dá)等高精端技術(shù)與航空攝影的緊密結(jié)合,形成了多種航空攝影新技術(shù),如GPS輔助航空攝影技術(shù)、IMLJ(POS)/DGPS輔助航空攝影技術(shù)、利用高解像率的CCD陣列取代膠片,獲取地面的地物地貌光譜數(shù)字信息的數(shù)字航攝儀、SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)等,也在推動(dòng)著數(shù)字航空攝影測量的發(fā)展。
數(shù)字航空攝影測量技術(shù)主要應(yīng)用于高效率的地圖數(shù)據(jù)更新、城市規(guī)劃服務(wù)和土地測量、GIS/LIS數(shù)據(jù)庫以及資源環(huán)境管理中的理想的專題制圖和三維數(shù)據(jù)采集、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、土地利用、地質(zhì)等領(lǐng)域的地理數(shù)據(jù)獲取等,還可廣泛用于城市建筑、城市環(huán)境工程、城市交通、水利工程、礦山測量、考古、地質(zhì)、醫(yī)療、生物、材料力學(xué)、工業(yè)測量等領(lǐng)域。
2航空攝影測量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)
2.1 空三加密
利用VirtuoZoAAT+Pat-B自動(dòng)空三加密模塊,以數(shù)碼航片作為空三加密的原始數(shù)據(jù),運(yùn)用Pat-B平差軟件進(jìn)行光束法區(qū)域網(wǎng)平差。通過航測內(nèi)業(yè)方法(包括內(nèi)定向、相對定向、公共連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺)構(gòu)建空中三角網(wǎng),并將外業(yè)控制點(diǎn)成果和POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)按嚴(yán)密的數(shù)字模型進(jìn)行區(qū)域整體平差,得到優(yōu)化后的外方位元素和加密點(diǎn)成果。
以航測外業(yè)已劃分的區(qū)域分區(qū)為內(nèi)業(yè)空三加密的基本單元。使用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)采集像點(diǎn)坐標(biāo),采用解析空三平差程序解算大地坐標(biāo)。加密分區(qū)間參加大地定向的公共像控點(diǎn)必須是唯一的,即同點(diǎn)號(hào)、同坐標(biāo)值。加密限差按GB 7930-87《1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。加密分區(qū)間必須接邊,作業(yè)完成后應(yīng)填寫圖歷表,輸出加密成果(作業(yè)說明、外業(yè)控制點(diǎn)分布略圖、加密點(diǎn)分布略圖、外業(yè)像控點(diǎn)坐標(biāo)、加密點(diǎn)坐標(biāo)、大地定向、檢查點(diǎn)坐標(biāo)、接邊點(diǎn)坐標(biāo)和檢驗(yàn)報(bào)告等)。
2.2 數(shù)字正射影像圖(DOM)數(shù)據(jù)生產(chǎn)
2.2.1 技術(shù)路線
本文研究利用Virtuozo全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)工作站進(jìn)行1∶1000數(shù)字正射影像圖DOM的制作。在全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站中,導(dǎo)入空三成果恢復(fù)測區(qū)并創(chuàng)建立體像對,作業(yè)生產(chǎn)區(qū)域DEM數(shù)據(jù),并用特征點(diǎn)、線參與計(jì)算修改生成DEM。利用DEM數(shù)據(jù)對原始影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正,通過自動(dòng)生成的鑲嵌線對整個(gè)測區(qū)的模型正射影像進(jìn)行無縫拼接,并最終完成數(shù)字正射影像圖。最后按40cm×50cm矩形圖廓對影像進(jìn)行分幅裁切,形成DOM數(shù)據(jù)成果。
2.2.2 DEM生產(chǎn)
利用空三成果,自動(dòng)建立測區(qū)立體模型及其參數(shù)文件,在此基礎(chǔ)上生成核線影像。DEM數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)采用影像自動(dòng)相關(guān)技術(shù),生成DEM點(diǎn)(或視差曲線)。采用視差曲線編輯過程時(shí),視差曲線間隔要合理。視差曲線(或DEM點(diǎn))必須切準(zhǔn)地面,真實(shí)反映地形態(tài)勢。
(1)采集特征點(diǎn)、線、面。
主要是針對一些在完成影像自動(dòng)匹配比較困難的地區(qū)和部位,例如大片居民區(qū)、水域及高層建筑旁被黑影遮蓋部分等所作出的處理,主要方法是量測出相應(yīng)部位的特征點(diǎn)、線、面。
(1)單特征線:是指地形發(fā)生明顯變化的地形變化線,量測時(shí)沿這些特征線以靜態(tài)讀點(diǎn)方式嚴(yán)格切準(zhǔn)立體模型采集。遇樹林等植被覆蓋區(qū),要盡量切準(zhǔn)林間空地測讀碎部點(diǎn)高程;(2)雙特征線:是指依比例尺的陡坎、斜坡、堤、河流、公路、鐵路等,為了保證影像糾正質(zhì)量,對于帶狀構(gòu)造物,例如公路、鐵路、路堤、依比例尺雙線堤,應(yīng)按雙特征線量測上端兩側(cè)堤頂和下端兩側(cè)堤腳線。對于彎曲線狀地物,至少要采集弧線上的三條特征線,特征線不應(yīng)出現(xiàn)交叉點(diǎn);(3)對高架路、橋等制作DEM時(shí),應(yīng)在高架路、橋上邊沿量測特征線,DEM點(diǎn)需編至高架路、橋面上,以保證糾正后的影像不變形和位移;(4)封閉型要素:對于面積大于100m2的水庫、池塘等靜止水域內(nèi)的DEM格網(wǎng)點(diǎn)高程應(yīng)一致,流動(dòng)水域的上下游DEM格網(wǎng)點(diǎn)高程應(yīng)呈梯度下降,關(guān)系合理;(5)采用點(diǎn)編輯、面編輯相結(jié)合的方法,將DEM點(diǎn)修正到立體模型表面。按要求輸出DEM數(shù)據(jù)。DEM的編輯必須結(jié)合地貌特征內(nèi)插生成格網(wǎng)DEM(2.5m間距),檢查DEM點(diǎn)與每個(gè)模型的吻合情況,對DEM點(diǎn)與模型不吻合的區(qū)域進(jìn)行修測,使每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)都貼近地表。
采用顯示等高線模式或顯示等視差模式,在立體模型中對匹配結(jié)果進(jìn)行檢查、編輯。本項(xiàng)目中應(yīng)注意對以下的情況下進(jìn)行檢查、編輯。
①影像的不連續(xù)、被遮蓋及陰影等區(qū)域原因,檢查匹配點(diǎn)是否切準(zhǔn)地面;②建筑物、樹林等部位,檢查匹配點(diǎn)是否為地面點(diǎn),而非物體表面上的點(diǎn);③大面積平坦地區(qū)、溝渠及地形破碎區(qū)域,檢查匹配點(diǎn)和等視差曲線是否真實(shí)表現(xiàn)地形;④大面積跨圖幅的靜水面,對涉及的模型均給定值,保證水面DEM高度保持一致;⑤高架橋、高架鐵路、高架公路根據(jù)具體情況對其抬高或置平,保證DOM影像不變形。
(3)建立DEM。
根據(jù)加密點(diǎn)直接按區(qū)域生成大范圍區(qū)域DEM,通過引入特征點(diǎn)、線、面等采集數(shù)據(jù)構(gòu)三角網(wǎng),進(jìn)行插值計(jì)算,按2.5m×2.5m格網(wǎng)間距建立數(shù)字高程模型即DEM。
(4)DOM生產(chǎn)。
利用DEM完成影像微分糾正,按照分區(qū)對測區(qū)內(nèi)影像以像元大小為0.1m進(jìn)行雙線性內(nèi)插或三次卷積內(nèi)插法進(jìn)行重采樣,生成分區(qū)正射影像(DOM)。通過自動(dòng)生成的鑲嵌線對整個(gè)測區(qū)的模型正射影像進(jìn)行無縫拼接。DOM接邊中高大建筑物的投影差帶來的接邊倒影,可采用調(diào)換左右片生成正射影像進(jìn)行貼補(bǔ),使高層建筑物達(dá)到無縫接邊,并最終完成數(shù)字正射影像圖。
(5)正射影像檢查修補(bǔ)。
檢查所生成的正射影像是否失真、變形,尤其是房屋、橋梁和道路,是否有房角拉長、房屋重影、橋梁和道路扭曲變形等。若有此情況,則要重新采集生成DEM,重新糾正,確保影像無誤。對正射影像上局部出現(xiàn)的模糊、重影現(xiàn)象,通過貼補(bǔ)糾正后的單模型正射影像進(jìn)行修補(bǔ)。
(6)影像勻色。
為保證鑲嵌后正射影像色彩一致、均勻,針對航攝過程中出現(xiàn)的色差,需對所生成的正射影像進(jìn)行色彩糾正,包括單影像色彩調(diào)整與多影像色彩均衡。勻色標(biāo)準(zhǔn):選取幾個(gè)有代表性的圖幅,對測區(qū)中代表不同地貌的幾個(gè)影像圖進(jìn)行勻色,分析效果,調(diào)整出一幅符合整個(gè)測區(qū)顏色信息的標(biāo)準(zhǔn)樣圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣圖,對測區(qū)正射影像進(jìn)行全自動(dòng)色彩調(diào)整和平衡處理,確保最終DOM的整體色彩均勻一致。影像應(yīng)色彩真實(shí)、影像紋理清晰、層次豐富、反差適中、色調(diào)飽滿,色調(diào)正常,圖幅與圖幅之間色彩過渡自然、色調(diào)一致。
(7)正射影像鑲嵌。
相鄰的數(shù)字正射影像必須在空間和幾何形狀上都要精確的匹配。必須進(jìn)行可視化的檢查,以確保相鄰的數(shù)字正射影像中地面特征沒有偏移。還應(yīng)該盡量利用鑲嵌線避開由于高程特征引起的偏移和錯(cuò)位,同時(shí)應(yīng)盡量保證地物的完整性。
(8)DOM檢查。
①利用空三加密的保密點(diǎn)對DOM進(jìn)行檢查,當(dāng)同名點(diǎn)平面差異較大時(shí)應(yīng)查明原因,必要時(shí)進(jìn)行返工;②相鄰DOM影像鑲嵌處的接邊限差以目視直接判讀不得出現(xiàn)明顯接邊痕跡為主要原則,不應(yīng)大于4個(gè)像素,對滿足接邊精度要求的影像進(jìn)行無縫接邊,對于接邊超限的影像,須查明原因進(jìn)行修改;③正射影像鑲嵌前的接邊檢查,還需要檢查相鄰DOM影像鑲嵌處的顏色,保證相鄰DOM影像鑲嵌后影像過渡自然,不得出現(xiàn)明顯色差。
(9)正射影像分幅裁切。
按GB/7930-87的分幅規(guī)則,采用40cm×50cm規(guī)格進(jìn)行分幅,確定圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)為裁切范圍,每幅面積為0.2km2。
(10)正射影像質(zhì)量控制。
①采用目視檢查的方法進(jìn)行圖面檢查,保證正射影像圖面清晰,反差適中,色調(diào)均勻;②正射影像圖不得有重影,模糊或紋理斷裂等現(xiàn)象,影像應(yīng)連續(xù)完整,灰度無明顯不同,色彩平衡一致。并保證相鄰圖幅間的影像色調(diào)基本一致;③正射影像上的地物地貌真實(shí),無扭曲變形,無噪聲等缺陷;④正射影像覆蓋范圍內(nèi)的影像無漏洞。
3數(shù)字航空攝影測量的技術(shù)難題與研究熱點(diǎn)
目前,數(shù)字?jǐn)z影測量工作站(DPW:Digital Photogrammetric Workstation)技術(shù)已相當(dāng)成熟,而影像的獲取主要還依靠傳統(tǒng)的膠片來完成,如何快速且能全數(shù)字化獲取影像信息就成為數(shù)字?jǐn)z影測量的重要研究方向。數(shù)碼相機(jī)的快速發(fā)展為航攝儀的“數(shù)字化”提供了條件,基于數(shù)碼相機(jī)的航攝儀的研究是攝影測量全部數(shù)字化的關(guān)鍵,成為攝影測量界研究的熱點(diǎn)。然而,數(shù)碼相機(jī)的鏡頭畸變差很大,內(nèi)方位元素?zé)o法直接量取,屬于非量測型相機(jī),這就使得數(shù)碼相機(jī)無法直接在攝影測量中使用,同時(shí)數(shù)碼相機(jī)的幅面小、且多為矩形,導(dǎo)致攝影測量的外業(yè)控制和內(nèi)業(yè)處理工作量大幅增加。這些技術(shù)難題都必須予以解決,才能真正的將數(shù)碼相機(jī)作為航攝儀。
此外,目前數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展,主要還是圍繞著利用航空攝影測量測繪地形圖展開的,而對于數(shù)字近景(地面)攝影測量的研究甚少,數(shù)字近景攝影測量必將成為數(shù)字航空攝影測量發(fā)展的新領(lǐng)域,它將成為機(jī)器人視覺現(xiàn)場識(shí)別的主要解決手段,而對實(shí)時(shí)性、全自動(dòng)源數(shù)據(jù)獲取及仿真虛擬手段的研究將成為近景應(yīng)用研究的主題。
4結(jié)語
數(shù)字航空攝影測量是一門相對年輕的學(xué)科,它利用計(jì)算機(jī)替代“人眼”,使得數(shù)字?jǐn)z影測量在理論和實(shí)踐中都得到迅速發(fā)展,它將在三維可視化、GIS數(shù)據(jù)更新、數(shù)學(xué)近景攝影測量等方面得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。它的發(fā)展使得膠片攝影被數(shù)字?jǐn)z影所取代成為必然趨勢,數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)的研究已成為當(dāng)前航空遙感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向,新型數(shù)字航空攝影機(jī)的應(yīng)用必將為航空攝影測量技術(shù)帶來一次變革,并把我國航空攝影測量技術(shù)推向數(shù)字航空攝影時(shí)代。
參考文獻(xiàn)
[1] 李得仁,周月琴,金為銑.攝影測量與遙感概論[M].測繪出版社,1999.
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關(guān)鍵詞：攝影測量；遙感技術(shù)；發(fā)展作用
中圖分類號(hào)： P216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言：
攝影測量與遙感主要是在不通過實(shí)地的接觸的前提下，通過物體傳送到傳感器之上的信息數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)了對物體的具體測量和研究。通過傳送的數(shù)據(jù)的分析和相應(yīng)的技術(shù)處理，從而為實(shí)際的工程建設(shè)提供必要的參考。攝影測量在近年來得到了發(fā)展，經(jīng)過專業(yè)團(tuán)隊(duì)的研究和考察，測量攝影逐漸朝向了數(shù)字的攝影領(lǐng)域發(fā)展方向。它是對數(shù)字、影像自動(dòng)進(jìn)行像片內(nèi)定向、相對定向、絕對定向、自動(dòng)空中三角測量、數(shù)字影像匹配、建立數(shù)字高程模型、制作數(shù)字正射影像、提取地物要素，實(shí)現(xiàn)基于軟拷貝的全數(shù)字化攝影測量的理論、算法、軟件的應(yīng)用。
1 攝影測量與遙感的發(fā)展的重要作用
從攝影測量與遙感的發(fā)展來看，在近三十年來，攝影測量與遙感技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了測繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、氣象、資源環(huán)境、城市建設(shè)、海洋、防災(zāi)減災(zāi)等各個(gè)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。從上世紀(jì)七十年代后半程起，攝影測量已經(jīng)開始從模擬攝影中跨越出來，已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字?jǐn)z影階段，攝影測量正在經(jīng)過傳統(tǒng)測繪技術(shù)向數(shù)字化測繪技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變。
1.1 攝影測量與遙感有利于推動(dòng)測繪技術(shù)的進(jìn)步
從二十世紀(jì)七十年代后期開始，我國的攝影測量經(jīng)過了一個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。攝影測量逐漸從模擬攝影測量轉(zhuǎn)化到解析攝影測量，并最終進(jìn)入到了數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展階段，也標(biāo)志著我國的傳統(tǒng)測繪技術(shù)體系的解體，新的數(shù)字化的測繪技術(shù)體系的興起。
首先，從數(shù)字影像的類型來說，我國目前已經(jīng)建立了數(shù)字正射影像（DOM，Digital Orthophoto Map）、數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）、數(shù)字線劃圖（DLG，Digital Line Graphic）、數(shù)字柵格圖（DRG，Digital Raster Graphic），同時(shí)還有其他相應(yīng)的地名數(shù)據(jù)庫與土地利用數(shù)據(jù)庫，多樣化的數(shù)據(jù)庫與模型為攝影測量在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用提供了可能性，推動(dòng)了測繪技術(shù)的發(fā)展。
其次，國家利用攝影測量與遙感技術(shù)繪制了大量各種比例尺地形圖。除此之外，還建立了大量的全國級(jí)別的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。例如1：1000000、1：250000、1：50000比例尺級(jí)別的地理信息數(shù)據(jù)庫；除了國家級(jí)外，省一級(jí)的1：10000比例尺級(jí)別的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、市縣級(jí)1：500至1： 2000比例尺級(jí)別的地理信息數(shù)據(jù)庫等等。
另外，我國應(yīng)用陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)、中巴衛(wèi)星數(shù)據(jù)等，于上世紀(jì)80年代中期、90年代中期和末期完成了全國土地利用調(diào)查，并建立了業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)，具有每年耕地?cái)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新和每五年土地利用數(shù)據(jù)全面更新的能力。現(xiàn)正在利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)，開展第二次全國土地詳查工作。我國還利用彩色紅外遙感數(shù)據(jù)開展地質(zhì)找礦應(yīng)用研究，并成功地在新疆博羅霍樂北山地區(qū)發(fā)現(xiàn)礦藏。
1.2 攝影測量與遙感有利于提升
空間數(shù)據(jù)的獲取能力經(jīng)過近50年的發(fā)展，我國在空間數(shù)據(jù)獲取能力方面有了巨大的提升。研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的遙感數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，以此為核心建立了國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像地面處理系統(tǒng)，并開展了定量遙感反演研究，為形成我國獨(dú)立自主的對地觀測數(shù)據(jù)獲取、信息處理與分發(fā)服務(wù)體系奠定了基礎(chǔ)。
首先，從數(shù)據(jù)獲取能力方面來看，在國家973與863計(jì)劃的支持下，成功研制了一系列傳感器，發(fā)射了50多顆對地觀測衛(wèi)星，包括氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、返回式陸地衛(wèi)星、科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星等，組成了風(fēng)云、海洋、資源和環(huán)境減災(zāi)四大民用系列對地觀測衛(wèi)星體系，從地球同步軌道和太陽同步軌道上實(shí)現(xiàn)了對地球的多平臺(tái)、多傳感器觀測，可以獲取地球表面不同分辨率的光學(xué)和雷達(dá)圖像，并將對地觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用于氣候、大氣成分、水循環(huán)、植被變遷、海洋現(xiàn)象、自然災(zāi)害等地球空間環(huán)境變化的監(jiān)測。
其次，在數(shù)據(jù)儲(chǔ)備方面，已經(jīng)積累覆蓋全國陸地、海域以及周邊國家和地區(qū)1500萬平方公里的地球表面數(shù)據(jù)。
2攝影測量與遙感技術(shù)存在的問題
攝影測量與遙感技術(shù)已有100年的歷史，在傳統(tǒng)觀念中是一門有理論體系、有技術(shù)難度、工序多面復(fù)雜，最能體現(xiàn)單位綜合實(shí)力的一門專業(yè)。
就數(shù)字化測圖以來，攝影測量與遙感仍然存在著: 工序復(fù)雜(航飛、像控、加密、測圖、DOM、調(diào)繪編輯等)，航飛資料難獲取(空管、天氣、保密等)，自動(dòng)化程度不高(加密點(diǎn)選擇、特征點(diǎn)線采集、裁切線獲取等)，工序難銜接(客觀、主觀因素)，與其它專業(yè)不融合(如大地測量、GIS)，信息化水平低下(生產(chǎn)效率低、單機(jī)單兵作業(yè)、資料準(zhǔn)備復(fù)雜、產(chǎn)品單一、組織生產(chǎn)管理難度大)，無法滿足信息化測繪的需求。
3解決措施
3.1解決航攝影像獲取的難題。擬成立專門系統(tǒng)平臺(tái)獲取影像數(shù)據(jù)(四臺(tái)數(shù)碼航攝像機(jī)、兩套POS、三臺(tái)膠片航攝儀、兩套無人機(jī))，獲取2cm-2m的影像。
3.2開發(fā)多光譜色彩增強(qiáng)和自動(dòng)化處理系統(tǒng)，軟件特點(diǎn)是充分利用影像多光譜信息(如紅外波段)，全區(qū)域色彩自動(dòng)化處理，使得色彩更漂亮，影像更清晰，信息更豐富，全區(qū)色調(diào)更一致。
3.3 POS輔助空三?；贘SCORS系統(tǒng)解決基于POS實(shí)現(xiàn)無地面控制的DOM快速生產(chǎn)，輔助少量控制實(shí)現(xiàn)主體采集測圖的要求。
3.4建立像控點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。將各類像控點(diǎn)資料，按一定規(guī)劃入庫，并且不斷豐富，從而為后續(xù)生產(chǎn)提供方便。
3.5對于無控制資料的測區(qū)，需要做少量像控點(diǎn)，開發(fā)基于PDA的外業(yè)像控測量系統(tǒng)，直接基于數(shù)字影像進(jìn)行定位、刺點(diǎn)。
3.6硬件升級(jí)。引進(jìn)像素工廠，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)提升到千兆桌面，通過先進(jìn)的算法、集群并行處理技術(shù)，自動(dòng)化處理能力。
3.7建立已有資料數(shù)據(jù)庫，開發(fā)攝影測量信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)中包括控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，歷史DOM數(shù)據(jù)庫，Lidar測高形成的DSM、DEM數(shù)據(jù)庫，航飛數(shù)據(jù)庫，WGS84大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。通過該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從庫到庫到產(chǎn)品的信息化生產(chǎn)技術(shù)體系。
關(guān)鍵詞：航空攝影測量;GIS;數(shù)據(jù)采集
1 概述
地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種十分重要的空間信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的支持下，對部分或整個(gè)地球表層空間中的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的一項(xiàng)綜合性技術(shù)，這些技術(shù)主要是對地理數(shù)據(jù)的采集技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)、管理技術(shù)、運(yùn)算技術(shù)、分析技術(shù)、顯示技術(shù)以及最終的描述技術(shù)。GIS對地理空間數(shù)據(jù)的管理是通過數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)先對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后利用專業(yè)軟件對其進(jìn)行綜合處理和分析，將客觀的現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)化為抽象模型后進(jìn)行顯示。
2 航空攝影測量和GIS
2.1 航空攝影測量技術(shù)介紹
航空攝影測量是利用航空飛行器上的攝影儀器對地面信息進(jìn)行采集，然后按照1：1000―1：100000范圍的比例尺繪制地形圖的一項(xiàng)技術(shù)。該技術(shù)是根據(jù)研究對象的影像資料，確定物質(zhì)的形狀及空間位置的一門學(xué)科。航空攝影測量一般采用的定位方法有兩種，一是地―空定位法，該法定位原理是以地面某控制點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，將此標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)與照片映像對應(yīng)后，按照照片上的對應(yīng)點(diǎn)對照片外部的方位元素進(jìn)行處理，從而進(jìn)一步確定照片上任意目標(biāo)的地理位置;另一種定位方法為空―地定位法，空對地定位法是利用直接測量的方式對實(shí)際空間地理位置進(jìn)行確定的一種方式，直接測量的方式可用于輔助計(jì)算出攝影機(jī)或傳感器在空間的具置和形態(tài)，然后利用前后交接的方式確認(rèn)任意目標(biāo)的空間位置。
航空攝像測量包括航空攝影、控制和測繪、加密和測圖三道工序。隨著科技的不斷發(fā)展，攝影測量已經(jīng)發(fā)展成為數(shù)字化攝影測量的階段，無論是影像獲取還是影像數(shù)據(jù)處理，都依靠數(shù)字化技術(shù)。航空技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、內(nèi)外業(yè)一體化以及攝像儀器的進(jìn)步，都極大的促進(jìn)了傳統(tǒng)航空攝影測量技術(shù)發(fā)展，新型航空測量技術(shù)因此表現(xiàn)出了諸如受天氣等外界因素的影響越來越小，測量周期不斷縮短、影像精準(zhǔn)度和清晰度不斷提升的優(yōu)點(diǎn)。
2.2 GIS相關(guān)介紹
GIS是由測量學(xué)、地理學(xué)、地圖學(xué)以及計(jì)算機(jī)學(xué)科結(jié)合發(fā)展起來的一門綜合性應(yīng)用學(xué)科，GIS作為一個(gè)完整的地理信息系統(tǒng)，可對各種地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、編輯、計(jì)算、顯示、分析和應(yīng)用，這些功能的實(shí)現(xiàn)是通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與一般的數(shù)據(jù)不同，具有極強(qiáng)的實(shí)際意義。具體來說，各個(gè)數(shù)據(jù)都有相關(guān)的地理參照，并處在由經(jīng)緯度構(gòu)成的坐標(biāo)系中，以顯示地球表面不同目標(biāo)的位置所在地。值得注意的是，坐標(biāo)系的構(gòu)建并不是唯一的，GIS可將其他的坐標(biāo)系運(yùn)用到不同系統(tǒng)中。
GIS中的數(shù)據(jù)處理前處于零亂狀態(tài)，且儲(chǔ)存形式也存在多樣化，如圖、地圖、特殊符號(hào)等都是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式，其實(shí)際的用途不大;但通過GIS系統(tǒng)中專業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件處理后，原來零亂的數(shù)據(jù)就建立起了關(guān)聯(lián)，能表示地理空間中某一物體或者位置的具體信息。GIS數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)中的重要組成部分，主要用于存儲(chǔ)采集到的地理數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)設(shè)定將各類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，便于后期處理和使用。
3 航空攝影測量在GIS數(shù)據(jù)采集中相關(guān)問題思考
3.1 GIS數(shù)據(jù)采集的重要性
GIS數(shù)據(jù)采集是指空間數(shù)據(jù)采集，利用專業(yè)配置的航空攝像機(jī)對空間信息進(jìn)行采集，再運(yùn)用回收攝影光束的解析測圖儀，創(chuàng)建類似于采集目標(biāo)的三維模型。不同類型的點(diǎn)、線、面的數(shù)據(jù)用不同的線型進(jìn)行記錄，空間位置可用三維坐標(biāo)對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，完成處理后的數(shù)據(jù)保存在文件中，最后通過圖形編輯器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。GIS的核心就是構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)庫，而數(shù)據(jù)庫則是由包含多種數(shù)據(jù)信息的文件集合而成的，因此做好信息采集，對于GIS的建立與完善至關(guān)重要。航空攝影測量在數(shù)據(jù)采集方面的優(yōu)勢是眾所周知的，因此航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展在GIS的建立和完善中充當(dāng)了至關(guān)重要的角色。
3.2 空間數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的控制
GIS處理對象是空間數(shù)據(jù)，因此空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量與數(shù)量就決定了GIS的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此在實(shí)際的航空攝影測量中，要對采集的空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管控。可利用過程檢查和最終檢查的方法對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量管理。由于空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，因此還可利用計(jì)算機(jī)的自動(dòng)檢測功能對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。計(jì)算機(jī)可對文件名的完整性進(jìn)行檢查、高程標(biāo)注、漢字和其他標(biāo)注是否齊全、輸入?yún)?shù)是否有誤等內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)檢查，而回放檢查功能則需要將回放圖蒙在工作底圖上，然后對數(shù)字完整性、線性質(zhì)量及偏差、圖像尺寸、對角線精度等內(nèi)容進(jìn)行檢查。計(jì)算機(jī)的檢查和回放檢查，可最大限度地提升空間數(shù)據(jù)的可靠性，確保GIS的成功。
3.3 地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化
GIS的構(gòu)建，離不開高質(zhì)量、高精度的地理數(shù)據(jù)，做好地理數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，可有效杜絕數(shù)據(jù)質(zhì)量控制不嚴(yán)的劣質(zhì)數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的不良影響。劣質(zhì)數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)缺乏維護(hù)、數(shù)據(jù)更新不及時(shí)、數(shù)據(jù)再生性能差以及服務(wù)沒有保障的不合格數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采集過程中，堅(jiān)決杜絕為了追求速度而不顧數(shù)據(jù)質(zhì)量的做法，一定要嚴(yán)格按照相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)采集工作、制圖工作進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)我國數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量化和規(guī)?；?/p>
4 結(jié)束語
航空攝像測量技術(shù)的發(fā)展極大的推動(dòng)了我國地理信息系統(tǒng)的建設(shè)，尤其是在空間數(shù)據(jù)采集方面，具有采集速度快、環(huán)境適應(yīng)性好、圖像精準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn)，成為我國GIS建立和完善工作中重要的技術(shù)力量之一。GIS的建立和完善，需要高質(zhì)量的空間信息，在對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集過程中，一定要做好各項(xiàng)質(zhì)量管控工作，以推進(jìn)我國數(shù)字化產(chǎn)業(yè)向著健康的方向發(fā)展，盡快實(shí)現(xiàn)“數(shù)字中國”的偉大構(gòu)想。
參考文獻(xiàn)：
[1]席海星.航空攝影測量在GIS數(shù)據(jù)采集中的思考[J].黑龍江科技信息，2015（14）：46.
Abstract：this text to in brief introduce aviation to photograph to measure geography diagram to become diagram of inside industry data processing step, and combined a VirtuoZo.NT version number to photograph to measure software to carry on concrete elucidation.
關(guān)鍵詞 航空攝影測量地形圖數(shù)據(jù)處理數(shù)字?jǐn)z影測量
The keyword aviation photographs to measure the geography diagram data processing a number to photograph diagraph
中圖分類號(hào)：P217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
一、 引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)體制改革的進(jìn)一步深入，國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了前所未有的發(fā)展，在講究速度效益的今天，利用傳統(tǒng)方式、手段測繪大面積地形圖已跟不上歷史的進(jìn)程。航空攝影測量成圖已經(jīng)在這方面顯現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢，我院在2001年購買了一批VirtuoZo航測成圖軟件，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。
二、原理概述
航空攝影測量制作地形圖大體上分三個(gè)階段：航空攝影、航測外業(yè)和航測內(nèi)業(yè)。航空攝影就是在航攝飛機(jī)上安裝航空攝影機(jī)，從空中對測區(qū)地面做有計(jì)劃的攝影，以取得適合航測制圖要求的航攝像片。航測外業(yè)是野外實(shí)地進(jìn)行像片聯(lián)測和判讀調(diào)繪，像片聯(lián)測的目的是利用地面控制點(diǎn)把航攝像片與地面聯(lián)系起來；像片的判讀調(diào)繪是在像片上補(bǔ)繪沒有反映出的地物、地類界等，并搜集地圖上必需有的地名、注記等地圖元素，此外，對于內(nèi)業(yè)難以施測的平坦地區(qū)的等高線、航攝漏洞以及大面積的云影、陰影、影像不清地區(qū)的補(bǔ)測工作，也是航測外業(yè)工作的任務(wù)。航測內(nèi)業(yè)就是根據(jù)航攝像片和航測外業(yè)成果，在室內(nèi)專用的航測儀器上測繪地形原圖。
三、地形圖的航測內(nèi)業(yè)制作方法和步驟
應(yīng)用航攝像片測繪地形原圖，無論是單張像片糾正或立體測圖都需要一定數(shù)量的控制點(diǎn)。在絕大多數(shù)的情況下，為了減少外業(yè)的工作量，在野外只測定少量必要的地面控制點(diǎn)，而采取在室內(nèi)利用像片之間內(nèi)在的相互聯(lián)系的幾何特性，用攝影測量的方法進(jìn)行增補(bǔ)，這種在室內(nèi)應(yīng)用攝影測量方法借助少量地面控制點(diǎn)求得測圖時(shí)所需控制點(diǎn)地面坐標(biāo)的工作，稱為地面控制點(diǎn)的攝影測量加密，控制點(diǎn)的攝影測量加密是攝影測量的一項(xiàng)主要內(nèi)容。隨著電子計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，測繪計(jì)算也采用了電子計(jì)算機(jī)，控制點(diǎn)的攝影測量加密現(xiàn)今都使用解析空中三角測量。解析空中三角測量是將建立的投影光束、單元模型或航帶模型以至區(qū)域模型的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)少量地面控制點(diǎn)，按最小二乘法原理進(jìn)行平差計(jì)算，解求出各加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)，解析空中三角測量按加密區(qū)域分為單航帶法和區(qū)域網(wǎng)法兩類。
從80年代末進(jìn)入到信息時(shí)代，解析攝影測量的進(jìn)一步發(fā)展就是數(shù)字?jǐn)z影測量。數(shù)字?jǐn)z影測量是把攝影所獲得的影像進(jìn)行數(shù)字化，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理，從而提供圖解的或數(shù)字的地形圖與專題圖、數(shù)字地面模型、圖解的或數(shù)字的正射影像等各種產(chǎn)品。
數(shù)字影像測圖使用灰度元素?cái)?shù)字化了的航攝像片，利用電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，通過所建立的帶有像元素灰度的數(shù)字高程模型，形成線劃等高線和正射影像地圖。以數(shù)字高程模型為基礎(chǔ)可以突現(xiàn)等高線的自動(dòng)繪制，至于地物的問題是由正射影像圖完成的，在數(shù)字影像測圖中，用數(shù)字微分糾正的方法獲取正射影像。
四、VirtuoZo實(shí)現(xiàn)地形圖自動(dòng)成圖的步驟
VirtuoZo NT是基于Windows95/NT的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，全部攝影測量作業(yè)均由軟件支持，具有以下特點(diǎn)：
* 高度自動(dòng)化——其影像的內(nèi)定向、相對定向、相對糾正、影像匹配、建立DEM、繪制等高線、制作正射影像等完全不需人工操作，可以進(jìn)行批處理。
* 高效率——影像的相對定向僅需1-2分鐘，影像匹配達(dá)500點(diǎn)/秒。
* 可接全性——由于“交互處理”與“自動(dòng)化”兩種作業(yè)方式是分開的，因而系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)闊o法處理的問題而進(jìn)行不下去。
* 應(yīng)用面廣——能用于1:5萬、1:1萬、1:1千、1:500等各種比例尺的數(shù)字測圖與GIS數(shù)據(jù)采集。VirtuoZo NT系統(tǒng)為全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)，本系統(tǒng)是利用數(shù)字影像或數(shù)字化影像完成攝影測量作業(yè)，其功能如下：
1、輸入
數(shù)字影像輸入：通過影像數(shù)字化設(shè)備對航空影像進(jìn)行數(shù)字化，得到相應(yīng)的數(shù)字影像?？梢越邮艿臄?shù)據(jù)格式有：TIF、SGI（RGB）、BMP、TGA、SUNUaster、VIT、JFIF/JPEG、BSF格式。
地形信息輸入：已有地形信息（等高線、特征線、點(diǎn)）輸入（DXF、美國USGS格式）構(gòu)造三角網(wǎng)并內(nèi)插矩形格網(wǎng)。
影像外方位元素的輸入：已有影像外方位元素，可直接輸入。
2、自動(dòng)空三量測
自動(dòng)內(nèi)定向、自動(dòng)相對定向、自動(dòng)選點(diǎn)、自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)、自動(dòng)量測、模型連接、構(gòu)網(wǎng)，半自動(dòng)控制點(diǎn)量測，用區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算解求全測區(qū)加密點(diǎn)大地坐標(biāo)。自動(dòng)生成測區(qū)內(nèi)各立體像對模型的參數(shù)。
3、內(nèi)定向（自動(dòng)空三后無需此項(xiàng)處理）
框標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別與定位。利用框標(biāo)檢校坐標(biāo)與定位坐標(biāo)，計(jì)算掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系間的變換參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)定向。提供人機(jī)交互處理功能。
4、相對定向（自動(dòng)空三后無需此項(xiàng)處理）
將左（右）影像分區(qū)提取特征點(diǎn)，利用二維相關(guān)信息尋找同名點(diǎn)，計(jì)算相對定向參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行相對定向。提供人機(jī)交互處理功能。
5、絕對定向（自動(dòng)空三后無需此項(xiàng)處理）
現(xiàn)階段主要由人工在左（右）影像準(zhǔn)確定位控制點(diǎn)，由影像匹配確定同名點(diǎn)，計(jì)算絕對定向參數(shù)，完成絕對定向。
6、生成核線影像
在用戶選定的區(qū)域中，按同名核線將影像的灰度予以重新排列，形成按核線方向排列的立體影像。
7、預(yù)處理
在自動(dòng)影像匹配之前，可在立體模型中量測一部分特征點(diǎn)、特征面，作為自動(dòng)影像匹配的控制。
8、影像匹配
沿核線進(jìn)行一維影像匹配，確定同名點(diǎn)。采用金字塔影像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，基于跨接法的松弛法整體影像匹配，高速可靠。
當(dāng)自動(dòng)匹配工作完成后，可對自動(dòng)匹配結(jié)果進(jìn)行編輯。在立體模型中可顯示視差斷面或等視差曲線以便發(fā)現(xiàn)粗差，可顯示系統(tǒng)認(rèn)為是不可靠的點(diǎn)。交互式編輯點(diǎn)、線、面方式。
10、建立DTM/DEM
移動(dòng)曲面擬合內(nèi)插DTM。自動(dòng)生成精確的數(shù)字地面模型DTM（DEM）或被測目標(biāo)的數(shù)字表面模型。精度：1/3000-1/5000航高。
11、正射影像的自動(dòng)制作
采用反解法進(jìn)行數(shù)字糾正，比例尺由參數(shù)確定，自動(dòng)制作正射影像圖。
12、自動(dòng)生成等高線
由DEM自動(dòng)生成帶有注記的等高線圖，等高線間隔由參數(shù)設(shè)定。
13、正射影像和等高線疊合
將等高線數(shù)據(jù)疊入正射影像文件中，等高線疊合于正射影像，制作帶等高線的正射影像圖。
14、數(shù)字化地物
數(shù)字化地物是利用計(jì)算機(jī)代替解析測圖儀、用數(shù)字影像代替模擬像片、用數(shù)字光標(biāo)代替光學(xué)測標(biāo)，直接在計(jì)算機(jī)上對地物進(jìn)行數(shù)字化。
15、影像與立體影像顯示
可在屏幕上顯示當(dāng)前數(shù)字影像是否清晰，其方位是否正確，查看整個(gè)數(shù)字影像的完整性。在屏幕上直接顯示真實(shí)三維立體影像。
16、景觀圖或透視圖顯示
可在屏幕上直接顯示景觀圖或透視圖，真實(shí)透視，真實(shí)三維模型，其影像可無限縮入，任意角度控制動(dòng)畫。
17、DEM拼接與正射影像鑲嵌
對多個(gè)影像模型進(jìn)行DEM拼接，給出精度信息與誤差分布。對正射影像、等高線疊合正射影像鑲嵌。正射影像鑲嵌拼接無縫，色調(diào)平滑過度。
18、批處理
對多個(gè)模型一起進(jìn)行多項(xiàng)計(jì)算處理，由批處理參數(shù)選擇模型文件名、處理類型（核線、匹配、DTM/DEM、正射影像、等高線、正射+等高線），系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行批處理。
19、輸出
提供靈活的圖形圖像輸出功能，可用各種計(jì)算機(jī)外設(shè)，輸出線劃圖、影像圖。可提供的數(shù)據(jù)格式有以下幾種：
（1） VirtuoZo Vetor-DXF,Text,ARC/INFO
（2） VirtuoZo DEM-Text,DXF
（3） VirtuoZo Contour-Text,DXF
（4） VirtuoZo Image-TIFF、RGB、BMP、TGA、SUN、JFIF/JPEG
五、小結(jié)
通過對航空攝影測量基本知識(shí)的學(xué)習(xí)和結(jié)合VirtuoZo軟件在實(shí)踐中的運(yùn)用，充分體會(huì)到了航測成圖手段在地形測繪中的巨大優(yōu)勢。軟件的運(yùn)用有其自身的約束，只要充分掌握其性能，就可以大大提高作業(yè)效率。
參考文獻(xiàn)
[1]朱肇光, 孫護(hù), 崔炳光 .《攝影測量學(xué)》,1984
[2]張劍清, 潘勵(lì), 王樹根 .《攝影測量學(xué)》,2003
關(guān)鍵詞：無人機(jī)；航空攝影；測量；風(fēng)能
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.074
在進(jìn)行風(fēng)能開發(fā)勘測的過程中，無人機(jī)航空攝影測量能夠讓測量的精度大幅度提升。但是在實(shí)際的測量過程中，其依舊需要把握多方面的測量因素，對無人機(jī)攝影的特點(diǎn)和技術(shù)裝備進(jìn)行全面的分析。同時(shí)還要結(jié)合工程實(shí)例，對其三維加密技術(shù)進(jìn)行深層次的把握。
1 無人機(jī)航攝技術(shù)簡介
無人機(jī)的航空拍攝是以無人駕駛飛機(jī)為空中平臺(tái)，通過攝像機(jī)和高分辨率的數(shù)碼相機(jī)獲取視頻信息，對于圖像信息的處理，可以通過航空攝影的拍攝工作，并且能夠制成一系列的3D產(chǎn)品，例如：正攝影像圖、數(shù)字高程模型、地形圖等。無人機(jī)航攝技術(shù)集航空拍攝測量、遙控、遙感、高空拍攝于一體。無人機(jī)的成本較低、靈活機(jī)動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡單，不僅能夠執(zhí)行有人飛機(jī)執(zhí)行的任務(wù)，還能夠完成有人飛機(jī)不能完成的任務(wù)。
2 無人機(jī)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用概況
2.1 無人機(jī)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)
無人機(jī)的航攝是集齊了各種先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，小型的系統(tǒng)，相比于常規(guī)的航攝系統(tǒng)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）不需要專業(yè)的起降機(jī)場。2）攜帶方便、能夠高效、快速的執(zhí)行各種飛行任務(wù)。3）系統(tǒng)集成度高、體積小。無人機(jī)的機(jī)身和機(jī)翼都較小，無人機(jī)的系統(tǒng)集中了數(shù)碼相機(jī)傳感器、通訊系統(tǒng)、飛行控制設(shè)備、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備、飛行平臺(tái)等。無人機(jī)的各種設(shè)備技術(shù)和整體系統(tǒng)都發(fā)展的相對成熟。4）對于天氣條件的要求較低。5）現(xiàn)勢性強(qiáng)、影像的分辨率較低。6）無人機(jī)的系統(tǒng)簡單，容易維護(hù)。7）工程具有較低的風(fēng)險(xiǎn)。
2.2 無人機(jī)攝影測量技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著3S技術(shù)、數(shù)碼相機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)的航攝技術(shù)也隨之迅速發(fā)展起來，能夠有效地補(bǔ)充航測遙感領(lǐng)域，隨著無人機(jī)航拍技術(shù)的需求不斷擴(kuò)大，在各個(gè)領(lǐng)域中都可以應(yīng)用無人機(jī)航拍技術(shù)，例如：礦產(chǎn)開發(fā)、森林管理、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境治理、測繪、數(shù)字農(nóng)業(yè)、網(wǎng)線鋪設(shè)、城市交通、災(zāi)害評估與預(yù)測、突發(fā)事件的實(shí)時(shí)監(jiān)控、城市規(guī)劃、土地面積管理、國土資源調(diào)查、通信站點(diǎn)的建設(shè)、素質(zhì)城市的建設(shè)、國家接觸地圖的測繪等，具有較為重要的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義。
3 工程應(yīng)用實(shí)例
（1）獲取數(shù)據(jù)。現(xiàn)以某地風(fēng)電場航空攝影項(xiàng)目為例，其作業(yè)過程中采用無人機(jī)航拍，相對航拍高度為900米，實(shí)際成圖比例為1：2000，此次航拍共派出六個(gè)航拍機(jī)。
（2）數(shù)據(jù)情況。經(jīng)過一系列的預(yù)處理工作，格式轉(zhuǎn)換、畸形糾正，總共獲取有效航片的數(shù)量為1813張，航片的色彩清晰、均勻，顏色飽和，沒有刮痕，層次豐富。
（3）外業(yè)控制測量與調(diào)繪。在正式的進(jìn)行調(diào)繪工作前，需要進(jìn)行定量處理，對于粗略的POS數(shù)據(jù)進(jìn)行空三加密的方式，再通過無縫鑲嵌的技術(shù)，生成大幅的面影像，最后將影像沖洗出來，供外業(yè)控制調(diào)繪和測量時(shí)使用。
（4）基礎(chǔ)控制測量。本次的航拍測量采用了GPS技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的精度測量，總共收集到了7個(gè)已知點(diǎn)，埋設(shè)了49個(gè)基礎(chǔ)的控制點(diǎn)。在野外進(jìn)行調(diào)繪是一般采取綜合判讀的調(diào)繪法，先在室內(nèi)進(jìn)行判讀調(diào)繪，然后再到野外定性、調(diào)查和檢核，最后在室內(nèi)進(jìn)行整體描繪，為了能夠?qū)ν鈽I(yè)現(xiàn)場進(jìn)行核實(shí)，需要制作以正射影像圖為標(biāo)準(zhǔn)，將影像打印出來，圖片上需要標(biāo)出明顯的地標(biāo)建筑，調(diào)繪只能夠?qū)?shù)量和性質(zhì)進(jìn)行說明，形狀和位置應(yīng)該以內(nèi)業(yè)的立體模型為主。調(diào)繪的內(nèi)容包括地理名稱、土質(zhì)、植被、地貌、管線、交通信號(hào)以及居民地的設(shè)備等。
4 空三加密及地形圖測繪
4.1 空三加密
采用全數(shù)字平臺(tái)作業(yè)，由空三加密的測量工作站完成，需經(jīng)過控制點(diǎn)轉(zhuǎn)刺、自動(dòng)生成連接點(diǎn)、內(nèi)定向、影像輸入、區(qū)域網(wǎng)平差等過程。
這個(gè)項(xiàng)目需要進(jìn)行兩個(gè)加密區(qū)的作業(yè)，使得空三精度能夠提高，為了能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，最后輸出空三測量結(jié)果。
4.2 地形圖測繪及修測
（1）對于立體模型中的數(shù)據(jù)采集，可以通過空三的成果恢復(fù)立體模型，對地標(biāo)建筑物的采集按照編碼進(jìn)行分成，采集區(qū)域內(nèi)要保證居民的和獨(dú)立的地標(biāo)建筑較少，要考慮到道路和地貌的因素。
（2）圖形編輯。作業(yè)平臺(tái)的符號(hào)庫、線型和比例尺的設(shè)置，能夠?qū)⒉杉降膱D形轉(zhuǎn)化為CAD的數(shù)據(jù)，然后再將地形圖轉(zhuǎn)化成文件的形式，最后再通過調(diào)繪片檢測地標(biāo)建筑物的遺漏。
（3）地形圖修測。在發(fā)現(xiàn)測量平臺(tái)精度不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的修測可以利用外業(yè)的數(shù)據(jù)。被利用的外業(yè)數(shù)據(jù)不能再對圖形中的檢查點(diǎn)進(jìn)行檢查。
4.3 DEM、DOM產(chǎn)品生產(chǎn)
對于立體數(shù)據(jù)的采集的精度取決于地圖的精度，當(dāng)圖片中插入DEM時(shí)，會(huì)使圖片的精度降低。DOM可以由數(shù)字高程模型和內(nèi)外方位元素構(gòu)成DEM，對于影像的重新采集可以運(yùn)用微分糾正軟件，對于測量數(shù)據(jù)的不真實(shí)，可以通過糾正因飛機(jī)傾斜、地面起伏而造成的失誤，可將中心投影的形式轉(zhuǎn)換為垂直投影，最終可得到單張的正射影像的相片，通過檢查編輯、裁切、鑲嵌、勻光、調(diào)色等步驟，使得單片正射影像生成區(qū)域正射影像圖。
5 結(jié)語
無人機(jī)航空攝影測量在風(fēng)能開發(fā)勘測中的應(yīng)用意義深遠(yuǎn)。在進(jìn)行勘測的過程中，首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，對無人機(jī)航空攝影技術(shù)的特點(diǎn)以及性能進(jìn)行全面的把握。同時(shí)還要做好相應(yīng)的地理繪測以及空三加密的相關(guān)工作，從而有效地提升無人機(jī)航空攝影測量的效率。
參考文獻(xiàn)：
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[2]劉偉，朱正榮.無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在風(fēng)電場勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2013（02）：46-48
[關(guān)鍵詞]精密單點(diǎn)定位技術(shù)（PPP）；IMU/GPS輔助航空測量；精度分析
中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）08-0369-01
1 項(xiàng)目背景
國家發(fā)展和改革委員會(huì)編制，國務(wù)院批復(fù)的《西部大開發(fā)“十二五”規(guī)劃》中明確提出，繼續(xù)把基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)放在優(yōu)先位置，加快構(gòu)建以交通、水利為重點(diǎn)的適度超前、功能配套、安全高效的現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系。
寧夏回族自治區(qū)在《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確提出，要加快建設(shè)聯(lián)通內(nèi)外、覆蓋城鄉(xiāng)的公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。加快沿黃河城市高速路網(wǎng)通達(dá)能力建設(shè)，重點(diǎn)抓好包銀、陜甘寧、能源化工金三角等經(jīng)濟(jì)區(qū)公路交通運(yùn)輸體系建設(shè)，打通省級(jí)斷頭路，促進(jìn)區(qū)域交通一體化融合發(fā)展
銀川至百色公路是《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013-2020）》中，在原有“7918”國高網(wǎng)上，增加的兩條南北縱線之一（原有九條縱線，新增銀川至百色、銀川至昆明兩條縱線）。銀百公路寧東至甜水堡段將把寧夏“一號(hào)工程”寧東能源化工基地和太陽山開發(fā)區(qū)、寧夏中部干旱地區(qū)連接起來，同時(shí)將青銀高速、定武高速、銀昆高速和G307線、G244線、G338線、S303線、G211線連起來，形成寧夏中部地區(qū)新的南北向運(yùn)輸大通道，使寧東及中部及中部干旱帶與周邊的運(yùn)輸更加通暢，更加方便快捷。本項(xiàng)目的建設(shè)適應(yīng)寧夏經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，對提高寧東及中部干旱帶公路網(wǎng)技術(shù)等級(jí)、完善區(qū)域公路網(wǎng)絡(luò)，改善區(qū)域交通條件、促進(jìn)寧東地區(qū)資源開發(fā)及中部干旱帶經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等有重要意義。
2 精密單點(diǎn)定位技術(shù)
精密單點(diǎn)定位（PPP-Precise Point Positioning）是利用載波相位觀測值以及IGS等組織提供的高精度的衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差來進(jìn)行高精度單點(diǎn)定位的方法。該技術(shù)的思路非常簡單，利用IGS提供的高精度的GPS精密衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘差，以及單臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)采集的載波相位觀測值，采用非差模型進(jìn)行精密單點(diǎn)定位。
精密單點(diǎn)定位中使用的是載波相位觀測值，其線性化的觀測方程可寫為：
為了保證定位精度必須采用高精度的星歷和鐘差文件。這兩種文件可以從國際GPS服眨IGS）免費(fèi)得到，使得精密單點(diǎn)定位可以實(shí)現(xiàn)。
在進(jìn)行定位解算時(shí)，電離層延遲項(xiàng)需要通過雙頻觀測來予以抵消，接收機(jī)鐘差要通過在衛(wèi)星間求單差來予以消除，采用非差觀測值時(shí)需作為未知參數(shù)來加以估計(jì)；在數(shù)據(jù)處理過程中需要用到接收機(jī)鐘差的近似值可由測碼偽距單點(diǎn)定位來提供。精密單點(diǎn)定位處理流程如圖1所示：
3 應(yīng)用與試驗(yàn)
3.1 試驗(yàn)區(qū)概況
本文以《高速公路網(wǎng)G85渝昆高速公路麻柳灣25至昭通段基礎(chǔ)控制測量和航測成圖項(xiàng)目》中的IMU/GPS輔助攝影測量為例進(jìn)行試驗(yàn)，以檢驗(yàn)利用精密單點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行IMU/GPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)時(shí)精密單點(diǎn)定位技術(shù)的定位精度，IMU/PPP聯(lián)合處理的精度。
測區(qū)地處云貴高原與四川盆地的結(jié)合部，屬典型的山地構(gòu)造地形，山高谷深，海拔高差大，擬建線路建設(shè)里程約160km；本項(xiàng)目成圖比例尺1∶2000，基本等高距2m。采用LeicaADS80機(jī)載數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)的進(jìn)行航空攝影，ADS80集成了高精度的慣性導(dǎo)航定向系統(tǒng)（IMU）和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），航空攝影地面布設(shè)兩個(gè)地面基站。
3.2 試驗(yàn)方案
航飛完成后首先按常規(guī)的IMU/DGPS數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行處理，然后按IMU/PPP的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。兩種方法處理完成后，進(jìn)行以下數(shù)據(jù)分析：第一，對DGPS與PPP解算結(jié)果內(nèi)符合精度進(jìn)行分析；第二，將DGPS與PPP解算的每個(gè)歷元的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、速度進(jìn)行對比分析，進(jìn)行外符合檢驗(yàn)，進(jìn)行精度分析。
數(shù)據(jù)處理軟件：DGPS與PPP解算均采用GrafNav（V8.2）GPS數(shù)據(jù)處理軟件。
3.3 精度統(tǒng)計(jì)
3.3.1 DGPS與PPP解算結(jié)果內(nèi)符合精度（表1）
3.3.2 DGPS與PPP解算較差對比（表2）
3.4 數(shù)據(jù)分析
從表1可以看出PPP解算結(jié)果內(nèi)符合精度符合IMU/GPS數(shù)據(jù)處理時(shí)對GPS定位精度的要求；從表2、表3可以看出PPP解算結(jié)果與DGPS解算結(jié)果的較差呈現(xiàn)偶然誤差的分布特征，說明該方法不存在系統(tǒng)誤差；參與精度統(tǒng)計(jì)點(diǎn)中無粗差，說明PPP解算結(jié)果成果可靠；PPP解算結(jié)果相對與DGPS解算結(jié)果的中誤差優(yōu)于±10cm。
通過上述試驗(yàn)、分析，可以得出以下結(jié)論：（1）PPP解算的的內(nèi)符合精度與DGPS解算的內(nèi)符合精度基本一致；（2）PPP解算結(jié)果成果可靠；（3）PPP解算結(jié)果與DGPS結(jié)果相比精度略低，相對與DGPS解算結(jié)果的中誤差優(yōu)于±10cm。
4 結(jié)論
通過本試驗(yàn)的完成，可以得出以下結(jié)論：在進(jìn)行IMU/GPS輔助航空攝影測量時(shí)，可以采用GPS精密單點(diǎn)定位（PPP）技術(shù)代替目前常用的DGPS技術(shù)，無需架設(shè)地面基站，作業(yè)時(shí)不受距離限制，在長距離高速公路測量中可以大量的節(jié)約成本；能夠很好的解決IMU/GPS輔助航空攝影作業(yè)時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力布設(shè)地面基站工作這一問題。
傳統(tǒng)的差分GPS作業(yè)可以消除或大幅度削弱接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差、對流層延遲、電離層延遲及其軌道誤差等影響，達(dá)到厘米級(jí)的精度，因而在GPS/IMU輔助航空攝影領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但它存在需要在測區(qū)內(nèi)布設(shè)基準(zhǔn)站，而且基準(zhǔn)站的距離直接影響了其成果精度等問題。
參考文獻(xiàn)
[1] 李強(qiáng)，梁濤.精密單點(diǎn)定位技術(shù)在IMU/GPS輔助航空測量中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)時(shí)代，2012（1）：62-64.
關(guān)鍵詞∶ 控制測量； 立體像對； 空中三角測量； 精度
1. 引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，急需相應(yīng)的測繪技術(shù)手段為其保障服務(wù)。在測繪小面積、大比例尺數(shù)字化地形圖時(shí)，傳統(tǒng)的測量方法是通過全站儀和GPS相結(jié)合的全野外數(shù)字作業(yè)方法，此種方式外業(yè)工作量大、工期長，已不能滿足測繪工作日益追求效率的要求。近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)攜帶航空攝影測量系統(tǒng)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用越來越廣泛，其具有機(jī)動(dòng)靈活、操作簡便、快速響應(yīng)、成圖精度高、產(chǎn)品豐富等優(yōu)點(diǎn)，由于搭載了最新的攝影測量系統(tǒng)，可以將影像的分辨率控制在0.05m～0.2m之間，進(jìn)而可以滿足1∶1000大比例尺地形圖測量規(guī)范的要求。
2. o人機(jī)航測技術(shù)概述
2.1 總體技術(shù)路線
無人機(jī)作為航空攝影平臺(tái)，以獲取高分辨率空間數(shù)據(jù)為應(yīng)用目標(biāo)，通過3S技術(shù)在系統(tǒng)中的集成應(yīng)用，達(dá)到實(shí)時(shí)觀測和空間數(shù)據(jù)快速處理能力。利用無人機(jī)能快速起飛的特點(diǎn)及其搭載的定位設(shè)備，獲取到穩(wěn)定、高清的原始數(shù)碼影像，以及照片拍攝點(diǎn)的空間位置、姿態(tài)信息，結(jié)合相機(jī)畸變參數(shù)，通過專業(yè)的空三軟件方便快速的做好匹配、平差、拼接等工作，最終生產(chǎn)出滿足1∶1000、1∶2000、1∶5000等各種比例尺的數(shù)字正攝影像圖DOM、數(shù)字高程模型DEM，若需要DLG線劃圖，則可以增加立體測圖環(huán)節(jié)，利用立體測圖軟件快速高效的直接生產(chǎn)出帶符號(hào)化的DLG，并可直接滿足入庫要求。
2.2 作業(yè)流程
圖1 無人機(jī)航空攝影測量作業(yè)流程
3. 應(yīng)用實(shí)例
3.1 項(xiàng)目概況
2016年7月，我院受委托承擔(dān)某鎮(zhèn)區(qū)1∶1000地形圖測繪任務(wù)，該測區(qū)位于寧波市西南丘陵地帶，平均海拔高度在150米左右，適合進(jìn)行航空攝影測量。本次任務(wù)航攝面積約為35平方公里，航攝地面分辨率為15cm，主要測繪任務(wù)為航空攝影、空三加密、DEM、DOM、DLG生成。本項(xiàng)目采用寧波市獨(dú)立坐標(biāo)系作為平面坐標(biāo)系統(tǒng)，1985國家高程基準(zhǔn)作為高程基準(zhǔn)。
3.2 無人機(jī)航飛實(shí)施情況
本次任務(wù)采用南方“天巡”無人機(jī)執(zhí)飛，該無人機(jī)滿載續(xù)航時(shí)間可達(dá)70min，巡航時(shí)速75km/h，最大載重2.8kg，攜帶的航攝儀采用了2430萬像素的準(zhǔn)專業(yè)級(jí)SONYα數(shù)碼微單相機(jī)，配20mm定焦鏡頭。“天巡”無人機(jī)的飛行高度、飛行面積、地面分辨率與成圖比例尺如表1所示∶
本次飛行時(shí)間都選擇在風(fēng)向穩(wěn)定、風(fēng)速較小的中午時(shí)段進(jìn)行，以確保航線彎曲度和航拍質(zhì)量，最終完成航飛面積約40平方公里，飛行43條航線，拍攝1153張航片。
3.3 像片控制測量
本次任務(wù)共飛行航線43條，測區(qū)內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)共計(jì)115個(gè)，像控點(diǎn)采用小木樁標(biāo)志。
3.3.1像控點(diǎn)的選刺∶在實(shí)地根據(jù)相關(guān)地物認(rèn)真尋找影像同名地物點(diǎn)，經(jīng)確認(rèn)無誤后，并在像片上相應(yīng)位置刺出點(diǎn)位，刺點(diǎn)誤差和刺孔直徑均不得大于0.1mm。
3.3.2像控點(diǎn)整飾∶在影像上對應(yīng)的控制點(diǎn)點(diǎn)位標(biāo)注點(diǎn)名或者點(diǎn)號(hào)，并在像片的背面或者專用筆記本上記錄關(guān)于刺點(diǎn)位置的詳細(xì)說明。
3.3.3像控點(diǎn)測量∶像控點(diǎn)的測量采用NBCORS網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行觀測，平面控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn)相對鄰近基本控制點(diǎn)的平面位置點(diǎn)位中誤差不超過圖上0.1mm；高程控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn)相對鄰近控制點(diǎn)的高程中誤差不超過0.1m。
3.4 全數(shù)字空中三角測量
全數(shù)字空中三角測量采用南方空三軟件SouthUAV，通過該軟件進(jìn)行控制點(diǎn)加密解算，獲取高精度的像對定向點(diǎn)。
3.4.1相對定向：相對定向標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)殘余上下視差限差不超過5u，檢查點(diǎn)殘余上下視差限差不超過8u，匹配點(diǎn)分布均勻，且點(diǎn)數(shù)不少于200個(gè)。
3.4.2絕對定向：基本定向點(diǎn)殘差、多余控制點(diǎn)不符值及區(qū)域網(wǎng)間公共點(diǎn)較差不超過規(guī)范規(guī)定。
3.5 數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集利用南方立體測圖軟件iData航測版進(jìn)行，直接導(dǎo)入加密成果建模，對模型進(jìn)行相關(guān)匹配和編輯，生成數(shù)字高程模型（DEM）。對數(shù)字正射影像進(jìn)行影像調(diào)色、影像拼接、影像切割生成數(shù)字正射影像圖（DOM），并利用該立體測圖軟件快速高效的直接生產(chǎn)出帶符號(hào)化的DLG，最終共完成123幅1∶1000大比例尺數(shù)字化地形圖。
3.6 成果質(zhì)量檢查驗(yàn)收
本次無人機(jī)航測過程中我們同時(shí)進(jìn)行了質(zhì)量檢查，其中實(shí)地檢測15幅，占所有圖幅的12%，野外巡視20幅，占所有圖幅的16.3%，最大平面誤差31.5cm，最小4.1cm，所有地物點(diǎn)點(diǎn)位中誤差都不大于規(guī)范規(guī)定的限差要求；最大高程誤差21.1cm，最小3.1cm，高程中誤差都不大于規(guī)范規(guī)定的限差要求。通過質(zhì)檢人員全面檢查與驗(yàn)收，一致決定該測區(qū)所有圖幅產(chǎn)品全部合格，最終評定該無人機(jī)航測項(xiàng)目取得圓滿成功，質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良，圖2所示為本測區(qū)1∶1000某一幅地形圖成果。
4 結(jié)束語
無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)作為一種新型的遙感數(shù)據(jù)獲取手段，有著傳統(tǒng)測量方式無法相比的優(yōu)勢，實(shí)踐證明，此種作業(yè)方法在精度上已完全達(dá)到1∶1000測圖的要求。隨著無人機(jī)航測技術(shù)的發(fā)展與普及，地形圖的航測費(fèi)用已經(jīng)接近甚至低于傳統(tǒng)方法，因此，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)具有巨大的應(yīng)用前景，必將得到迅速而廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)∶
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關(guān)鍵詞：無人機(jī)航攝；三角測量；帶狀地形圖
1 概述
無人機(jī)航攝系統(tǒng)是以無人機(jī)為飛行平臺(tái)，利用高分辨率相機(jī)系統(tǒng)獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)影像的自動(dòng)航拍和獲取，同時(shí)實(shí)現(xiàn)航跡規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)壓縮和自動(dòng)傳輸、影像預(yù)處理等功能，具有高智能化程度、穩(wěn)定可靠、作業(yè)能力強(qiáng)的低空遙感系統(tǒng)[1]，系統(tǒng)基本構(gòu)成包括飛行平臺(tái)、飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、發(fā)射與回收系統(tǒng)、地面保障設(shè)備[2]。作為一種新興的獲取空間數(shù)據(jù)技術(shù)，是常規(guī)攝影測量的創(chuàng)新發(fā)展，具有影像分辨率高、作業(yè)效率高、靈和性強(qiáng)、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢，目前已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。
本文利用無人機(jī)航攝系統(tǒng)獲取的影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，以GPS-RTK野外實(shí)測獲取的像控點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行無人機(jī)影像的空三計(jì)算，并利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)繪制1：1000帶狀地形圖。
2 作業(yè)流程
2.1 像控點(diǎn)測設(shè)
由于無人機(jī)影像受像幅小等因素的影響，常規(guī)攝影測量控制點(diǎn)的布設(shè)方式無法完全適用于無人機(jī)航攝像控點(diǎn)的布設(shè)，因此，選擇合理的控制點(diǎn)布設(shè)方案是無人機(jī)影像空三計(jì)算的關(guān)鍵。鑒于管道測區(qū)為線狀，像控點(diǎn)宜在線路首末及中間布設(shè)。數(shù)據(jù)采集可采用GPS測量。
2.2 空中三角測量
空中三角測量是攝影測量的關(guān)鍵步驟，它利用少量地面控制點(diǎn)將整個(gè)區(qū)域網(wǎng)連接成一個(gè)整體，通過區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算一個(gè)測區(qū)中所有影像的外方位元素和所有加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)[3]，其精度直接影響到后期地形圖的成圖精度。由于無人機(jī)采用的是非量測相機(jī)，獲取的影像存在畸變，因此，首先需要對影像采取畸變糾正、圖像處理等方式進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行空三平差。針對無人機(jī)獲取的影像特點(diǎn)，空三平差宜采用光束法區(qū)域網(wǎng)平差。
2.3 帶狀地形圖采集
空三計(jì)算完成后，可利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)繪制1：1000帶狀地形圖。在地形制作時(shí)，先導(dǎo)入對應(yīng)得影像數(shù)據(jù)和空三成果，然后進(jìn)行地物地貌要素的采集，并對數(shù)據(jù)編輯。在管道工程帶狀地形圖制作時(shí)，采集范圍面積一般為線路中線兩側(cè)各200米的區(qū)域。
3 應(yīng)用
本次采用固定翼無人機(jī)搭載佳能5D Mark Ⅱ數(shù)碼相機(jī)，考慮到能獲得較好的基高比及能同時(shí)兼顧影像質(zhì)量和像幅大小，相機(jī)采用35mm焦距，按1：1000成圖比例尺計(jì)算航攝因子和航線設(shè)計(jì)。獲取的影像各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，航攝覆蓋全測區(qū)且無航測漏洞。
本次空三平差采用光束法區(qū)域網(wǎng)平差，其平差結(jié)果為：內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)平面位置中誤差為0.301m，高程中誤差為0.734m。平差結(jié)果表明，空三精度滿足規(guī)范要求，其成果可用于繪制1：1000帶狀地形圖。
4 結(jié)束語
無人機(jī)航攝系統(tǒng)作為一種新興的獲取空間數(shù)據(jù)技術(shù)，具有影像分辨率高、作業(yè)效率高、靈和性強(qiáng)、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢。但由于其采用的是非量測相機(jī)，受像幅小、影像存在畸變等因素的影響，導(dǎo)致空三計(jì)算存在一定的困難。本文利用無人機(jī)航攝系統(tǒng)獲取的影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，以GPS-RTK野外實(shí)測獲取的像控點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了空中三角測量，并對成果精度進(jìn)行了分析，表明空三結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范的要求，同時(shí)也為今后的應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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