时间:2022-12-05 17:47:29
序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇航空摄影测量范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!
一、航空摄影测量概述
从空中对地表指定的范围进行拍摄,从而获获取科学比例的航空影像,这是航空摄影测量的主要目的。但是在实际拍摄过程中,很多获取的影响都是倾斜,而并不是完全垂直的。即便是在较为平坦的地面,也满足航空拍摄水平的要求,在最后获取的影像也不可避免的会存在一定偏差。作为航空摄影的对象,地球表面并不是完全平坦的,而是由于不同地势地貌的影响,存在凹凸不平的现象,因此利用航空拍摄所得到的像点位移难以将实际的情r体现出来。由于摄影存在的偏差,导致影像中的地面目标无题位置与实际物置难以吻合,所获取的信息也就不够精准。投影差主要体现在:像片边缘越近,其投影差较大;像片底点投影差不存在或者出现最小值,其投影差越大;目标高度过高或者地面点的高程较大,其投影差也随之增大。因此,研究像控点的布设与测量能够有效解决这一问题。
二、航空测量像控点布设的原则和要求
2.1像控点布设原则
在布设像控点过程中,需要遵守一定的原则:一是布设测区内的像控点,在布设过程中能够不受图幅范围限制的影响。但是,在通常情况下,像控点的布设是在整个测区内根据航线来进行;二是平面点与高程点若布设在同一位置,需要尽可能的联测成为平高点;三是如果是相邻航线或者相邻像对中的控制点,要尽可能的将其作为公共控制点。如果在航线间,像片排列是互相交错,没有出现重叠的情况下,则需要对其分别进行控制点的布设;四是自由图或者非连续作业图待测的情况下,这些图边的控制点应当布设在图形罗廓线的外面,从而确保成图时能够达到满幅;五是在进行航空摄影之前,如果地面有控制点的点位,需要将其设置在地面明显的标记。这样不但能够提高后续刺点的精确度,同时也大大加强了控制点的可靠性;六是在像片上选择控制点位置的时候,需要选择已经做好明显标记的目标点上,这样不但能够有利于后续的立体观察,同时也能够更好的辨认点位。
2.2像控点布设要求
在进行航空摄影像测量中,像控点的布设需要根据以下要求来进行:首先,像片的重叠部门是布设控制点的位置,如果是在航向方向上在航向方向上,三张像片重叠部分,或者旁向方向上,重叠部分的中线位置附近;其次,在布设控制点的时候,要避开像片边缘小于1cm的位置。这主要是因为像片边缘位置,其影像质量不高,同时,边缘位置更容易受到气象条件的影响,从而导致边缘的像片出现畸变的问题,同时也增加了投影的变形程度,影响了对像片的判读;再次控制点的点位要远离像片上的压平线或者标志线,这样能够减少辨认难度。同时,在进行立体观察时,为了确保立体照准的精确度,离开的距离要大于1cm;最后,当两条相邻航线上的控制点不能被公用时,需要分别布设控制点,这主要是由于胖向度过小导致的。并且在分别布设控制点的时候,需要确保控制点在像片上的垂直距离小于2cm。除此之外,在像片上,控制点的位置要尽可能的临近重叠部门的中线,且小于3cm的位置。如果超出3cm,需要分别进行布设。
三、航空测量像控点布设的几点建议
为了提高航空测量像控点布设与测量的水平,可以从以下几方面入手:(1)如果等级道路出现在测试区域内,需要根据道路路面的交通指示来进行,包括斑马线、箭头以及数字等;(2)房屋等建设物体在测试区域内,那么测试点的首选区域在墙角以及平顶房房角位置作为像控点,同时需要检测没有阴影部分的房角;(3)平屋是选择房角的主要对象,与高楼大厦监控所得点相比,平屋的房角所得点更为准确,同时在测量过程中,要严格计算房角屋顶高度与地面高度之间的比例,这样有利于像控点的反面整合工作;(4)针对测试区域的范围的选取方面,要根据建筑物体的特征进行遴选。并且在测量的过程中需要将时间间隔纳入到考虑的范围之内,如果两者之间的间隔过大,将会导致目标地状物的变化情况难以捕捉下来,因此在范围的确定环节方面不宜选择选点时间与摄影时间相距太原的建筑体。(5)在测试的区域内,如果摄像机能够辨别的地物较少,那么就需要考虑一些建筑拐角或者建筑物的中点,比如通讯线电杆地面中心等。通过对电杆的两侧参考点的确定,最后算出平均值,来确定其方位并将其长度记载到像控点反面整饬中。(6)在测量的区域内,像片所能够呈现的画面内,其人工地物较少,能够识别的地物也仅限于弧形地物等,那么就将其作为刺点目标。(7)在测量的区域内,特殊情况下坟墓也可以作为像控点的刺点目标,但必须将选点时间明确化,将清明节前后作为一个分水岭,针对坟墓的高度变化进行勘测。(8)如果所选取的坟墓主要作用是祭祀,那么就需要将其拐角的刺点目标考虑进去。
四、结语
从上述分析中可以看的出来,航空摄影测量技术作为一项现代化的测量技术,其发挥的作用越来越大,已经逐步成为测绘工程中的重要测量技术。为了更好的运用航空摄影测量技术,需要做好像控点的布设与测量。在进行航空测量像控点布设过程中,需要遵循一定的原则与要求,从而做好像控点的布设与测量,以便于更好的促进我国测绘工程的发展进步。
参考文献:
[1]周军,龙盈,王发艳.低空数码航空摄影测量像控点的布设及构网[J].地矿测绘,2015,31(2):35-36.
[2]钱新华.浅谈航空摄影测量像控点的选择[J].城乡建设,2013.
地籍测量包括权属调查和权属测量,是土地管理工作的重要基础。它是以地籍调查为依据,以测量技术为手段,从控制到碎部,精确测出各类土地的位置与大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图,以满足土地管理部门以及其它国民经济建设部门的需要。
1 地籍测量的含义及作用
1.1 地籍的含义
由政府监管,记载土地的位置、界址、数量、质量、权属和用途(地类)等基本状况的簿册称之为地籍。地籍按发展阶段有税收地籍,产权地籍和多用途地籍;根据特点和任务,地籍又可分为初始地籍和日常地籍,而按其特点可分为城镇地籍和农村地籍。
1.2 地籍测量的作用
地籍测量是为获取和表达地籍信息所进行的测绘工作,是地籍调查中依法认定权属界地址和利用现状的技术手段,是地籍档案建立的信息基础。地籍测量应尽可能满足国家经济建设多方面的需要为原则,除能为地籍管理和土地税收提供测量保障外,还必须为国民经济建设各有关部门提供信息,提供服务。
2 地籍测量的技术路线
2.1 采用权属调查、土地利用现状调查与野外全解析数字地籍测量一步到位工作模式,同一地块调查和测量工作由同一小组完成,大幅度减少工序衔接问题。
2.2 采用国内优秀的商业化测图系统软件CASS 5.1和自主开发测量软件相结合,在提高生产效率和质量的同时,提升调查成果的科技含量。
2.3 采用统一提供的软件将地籍调查成果全部录入计算机,地籍测量数据按照统一规定格式加工处理,为建立地籍信息管理系统奠定基础。
2.4 采用“套作”技术,即将权属调查、土地利用现状调查、数字化地籍测量、资料建库、数据加工等工序在时间上作一定的穿插作业,在保证质量的前提下,提高工作效率。
2.5 为确保工程实施进度和成果质量总体达到优级,采用ISO9001质量保证体系实施调查和测量工作。
3 地籍测量的主要内容
地籍测量主要包括以下内容:
界标物:作为界标物的各类地物必须测量。
建筑物:永久性房屋应逐幢测量,临时性房屋不测量,房屋等建筑物按墙基角测量,围墙,栅栏,栏杆应测量,阳台雨逢下有支柱应测量,全封闭的阳台按房屋测量,与权属界线无关的悬空阳台不测量,室外楼梯与房屋相连的通道应测量,建筑物的细部如墙外砖柱,装饰性的门柱应测量,露天设备等不测量,住宅小区内每幢有院的分户墙,凡与权属无关的不测量,居民院内违章搭建的房屋其高度未超过围墙的不测量。道路:街道和有正规铺装面的内部道路应按“规范”要求测量;公路以路肩线测量;街道以路涯线测量,建筑区内道路有明显界线的以路测线测量,无明显界线的以两旁宗地界址线为主;路旁的行树检修井、里程碑,指标牌等可舍去;道路上的桥梁,涵洞,隧道要测量;应注记路,街巷名。宗地内部道路只测量主干线,郊区道路如有界线,则必须在图上标明,路肩线也必须测量。
植被:较大面积绿化在(10m2以上),街心花园,城乡结合部的农田,菜地,园地,河滩等按分类含义绘出地类界,配置少量植被符号或注记说明。
4 将航空摄影测量技术应用于地籍测量的基本方法
4.1 控制测量
地籍控制测量是根据界址点和地籍图的精度要求,视测区范围的大小,测区内现存控制点数量和等级情况,按测量的基本原则和精度要求,进行技术设计,选点,埋石,野外观测,数据处理等测量工作。利用航空摄影测量技术布测城镇地籍基本控制网。在一些大城市中,一般已经建立城市控制网,并且已经在此控制网的基础上做了大量的测绘工作。但是,随着经济建设的迅速发展,已有控制网的控制范围已不能满足要求,有些控制点被破坏,为此,迫切需要应用航空摄影测量技术来加强和改造已有的控制网作为地籍控制网。
4.2 界址点坐标测量
在界址点和地物点测定前,传统的方法在首级控制网下加密一、二级导线和图根导线,随着航空摄影测量技术的普及,用航空摄影测量技术快速静态模式布设导线,是一种高效率地选择。在变更地籍测量时,当原有已知点破坏较多时,也可选择航空摄影测量技术快速静态模式加密导线,但应注意的是观测时间应大于15分钟。布网时要有足够的起算点,起算点分布要均匀。现在界址点解析法测量方法主要是全站仪极坐标法和GPS-RTK法。采用GPS-RTK方法时,由于每个界点测量都是孤立的,没有检核条件,建议每个界址点需认真测定二次。
4.3 地籍碎部测量的极坐标法
在控制点A上架设仪器,并以控制点A和点B定向,由于全站仪的广泛应用,该法已成为目前获取地籍要素的主要方法,通过直接将每个碎部点的高度角,水平角和斜距自动记录在电子手簿或掌上电脑上,直接解算界址点的三维坐标。
4.4 摄影测量法
摄影测量法也称航空摄影测量法,是一种利用被摄物体影像来重建物体空间位置和三维形状的技术,主要采用全数字摄影测量的方法求得界址点坐标。当界址点的数目很多,地面通视不良的情形下,采有高精度的摄影测量方法是经济有效的,对于采用其它方法施测界址点坐标,而用航测法绘制地籍图,更是我国当前城镇地籍测量的主要方法之一。■
参考文献
[1]邹岩.地籍测量的技术与方法[J].中国房地产业,2011,(2).
中图分类号:P231文献标识码: A 文章编号:
在近几十年里,我国测绘行业发展迅猛,但是由于社会的迅速发展各个行业对空间信息数据的需求不断增大, 传统的地观测技术作业方式落后, 机械自动化、智能化程度较低等原因阻碍了航空航天测绘的发展,由于技术匮乏等原因,国内大量的航空摄影测量仍然依靠进口的航空相机,不仅价格昂贵,胶片动态范围小,摄影质量低,而且还要通过复杂的工艺进行胶片影像数字化等缺点,影响着航空摄影行业的进步。小型数码相机的应用则进一步解决了这些问题。小型数码航空摄影测量技术具有机动、快速、安全等优势而受到广泛关注,更有一些日趋成熟的信息智能技术和航空技术的发展,其性能和应用也日益完善,并广泛应用于地质环境与灾害勘察、地形图更新、海洋和林业草场监测以及农业、水利、电力等领域。
一、简述小型数码航空摄影测量技术
小型数码航空摄影测量技术是结合了航空、自动化控制、无线电、地理信息及定位系统等许多技术,主要应用无人驾驶飞行器。此技术 通过数字遥感设备获取地面多光谱和高分辨率的影像数据, 经过数字化处理和整理后,根据各种行业需求测绘产品的一种测量技术。通过遥感和定位及信息自动化控制等微电子通信等其他技术的应用,建立一套高分辨率、高精度的定位数据快速获取系统。这种系统能够实现数字化和智能化,重量轻、体积小、自动化程度高,控制精度强, 具有快速实时调查监测等能力,是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速获取系统,大大扩大了无人飞行器和先进航空测量技术的应用范围和领域, 将成为军用和民用的主要技术之一。[1]
二、 小型数码航空摄影测量系统组成部分
1. 遥感技术
遥控飞机的运用为微型航空遥感提供了方便的操作以及提供了高效的平台。此技术可根据不同的需要选择不同的类型平台。用于空中平台的有遥控飞艇、直升机、伞翼机等。遥控飞行技术在现实的实践中容易实现,由于其种类较多、抗风能力比较强,成为应用最广泛的无人驾驶飞行器。另外一种固定翼型无人机也是容易实现的,但是由于起降需要空旷的场地,受到这种限制,因此固定翼型无人机比较适合林业和草场、海洋环境、矿山资源监测以及土地利用监测和水利电力等领域的应用。而关于无人驾驶直升机的技术,优势是能够定点起飞,虽然对起降场地要求不高,但是其结构相对较复杂,操控难度也较大。其次,无人驾驶飞艇系统操控相对于无人驾驶直升机比较容易,而且安全性较好,适合在城市地区和地形复杂地区进行使用和勘测。最后是无人驾驶飞行器,其结构简单且使用成本低,不仅能完成其他飞行器可以完成的任务,更可以完成危险区域的勘测和侦查等等。在经过长时间的研究和开发,飞行器中的遥感设备对专业数码相机的需求不断增加,对遥感影像的需要不断加速、实时获取与应用的技术。[2]
2.飞行过程中的控制系统
飞行控制系统由计算机系统以及电源管理系统等多功能技术组成, 在实现对无人驾驶飞行器高度、速度、航线及航向的精确控制之余,还有利于更精确地测量和勘测情况,通过数码相机、摄像机、监视器、天线等测量工具的运营,获取测区遥感影像和视频图像。
3. 数据处理系统
对现实飞行测量器中存在影像数据多等棘手问题,要求对相机进行检测,需要使用数据处理软件对其进行处理。这就需要一些关键性的技术。首先是在无人飞行的航程中利用摄影密度设计,并且根据成图比例尺以及相机幅面和飞行精度等因素进行航线的设计,于此同时提高摄影的密度。其次是小型数码摄影技术。在现今这个科学技术发达的社会中,目前市场上可提供航空测量的小型数码航空测量数字相机是很有限,而且更由于数码相机所摄影的图像幅度小、没有框标等特点,为使获取的遥感影像能够满足大比例尺和航空摄影测量的精度要求,这就需要对小型数码相机额精确度进行严谨的校对和检验。此外,还需要对获取的影像的处理方法制定相应的技术方案和应对措施。比如说小型数码航空测量技术在油田中的运用,可以通过获取障碍区的真彩色摄像图,代替传统的地形图,同时也可以用于油田土地的综合管理、监控和规划,有利于油田作业效率的提高,和对油田中的情况进行密切的联系和关注,对高效利用油田资源有着重要的影响和作用。
三、小型数码航空摄影测量系统的优点[3]
1.利用现代先进的数码相机,其相机焦距短, 分辨率大, 基本要求能够满足航空测量的要求,精度较高且飞行高度低,能够满足在拍摄测量过程中对高度要自由移动要求。
2. 由于作业的动态范围宽,航高低,这就让摄影测量工作可以在较恶劣的天气环境下进行测量工作,比如说可以在云层厚和在轻雾天的环境下通过调高相机的感光度进行拍摄,相比传统的相机和技术有了较大的进步和提高。
3. 相片可以伸缩变形,也不会因为压平过程中产生的误差导致的无法相对定向,这也就允许影像边缘也可以投入使用,这也提高了摄影影像的利用。
4. 数码相机相比与传统的相机,有一个明显的优点就是影像无需到专业的照相馆进行冲洗和扫描, 而且相比进口的航空数码相机产品成本降低,有利于节约缩减成本的使用。比如超轻型飞机的起降场地是较自由的,无论是草地或是土地路都可以进行。在超轻型飞机进行摄影的过程中,可以不用担心胶卷或是曝光的问题,进行摄影工作,也有利于工作的顺利完成。
5.数码航空摄影测量的中心理论严密, 分辨率高,精度高。
三、结束语
综上所述, 小型数码航空数码相机的应用将为我国的发展带来重大的影响,必将为航空摄影测量技术的发展和创新带来一次全面的发展和改革。
参考文献
随着现代数字化科技的发展与各种技术的进步,传统的仪器测量已经不能完全满足当下获取测量数据的需要,由于测量技术在航空摄影中得到了更为广泛的应用,所以对航空测量的应用技术加强探究也显得尤橹匾。
1 航空摄影测量技术的相关概述
1.1 航空摄影测量技术的内容
航空摄影测量技术指的是通过让飞机在飞行中运用航摄仪器同地面进行连接,并且用航摄仪器对地面展开连续性的摄取相片,然后结合地面上的控制点完成测量、调绘以及立体测绘等具体步骤,接着再完成地形图绘制作业的一项工作内容。换言之,空摄影测量的运用即是测量人员通过将地面的投影中心转变为地形图(正射投影),从而让人们更加直观地了解到地面的基础信息状况。
航空摄影测量所采用的测绘方法是多样化的,包含了综合法、分工法、全能法等等,其中综合法指的是将摄影测量同平板之类的设备相互结合完成测图。分工法指的是依照平面与高程分球的方式来完成测图,通过在立体式的测绘仪器上进行等高线与地面点的测图,从而对地面的平面位置展开精确性的测量。该种方式同综合法存在一定的相似性,主要在丘陵地区的测量中运用较多。而全能法则是指利用立体测图仪器,构建出一些被缩小的反映地面的几何模型,在并且立体模型之上将地面平面的位置情况、等高线与高程等信息表示出来,从而获取地形图。
1.2 航空摄影技术的发展现状
航空摄影技术是本世纪才被创造出来的一项新型现代科技,而且随着航空相机的革新升级,DMC、ADS40、SWDC、UCD等专业的航空摄影仪在性能表现上也愈发出色。加之惯导技术、GPS技术、激光扫描、数码扫描以及其他尖端技术的进步,这种航空技术与不同领域生成技术之间的相互融合,也使得航空摄影测量获得了更大的使用与进步空间。而航空摄影中所运用到的摄影测量系统,以DMC II为例,其内部构造情况如下图1所示。
在以DMC II为例的摄影设备中,其不仅实现了摄影与测量之间的无缝连接,同时其航摄相机还可以为拍摄工作提供最为高清的航摄效果图。其中DMC II250中所使用的相机的参数达到了16768,航向像素数为14016;焦距达到了112 mm;其飞行高度到达500m时,对于地面景物的分辨率为2.5cm。此外,在基高比、彩色融合比等方面也有所更新、发展。
2 航空摄影测量技术的具体应用方法
在航空摄影测量技术的具体应用过程中,主要应当从以下方面予以把握:
第一,运用航摄仪器完成航空摄影测量。数字化与信息化是现代科技发展的重要方向,航空摄影测量也并不例外。通过将巨大空间地域范围内的地理信息与社会信息以数字形式纳入到测量仪器功能使用中,不仅能够满足地理测绘这种基础,与此同时数字航摄仪器还能够代替胶片相机完成其不具备的设计任务。以DMC为例,该类数字航摄仪器能够提供高分辨率、高清晰度的摄像需求,在满足数字相机的基础上,还实现了历史性的技术突破,将航空摄影相机中的内部传感器进行了改革。在其内部的8个传感器中,分别有4个波段传感与4个全色传感,综合起来这些传感器所能够捕获的数据信息通常来说是较为全面的,并且在完成对于影像数据的捕获后,技术人员便可以再利用各种播放软件对各种类型的影响进行输出了。需要注意的是,由于DMC所具有的强大性能,能够对小比例尺与高分辨率、大比例尺与拍摄业务需求的综合需要。所以在地面的分辨率达到5cm时,该系统便可以在任意的光照条件下完成曝光,从而保障所测的影像质量。
第二,利用ArcGIS软件完成所测地形图的制作。在地形图的绘制过程中,由于当下各类电子设备的普及,为了讲求实用性,技术人员往往会汇集测量数据然后再运用ArcGIS软件来制作出相应的电子地形图。而要完成地形图的绘制工作,首先要对数据类型与计划要求对于各类的数据信息予以确定,电子地图讲求的是信息的准确、快速以及便捷,所以保障数据的真实可靠也应当成为测量中的重中之重。其次,完成数据的整理工作以便于软件后续的信息提取。信息平台中要提取的内容主要有poi、道路、水系、植被、居民地、等等数据。而地形图中所应提取的还具体包括附属设施、管线、境界、地质地貌、植被等更为详细的内容。然后绘图人员还需按照1:500的比例尺对基础地形数据进行标注。
第三,辅助技术的应用。在航空摄影测量工作中,通常还会运用到IMU、DGPS以及LIDAR等辅助类技术。IMU或DGPS技术是指惯性测量的单元,通过对其的利用,可以实现对于三个线性元素的直接运算,并且这两项技术在计算中也可以带来不同的优势,从而使得航空摄影测量的效果更加具有精确度。而要使得该种惯性测量单元,还需要利用飞行器结合GPS定位系统,对来自卫星的定位信号予以接收。然后摄影仪再从中获取数据与图像因素等内容。IMU、DGPS可以清楚、准确的展示出测量中图片的外方位因素,所以通过此种技术往往也可以使得图片的外方位因素愈发精准。另外,LIDAR技术等其他辅助类技术的使用对于提高效率、缩短工作时长、减少成本投入等方面也有着积极作用,所以在航空摄影的应用中也有着较好的发展趋势。
3 结束语
加强关于航空摄影测量技术的方法研究,不仅能够切实帮助人们收集空间数据提供更为便利的条件,同时测量技术的运用与升级,也使得该项技术更能够同当前数据测量等关键性要求相互适应,从而更加符合航空摄影的发展趋势,为人们的生活提供更为便利的服务。
参考文献
[1]文启福.无人机航空摄影测量技术在大比例尺电力工程勘测中的应用探讨[J].低碳世界,2016(27):51-52.
中图分类号:P258 文献标识码:A 文章编号:
引言
经济的发展,时代的进步推动了科学技术的发展,在当前空间定位技术、计算机信息技术和传感技术的飞速发展时代,使得航空摄影测量几何定位方法实现了超前的进展,并且即将实现脱离地面控制的高水准。下面笔者就和大家一起探讨一下航空摄影测量影像定向技术。
1.航空摄影测量影像定向技术的发展
在当今这个数字摄影测量时代,人们是以3S技术为主要手段、以4D产品(DEM、DOM、DLG、DRG)生产为终极目标的。如何充分发挥当代航空摄影测量技术的优势进行4D产品的大规模生产并对相应数据库实施快速更新需要我们不断的努力探索。
航空摄影是在飞机上安装航空摄影仪,对地面进行垂直摄影,获取航摄像片或数字影像。航空摄影测量是利用航摄像片测制地形图的一种方法,与白纸测图相比,它不仅可使绝大部分外业测量工作在室内完成,还具有成图速度快、精度均匀、成本低、不受气候季节限制等优点。国家测绘部门一般采用航空摄影测量方法测制1:1万~1:10万中比例尺地形图,工程部门也用它来测制1:500~1:5000大比例尺地形图。
2.我国航空摄影测量影像定向技术的现状
目前,航空摄影测量主要有常规航空摄影测量、GPS航空摄影测量、DGPS/IMU航空摄影测量3种模式。航空影像的获取和影像定向方法的不同是这三种测量技术最主要的区别。航空摄影测量影像定向技术是借助大量地面控制点加密技术获取模型定向点来实现的。
通过GDPS/IMU来直接测定传感器的六个外方位元素,能够让客户认为价格是合适的。直接地面参考技术即GDPS/IMU能够将传感器数据或目标数据直接转化到一个本地或者全球的坐标系统,从而能够进行下一步的处理。将GDPS/IMU数据作为辅助信息用于对比小、没有明显特征的地区的空中三角测量的作业是很有用处的,但是直接用校正过的定向参数而不进行整体的空中三角测量,所能达到的地面精度,主要依赖行高度。对于几何模型考虑的比较简单,导致即使区域网结构十分完美且检校场及GDPS/IMU数据联合处理准确无误,直接地面参考所能达到的精度仍然难以满足大比例尺测图的需要。而基于DEM和DOM的航空摄影测量直接解具有地学编码、信息翔实等优点,并且能够轻易实现快速更新和实现变化检测的自动化与半自动化。
基于已知定向参数影像的航空摄影侧量直接解则需要满足一些要求。首先,必须能够从数据库中得到原有影像及它们的定向参数值;其次,影像的重叠度和约束点的分布必须满足稳定的几何构造,以保证达到较高的精度;并且新旧影像在内容上必须有相关性,这样我们才能提取同名点。
3.航空摄影测量影像定向作业的要求及实验
现代的航空摄影测量在作业上一般在航空摄影、地面控制和内业测绘上有一定的要求。在采用GPS航空摄影测量时一般会将动态GPS接收机与航摄仪固联以提高影像获取的质量。
一般在采用DGPS/IMU航空摄影测量时,都会在航摄仪上安装POS系统。根据不同的情况要选择不同的地面控制方案,以获得最佳的加密点坐标和像片外方位元素。内业测绘采用影像匹配技术识别同名像点,以完成地形和地物的自动测绘现行的4D产品生产中,一般按照单片内定向y像对相对定向y单模型绝对定向y立体模型测绘的流程进行作业,仅仅是在DGPS/IMU航空摄影测量之直接对地目标定位方法中探讨如何利用POS系统获取的影像定向参数进行模型恢复的有关理论和方法。
摄影测量加密和直接对地目标定位是航空摄影测量几何定位的两种方式。摄影测量加密的含义是将获得到的影像坐标和地面的控制点或者是影像的外方位元素作为带权观测值进行整体光束法区域网平差,从而获取影像的定向参数和目标点的空间坐标,这样可以对立体模型测图提供目标定位定向的控制点和高精度的对地目标定位。
直接对地目标定位是在获得高精度影像外方位元素的前提下,利用立体像对上同名像点的像平面坐标按照空间前方交会理论计算出相应地面点的物方空间坐标,以直接确定物点的空间位置,从而实现4D产品的生产。现行的4D产品生产都是利用摄影测量区域网平差所获得的加密点作为模型定向点用的,不会直接使用影像外方位元素来恢复立体模型。所以,现行规范中并没有规定影像外方位元素的精度。一般说来,只要加密时在单个模型上量测了足够多的加密点,且加密点精度符合限差要求,据其进行单个模型的绝对定向就能建立可量测的几何模型,进而可提取符合要求的三维空间信息。利用现行摄影测量加密方法获取的影像外方位元素进行直接对地目标定位完全可以满足测绘地形碎部点的精度要求。
4.航空摄影测量影像使用的前景
对于同一地区利用已知定向参数的影像进行新影像的定向的理论和方法,通过模拟和实际试验证实了方法可行性,纯粹利用两期影像进行联合光束法区域网平差所确定地面点的精度可满足规范要求,可真正实现无需地面控制点的航空摄影测量作业,这对于减少摄影测量外业控制测量、地形图修测、地理信息数据库快速更新、多时相遥感影像的自动变化检测等具有十分重要的意义。符合规范精度要求的摄影测量加密方法获取的影像外方位元素可以直接用于影像的定向以构建立体模型进行4D产品的生产,而由POS系统提供的影像外方位元素带有较大的误差,目前还难以直接用于摄影测量中提取三维空间信息。当前数字摄影测量时代可以让 3种摄影测量模式共同存在,航摄影像的定向手段也变得丰富多彩,从而使得摄影测量作业也越来越轻松。
结语
在当前常规摄影测量的加密技术比较成熟,也得到了普遍的应用,而GPS辅助空中三角测量则比较经济实惠,POS直接传感器定向技术也越来越成熟。就基础地理信息的获取而言,应当根据不同的情况采取不同的技术方案,才能够减少消耗以获得最大的利润。常规摄影测量方法在交通便利、地势平坦地区的大比例尺地形测图中应该要重点的进行使用。而无地面控制GPS航空摄影测量技术则可以在困难地区、无图区或者人员不能通达地区普及使用以获得基础地理信息。POS航空摄影测量方法则可以在正射影像图制作、小范围的4D产品更新等应用中进行使用,而且在城市大比例尺测图和一些具有比较高水平的科研项目上,POS系统的应用前景是相当可观的。为了能够经济、快速的获取地球空间信息,应尽快完善POS系统与其他传感器的集成技术,不断的进行探索研究,从而达成理想的目标。
参考文献
[1]袁修孝.POS数据用于立体模型恢复时的上下视差分析[J].武汉大学学报(信息科学版).2007(10)
[2]明洋.机载POS系统视准轴误差检校[J].武汉大学学报.2006(12)
自本世纪初数字航空相机问世以来,ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空摄影仪不断涌现,近几年GPS技术、惯导技术、数码扫描、激光扫描、雷达等高精端技术与航空摄影的紧密结合,形成了多种航空摄影新技术,如GPS辅助航空摄影技术、IMLJ(POS)/DGPS辅助航空摄影技术、利用高解像率的CCD阵列取代胶片,获取地面的地物地貌光谱数字信息的数字航摄仪、SAR合成孔径雷达成像系统、LIDAR激光测高扫描系统等,也在推动着数字航空摄影测量的发展。
数字航空摄影测量技术主要应用于高效率的地图数据更新、城市规划服务和土地测量、GIS/LIS数据库以及资源环境管理中的理想的专题制图和三维数据采集、林业、农业、土地利用、地质等领域的地理数据获取等,还可广泛用于城市建筑、城市环境工程、城市交通、水利工程、矿山测量、考古、地质、医疗、生物、材料力学、工业测量等领域。
2航空摄影测量数据处理关键技术
2.1 空三加密
利用VirtuoZoAAT+Pat-B自动空三加密模块,以数码航片作为空三加密的原始数据,运用Pat-B平差软件进行光束法区域网平差。通过航测内业方法(包括内定向、相对定向、公共连接点的转刺)构建空中三角网,并将外业控制点成果和POS数据导入系统按严密的数字模型进行区域整体平差,得到优化后的外方位元素和加密点成果。
以航测外业已划分的区域分区为内业空三加密的基本单元。使用数字摄影测量系统采集像点坐标,采用解析空三平差程序解算大地坐标。加密分区间参加大地定向的公共像控点必须是唯一的,即同点号、同坐标值。加密限差按GB 7930-87《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》有关规定执行。加密分区间必须接边,作业完成后应填写图历表,输出加密成果(作业说明、外业控制点分布略图、加密点分布略图、外业像控点坐标、加密点坐标、大地定向、检查点坐标、接边点坐标和检验报告等)。
2.2 数字正射影像图(DOM)数据生产
2.2.1 技术路线
本文研究利用Virtuozo全数字摄影测量系统工作站进行1∶1000数字正射影像图DOM的制作。在全数字摄影测量工作站中,导入空三成果恢复测区并创建立体像对,作业生产区域DEM数据,并用特征点、线参与计算修改生成DEM。利用DEM数据对原始影像进行数字微分纠正,通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接,并最终完成数字正射影像图。最后按40cm×50cm矩形图廓对影像进行分幅裁切,形成DOM数据成果。
2.2.2 DEM生产
利用空三成果,自动建立测区立体模型及其参数文件,在此基础上生成核线影像。DEM数据采集时应采用影像自动相关技术,生成DEM点(或视差曲线)。采用视差曲线编辑过程时,视差曲线间隔要合理。视差曲线(或DEM点)必须切准地面,真实反映地形态势。
(1)采集特征点、线、面。
主要是针对一些在完成影像自动匹配比较困难的地区和部位,例如大片居民区、水域及高层建筑旁被黑影遮盖部分等所作出的处理,主要方法是量测出相应部位的特征点、线、面。
(1)单特征线:是指地形发生明显变化的地形变化线,量测时沿这些特征线以静态读点方式严格切准立体模型采集。遇树林等植被覆盖区,要尽量切准林间空地测读碎部点高程;(2)双特征线:是指依比例尺的陡坎、斜坡、堤、河流、公路、铁路等,为了保证影像纠正质量,对于带状构造物,例如公路、铁路、路堤、依比例尺双线堤,应按双特征线量测上端两侧堤顶和下端两侧堤脚线。对于弯曲线状地物,至少要采集弧线上的三条特征线,特征线不应出现交叉点;(3)对高架路、桥等制作DEM时,应在高架路、桥上边沿量测特征线,DEM点需编至高架路、桥面上,以保证纠正后的影像不变形和位移;(4)封闭型要素:对于面积大于100m2的水库、池塘等静止水域内的DEM格网点高程应一致,流动水域的上下游DEM格网点高程应呈梯度下降,关系合理;(5)采用点编辑、面编辑相结合的方法,将DEM点修正到立体模型表面。按要求输出DEM数据。DEM的编辑必须结合地貌特征内插生成格网DEM(2.5m间距),检查DEM点与每个模型的吻合情况,对DEM点与模型不吻合的区域进行修测,使每个格网点都贴近地表。
采用显示等高线模式或显示等视差模式,在立体模型中对匹配结果进行检查、编辑。本项目中应注意对以下的情况下进行检查、编辑。
①影像的不连续、被遮盖及阴影等区域原因,检查匹配点是否切准地面;②建筑物、树林等部位,检查匹配点是否为地面点,而非物体表面上的点;③大面积平坦地区、沟渠及地形破碎区域,检查匹配点和等视差曲线是否真实表现地形;④大面积跨图幅的静水面,对涉及的模型均给定值,保证水面DEM高度保持一致;⑤高架桥、高架铁路、高架公路根据具体情况对其抬高或置平,保证DOM影像不变形。
(3)建立DEM。
根据加密点直接按区域生成大范围区域DEM,通过引入特征点、线、面等采集数据构三角网,进行插值计算,按2.5m×2.5m格网间距建立数字高程模型即DEM。
(4)DOM生产。
利用DEM完成影像微分纠正,按照分区对测区内影像以像元大小为0.1m进行双线性内插或三次卷积内插法进行重采样,生成分区正射影像(DOM)。通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接。DOM接边中高大建筑物的投影差带来的接边倒影,可采用调换左右片生成正射影像进行贴补,使高层建筑物达到无缝接边,并最终完成数字正射影像图。
(5)正射影像检查修补。
检查所生成的正射影像是否失真、变形,尤其是房屋、桥梁和道路,是否有房角拉长、房屋重影、桥梁和道路扭曲变形等。若有此情况,则要重新采集生成DEM,重新纠正,确保影像无误。对正射影像上局部出现的模糊、重影现象,通过贴补纠正后的单模型正射影像进行修补。
(6)影像匀色。
为保证镶嵌后正射影像色彩一致、均匀,针对航摄过程中出现的色差,需对所生成的正射影像进行色彩纠正,包括单影像色彩调整与多影像色彩均衡。匀色标准:选取几个有代表性的图幅,对测区中代表不同地貌的几个影像图进行匀色,分析效果,调整出一幅符合整个测区颜色信息的标准样图。根据标准样图,对测区正射影像进行全自动色彩调整和平衡处理,确保最终DOM的整体色彩均匀一致。影像应色彩真实、影像纹理清晰、层次丰富、反差适中、色调饱满,色调正常,图幅与图幅之间色彩过渡自然、色调一致。
(7)正射影像镶嵌。
相邻的数字正射影像必须在空间和几何形状上都要精确的匹配。必须进行可视化的检查,以确保相邻的数字正射影像中地面特征没有偏移。还应该尽量利用镶嵌线避开由于高程特征引起的偏移和错位,同时应尽量保证地物的完整性。
(8)DOM检查。
①利用空三加密的保密点对DOM进行检查,当同名点平面差异较大时应查明原因,必要时进行返工;②相邻DOM影像镶嵌处的接边限差以目视直接判读不得出现明显接边痕迹为主要原则,不应大于4个像素,对满足接边精度要求的影像进行无缝接边,对于接边超限的影像,须查明原因进行修改;③正射影像镶嵌前的接边检查,还需要检查相邻DOM影像镶嵌处的颜色,保证相邻DOM影像镶嵌后影像过渡自然,不得出现明显色差。
(9)正射影像分幅裁切。
按GB/7930-87的分幅规则,采用40cm×50cm规格进行分幅,确定图幅四个图廓点坐标为裁切范围,每幅面积为0.2km2。
(10)正射影像质量控制。
①采用目视检查的方法进行图面检查,保证正射影像图面清晰,反差适中,色调均匀;②正射影像图不得有重影,模糊或纹理断裂等现象,影像应连续完整,灰度无明显不同,色彩平衡一致。并保证相邻图幅间的影像色调基本一致;③正射影像上的地物地貌真实,无扭曲变形,无噪声等缺陷;④正射影像覆盖范围内的影像无漏洞。
3数字航空摄影测量的技术难题与研究热点
目前,数字摄影测量工作站(DPW:Digital Photogrammetric Workstation)技术已相当成熟,而影像的获取主要还依靠传统的胶片来完成,如何快速且能全数字化获取影像信息就成为数字摄影测量的重要研究方向。数码相机的快速发展为航摄仪的“数字化”提供了条件,基于数码相机的航摄仪的研究是摄影测量全部数字化的关键,成为摄影测量界研究的热点。然而,数码相机的镜头畸变差很大,内方位元素无法直接量取,属于非量测型相机,这就使得数码相机无法直接在摄影测量中使用,同时数码相机的幅面小、且多为矩形,导致摄影测量的外业控制和内业处理工作量大幅增加。这些技术难题都必须予以解决,才能真正的将数码相机作为航摄仪。
此外,目前数字摄影测量的发展,主要还是围绕着利用航空摄影测量测绘地形图展开的,而对于数字近景(地面)摄影测量的研究甚少,数字近景摄影测量必将成为数字航空摄影测量发展的新领域,它将成为机器人视觉现场识别的主要解决手段,而对实时性、全自动源数据获取及仿真虚拟手段的研究将成为近景应用研究的主题。
4结语
数字航空摄影测量是一门相对年轻的学科,它利用计算机替代“人眼”,使得数字摄影测量在理论和实践中都得到迅速发展,它将在三维可视化、GIS数据更新、数学近景摄影测量等方面得到广泛的应用与发展。它的发展使得胶片摄影被数字摄影所取代成为必然趋势,数字航空摄影测量系统的研究已成为当前航空遥感领域的研究热点和发展方向,新型数字航空摄影机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革,并把我国航空摄影测量技术推向数字航空摄影时代。
参考文献
[1] 李得仁,周月琴,金为铣.摄影测量与遥感概论[M].测绘出版社,1999.
随着经济的发展,许多高新的计算机技术也开始应用在航空摄影测量中,比如陆地资源卫星、星载 SAR、机载激光雷达等。这些高新的技术极大的促使了航空摄影测量发展成为以空间数据为核心的加密技术处理方法。从技术上来说,这主要是以内业为主导的数据采集新模式。特别是航空摄影测量新技术,对于促进城市建设和城市发展都有极高的积极意义。当前航空摄影测量技术广泛应用于矿产勘探、城市交通等各种领域,并获得较为显著的成就。本文对当前航空摄影测量的加密措施进行了分析,并挖掘其中的逻辑和技术内涵,以期为加密措施的改进做出贡献。
1.航空摄影测量方法分析
目前航空摄影测量中最常见的三种加密措施主要有:全能法、分工法和综合法。
全能法指的是在摄影测量的过程中利用几何反转的原理,在立体测图仪内建立立体像和其缩小版的所摄地面几何模型的一种方法。在绘制过程中,还根据内方位的元素在立体的测图仪内放置像片,使摄影的光束与解密后的投影光束相近。
分工法(又叫微分法),指的是是根据平面和高程分求原则来测量的一种方法。主要使用立体量测仪来进行测量。
综合法指的是结合平板仪测量与摄影测量的一种方法。地形点的等高线与高程可以采用一般的野外测定方式来进行测绘,而地形图上的地物、地貌的平面地形则是采用像片纠正法来画出线划图与像片图。一般来讲,综合法主要适合用于测量平坦地域的大比例尺情形。
2.航空摄影测量加密措施的模型
航空摄影测量根据其测量方法的不同,有不同的加密措施,这些加密措施的基础是其对应的加密数学模型,所以需要对这些加密措施的模型进行仔细分析。
2.1常规的光束法局域网平差加密模型
常规的光束法局域网平差加密模型是在分析坐标基础上建立的一种观察模型,并对不同的坐标做详细的测量,建立独立影响的光束,算出一种加密在数字上的模板,从而建立一个完整的摄影测量模型。为保证本模型观测值的准确度,需要建立合理的相对应像点坐标,并通过建立的想点坐标来设定影像外各个防伪元素的数值。所以,在摄影测量过程里,航摄仪内部的方位元素是已知的。如果在区域网中测量的像点有不同的种类和数量,可以根据这些不同来建立有不同误差的方程。
本加密模型的理论基础是像点-投影中心-物点这三点处于一条直线上的中心投影共线方程:
(1)
式里面,x、y指的是以像主点作为原点的像平面的x轴、y轴坐标值;f指的是航摄仪的主距;X、Y、Z指的是物点的地面坐标值;XS、YS、ZS指的是影像外的方位线元素值;a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3指的是用影像外的方位角元素来表示方向余弦的值。以像点坐标作为观测值,将物方坐标与影像外的方位元素作为待定参数,若已知航摄仪内的方位元素值,可对式(1)进行线性化求解,得误差方程式:
(2)
式里面,x0、y0指的是由影像外的方位元素值与地面坐标的近似值代入到式(1)中计算得到的像点坐标值。在区域网内量测n个像点,就可以列出n组式 (2)的误差方程。如果在区域网内量测的像点有足够多时,就可以用最小二乘平差的方法来整体的估计地面坐标与影像外的方位元素值的改正数,进而得出加密点的地面坐标与影像外的方位元素值,从而实现用二维影像来反推出三维物空间点的坐标的目的。
2.2 GPS 辅助的光束法局域网平差加密模型
GPS辅助的光束法局域网平差加密模型是在常规的光束法局域平差基础上建立的,并利用了最新的 GPS手段来获取航摄仪参数以确定三维空间内的观测值大小,从而实现数据观测和传输之间平稳进行。图1表示了GPS天线的相位中心和航摄仪的投影中心之间空间偏移向量AS。
图1带GPS航摄系统的空间偏移向量
3.加密措施的试验分析
不同的模型其算法及核心均不相同,要测试各种加密措施的加密特性,需要建立一个新的加密系统才能进行分析。首先,需要以WuCAPS为基础,将数字和自动化测绘相结合,并对测量结果进行检测分析。其中有几点需要注意的问题:
(1)不同的技术参数和航摄技术都需要建立一个完整的航摄负片,利用 WuCAPS和数字测量技术完成对地图的初步自动化测绘,同时,WuCPS技术又可以将不同时间检测到的数据进行汇总整理。再利用这些数据通过DGPS和IMU观测值进行二次联合处理,这样就可以得到不同方位的元素值。这是一种基于POS系统的测量技术,也是一种实现影像外方位元素采集和加密的新技术。
(2)为获取更精确的测量数据,需要使用专业的加密措施来进行加密处理,并借助专业的模式对其加密精度进行设置。
(3)加密过程中应尽量选择小的加密模型来进行,所加密的数据需要满足相应的4D产品要求,并适应复杂的地理形势。此外,POS 辅助的光束法局域网平差加密模型包括4个高程的检查点,在对4个检查点进行测量时,不可避免会产生一些残差。因此在检测过程中,需要对其加密精度进行严格把关。
(4)不同的设备在测试范围内,要明确其周边的布点光束法局域网平差值。所有在后期需要检测的点都要有其对应的实物点,以此保证立体测量的精度。此外,还可以引入POS系统外方位的元素误差,使测量值更加靠近实际值,使得测量数据更加客观、真实。
结束语
从上文分析可知,随着摄影技术及计算机技术的发展,航空摄影测量逐渐应用于各种地质和地区的监测和绘制中,这就要求根据测量技术研发其相应的加密措施,并对各种加密措施进行分析比较,选出最合理、有效的加密办法。经过分析可知,本文所讨论的二种加密措施均可以满足我国航空测量的加密需求,但其中相关技术还需进一步发展。因此,在后续的研究与实验中,应积极运用前沿技术,不断完善航空测量加密措施,实现高精度、高准确度的航空测量。
参考文献
中图分类号:P228文献标识码: A
由于社会的发展,科学技术的迅速进步。现在的空间定位技术和计算机信息技以及传感技术的快速进步,可以使航空摄影测量的定位途径达到了超速的发展,同时快要达到地面控制的比较高的水平。在这篇文章中就和相关人共同分析分析航空摄影测量的影像定向技术。
一、航空摄影测量影像定向技术的发展
在目前的数字摄影测量的时代,大家是按照3S技术作为关键的方式、采用4D产品的生产作为最终的目的。怎样足够发挥现在的航空摄影测量技术的的特点实施4D产品的规模化生产同时针对有关的数据库进行短时间的发展,这仍然需要我们一直以来的研究探索
二、我国航空摄影测量影像定向技术的现状
现在,航空摄影测量重点涉及的是常规的航空摄影测量、GPS航空摄影测量、DGPS/IMU航空摄影测量这集中方法。航空影像的得到以及影像定向途径的区别是这几种测量技术的比较明显的不同。航空摄影测量影像定向技术是通过非常多的地面方位进行相应的加密技术得到模型目标位置来达成的。经由GDPS/IMU来进行测量传感器的多个方位的元素,可以使客户知道价格是比较合理的。地面的参考技术说的是GDPS/IMU可以把传感器数据以及目标数据变成为一个当地或者全球的坐标系统,进一步实施接下来的措施。把GDPS/IMU数据当成辅助信息来进行对比、特点比较的地区的空中三角测量的工作是的作用是非常大的,然而直接使用改变过的定向参数而实施全部的空中三角测量,可以实现需要的地面精度,关键按照的是飞行的高度。针对模型分析的非常简单,造成区域网结构非常完善同时检校场和GDPS/IMU数据结合解决不出差错,按照地面参考可以实现的精度还是不能实现大比例尺测图的标准。但是在DEM以及DOM的航空摄影测量的基础上,可以用户有地学编码、信息翔实等好处,同时可以达成快速变化以及达到更新检测的自动化和半自动化。在知道了定向参数影像的航空摄影侧量的基础上,进行解就可以实现最初的目标和要求。第一,应该可以从数据库中获得本来的影像和它们的定向参数值;第二,影像的重叠度以及约束点的布局应该达到稳定的构造,用来确保实现比较高的精度;同时新旧影像在具体上应该具有关联性,在此基础上大家就可以提取同名点。
三、航空摄影测量影像定向作业的要求及实验
目前的航空摄影测量在工作上通常是航空摄影、地面控制以及内业测绘上有相关的标准。在选择GPS航空摄影测量的时候通常会把动态GPS接收机和航摄仪固联以促进影像得到的质量。通常在新选择DGPS/IMU航空摄影测量的时候,大部分需要在航摄仪上安装POS系统。按照相应的状况要采取相应的地面控制措施,最终得到比较好的加密点坐标以及像片外方位的因素。行业中测绘选择影像匹配技术辨别同名像点,将进一步实现地形以及地物的自动测绘现行的4D产品的生产过程,通常根据单片内定向y像对有关定向y单模型绝对定向y立体模型测绘的工序实施操作,只是在DGPS/IMU航空摄影测量的时候,可以对地目标的定位途径中,分析怎样通过POS系统得到的影像定向参数实施模型恢复的具体理论以及途径。航空摄影测量定位有摄影测量加密以及进行对地目标定位两种途径。还有,摄影测量加密是把得到的影像坐标和地面控制点以及/或影像的外方位因子,当成带权观测值实施整体光束法区域网平差,用来获得影像的定向参数以及目标点的空间坐标,关键是为立体模型测图提出定向控制点以及实施高精度的对地目标的定位。目前航空摄影测量内业规范有着不一致的比例尺、异样的类别地形的摄影测量加密有着相应的加密途径、地面控制途径,同时关于加密点精度规定了定量的指标,已经当成一种非常好的技术被普遍的应用。直接对地目标定位是在实现高精度影像外方位元素的条件下,选择立体像对上同名像点的像平面坐标根据空间前方交会理论,分析出有关的地面点的物体方空间坐标,用来实现定位物体的空间位置,进一步达成4D产品的生产。目前的4D产品生产一般选择摄影测量区域网平差得到的加密点当成模型定向点来进行使用,一般不选择影像外方位元素来进行立体模型的回复。因此,现在标准中也不会标出影像外方位元素的精度。总而言之,仅仅加密的时候在不同的模型上量测了充分多的加密点,同时加密点精度符达到限差的标准,按照他来实施不同模型的绝对定向可以进行可量测的模型,就能够提取达到标准的三维空间的信息。选择目前的摄影测量加密途径得到的影像外方位元素实施对地目标定位整体能够达到测绘地形碎部点的精度标准。
四、总结
针对同一地区选择己知定向参数的影像实施新影像的定向的理论以及措施,采取模拟以及实具体试验验证了方法的可行性,仅仅是选择不同影像实施联合光束法区域网平差所明确地面点的精度能够达到规范标准,能够真彻底达到不需要地面控制点的航空摄影测量工作,这可以降低摄影测量作业控制的测量、地形图的测量、地理信息数据库的短时间内变化、相遥感影像的自动跟校内检测等有着非常重大的意义。达到精度标准的摄影测量加密途径得到的影像外方位元素能够使用在影像的定向和构建立体模型,实施4D产品的生产,然后根据POS系统提供的影像外方位元素来进行误差的控制。现在还是不能直接在摄影测量中收集三维空间信息的时候使用。现在数字摄影测量时代能够把 3种摄影测量模式结合起来使用,航摄影像的定向的方法也是非常多的,进一步使摄影测量工作变得越来越容易。经过这篇文章的分析,大家能够总结出这样的结果:一般摄影测量加密技术非常完善,应用的也非常普遍,GPS辅助空中三角测量是非常的经济优惠,POS直接传感器定向技术变得越来越完善。针对基础地理信息的收集来说,大家需要根据具体的状况选择具体的技术措施,才可以降低消耗以得到更多的利润。一般摄影测量途径在交通比较好、地势比较好地区的大比例尺地形测图中需要大面积的实施。但无地面控制GPS航空摄影测量技术就能够在边缘我的地区进行使用、无图区以及人员不方便总代走动的地区一般可以得到基础地理信息。POS航空摄影测量途径就能够在正射影像图制作、小规模的4D产品变化等中实施,同时在城市大比例尺测图以及一些水平比较高的科研问题方面,POS系统的应用的前景是非常好的。为了实现经济、快速的收集地球的空间信息,大家需要尽力改善POS系统和其他传感器的相关技术,不断的实施分析讨论,进一步实现理想的目标。
中图分类号: P216 文献标识码: A
引言:
摄影测量与遥感主要是在不通过实地的接触的前提下,通过物体传送到传感器之上的信息数据显示,实现了对物体的具体测量和研究。通过传送的数据的分析和相应的技术处理,从而为实际的工程建设提供必要的参考。摄影测量在近年来得到了发展,经过专业团队的研究和考察,测量摄影逐渐朝向了数字的摄影领域发展方向。它是对数字、影像自动进行像片内定向、相对定向、绝对定向、自动空中三角测量、数字影像匹配、建立数字高程模型、制作数字正射影像、提取地物要素,实现基于软拷贝的全数字化摄影测量的理论、算法、软件的应用。
1 摄影测量与遥感的发展的重要作用
从摄影测量与遥感的发展来看,在近三十年来,摄影测量与遥感技术已经进入了测绘、农业、林业、水利、气象、资源环境、城市建设、海洋、防灾减灾等各个行业,在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。从上世纪七十年代后半程起,摄影测量已经开始从模拟摄影中跨越出来,已经进入了数字摄影阶段,摄影测量正在经过传统测绘技术向数字化测绘技术体系的转变。
1.1 摄影测量与遥感有利于推动测绘技术的进步
从二十世纪七十年代后期开始,我国的摄影测量经过了一个系统的转变。摄影测量逐渐从模拟摄影测量转化到解析摄影测量,并最终进入到了数字摄影测量的发展阶段,也标志着我国的传统测绘技术体系的解体,新的数字化的测绘技术体系的兴起。
首先,从数字影像的类型来说,我国目前已经建立了数字正射影像(DOM,Digital Orthophoto Map)、数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)、数字线划图(DLG,Digital Line Graphic)、数字栅格图(DRG,Digital Raster Graphic),同时还有其他相应的地名数据库与土地利用数据库,多样化的数据库与模型为摄影测量在现实生产生活中的应用提供了可能性,推动了测绘技术的发展。
其次,国家利用摄影测量与遥感技术绘制了大量各种比例尺地形图。除此之外,还建立了大量的全国级别的基础地理信息数据库。例如1:1000000、1:250000、1:50000比例尺级别的地理信息数据库;除了国家级外,省一级的1:10000比例尺级别的基础地理信息数据库、市县级1:500至1: 2000比例尺级别的地理信息数据库等等。
另外,我国应用陆地卫星TM数据、中巴卫星数据等,于上世纪80年代中期、90年代中期和末期完成了全国土地利用调查,并建立了业务运行系统,具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现正在利用高分辨率遥感数据,开展第二次全国土地详查工作。我国还利用彩色红外遥感数据开展地质找矿应用研究,并成功地在新疆博罗霍乐北山地区发现矿藏。
1.2 摄影测量与遥感有利于提升
空间数据的获取能力经过近50年的发展,我国在空间数据获取能力方面有了巨大的提升。研发了具有自主知识产权的遥感数据处理平台,以此为核心建立了国产卫星遥感影像地面处理系统,并开展了定量遥感反演研究,为形成我国独立自主的对地观测数据获取、信息处理与分发服务体系奠定了基础。
首先,从数据获取能力方面来看,在国家973与863计划的支持下,成功研制了一系列传感器,发射了50多颗对地观测卫星,包括气象卫星、海洋卫星、资源卫星、通信卫星、导航定位卫星、返回式陆地卫星、科学实验卫星等,组成了风云、海洋、资源和环境减灾四大民用系列对地观测卫星体系,从地球同步轨道和太阳同步轨道上实现了对地球的多平台、多传感器观测,可以获取地球表面不同分辨率的光学和雷达图像,并将对地观测数据应用于气候、大气成分、水循环、植被变迁、海洋现象、自然灾害等地球空间环境变化的监测。
其次,在数据储备方面,已经积累覆盖全国陆地、海域以及周边国家和地区1500万平方公里的地球表面数据。
2摄影测量与遥感技术存在的问题
摄影测量与遥感技术已有100年的历史,在传统观念中是一门有理论体系、有技术难度、工序多面复杂,最能体现单位综合实力的一门专业。
就数字化测图以来,摄影测量与遥感仍然存在着: 工序复杂(航飞、像控、加密、测图、DOM、调绘编辑等),航飞资料难获取(空管、天气、保密等),自动化程度不高(加密点选择、特征点线采集、裁切线获取等),工序难衔接(客观、主观因素),与其它专业不融合(如大地测量、GIS),信息化水平低下(生产效率低、单机单兵作业、资料准备复杂、产品单一、组织生产管理难度大),无法满足信息化测绘的需求。
3解决措施
3.1解决航摄影像获取的难题。拟成立专门系统平台获取影像数据(四台数码航摄像机、两套POS、三台胶片航摄仪、两套无人机),获取2cm-2m的影像。
3.2开发多光谱色彩增强和自动化处理系统,软件特点是充分利用影像多光谱信息(如红外波段),全区域色彩自动化处理,使得色彩更漂亮,影像更清晰,信息更丰富,全区色调更一致。
3.3 POS辅助空三。基于JSCORS系统解决基于POS实现无地面控制的DOM快速生产,辅助少量控制实现主体采集测图的要求。
3.4建立像控点数据库。将各类像控点资料,按一定规划入库,并且不断丰富,从而为后续生产提供方便。
3.5对于无控制资料的测区,需要做少量像控点,开发基于PDA的外业像控测量系统,直接基于数字影像进行定位、刺点。
3.6硬件升级。引进像素工厂,网络升级提升到千兆桌面,通过先进的算法、集群并行处理技术,自动化处理能力。
Abstract: This paper briefly described key technology of current digital photogrammetry is presented in detail.
Key words: digital aerial photography surveying; data processing; key technology
中图分类号:P25
前言
随着测绘技术、信息技术和计算机技术的迅速发展,航空摄影测量技术也有了前所未有的发展和进步,其空间数据获取已从单一的野外测量发展到内外业综合以内业为主的采集方式。当前,陆地资源卫星、星载SAR、机载激光雷达、航空摄影等方式成为空间数据获取的主要技术手段,而传统仪器测量成为这些技术手段的辅助。
1、航空摄影测量数据处理的空三加密技术利用VirtuoZoAAT+Pat-B自动空三加密模块,以数码航片作为空三加密的原始数据,运用Pat-B平差软件进行光束法区域网平差。通过航测内业方法(包括内定向、相对定向、公共连接点的转刺)构建空中三角网,并将外业控制点成果和POS数据导入系统按严密的数字模型进行区域整体平差,得到优化后的外方位元素和加密点成果。 以航测外业已划分的区域分区为内业空三加密的基本单元。使用数字摄影测量系统采集像点坐标,采用解析空三平差程序解算大地坐标。加密分区间参加大地定向的公共像控点必须是唯一的,即同点号、同坐标值。加密限差按GB 7930-87《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》有关规定执行。加密分区间必须接边,作业完成后应填写图历表,输出加密成果(作业说明、外业控制点分布略图、加密点分布略图、外业像控点坐标、加密点坐标、大地定向、检查点坐标、接边点坐标和检验报告等)。
2、数字正射影像图(DOM)数据生产技术
2.1 技术路线:在全数字摄影测量工作站中,导入空三成果恢复测区并创建立体像对,作业生产区域DEM数据,并用特征点、线参与计算修改生成DEM。利用DEM数据对原始影像进行数字微分纠正,通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接,并最终完成数字正射影像图。最后按40cm×50cm矩形图廓对影像进行分幅裁切,形成DOM数据成果。
2.2 DEM生产:利用空三成果,自动建立测区立体模型及其参数文件,在此基础上生成核线影像。DEM数据采集时应采用影像自动相关技术,生成DEM点(或视差曲线)。采用视差曲线编辑过程时,视差曲线间隔要合理。视差曲线(或DEM点)必须切准地面,真实反映地形态势。
①采集特征点、线、面。主要是针对一些在完成影像自动匹配比较困难的地区和部位,例如大片居民区、水域及高层建筑旁被黑影遮盖部分等所作出的处理,主要方法是量测出相应部位的特征点、线、面。 单特征线:是指地形发生明显变化的地形变化线,量测时沿这些特征线以静态读点方式严格切准立体模型采集。遇树林等植被覆盖区,要尽量切准林间空地测读碎部点高程;双特征线:是指依比例尺的陡坎、斜坡、堤、河流、公路、铁路等,为了保证影像纠正质量,对于带状构造物,例如公路、铁路、路堤、依比例尺双线堤,应按双特征线量测上端两侧堤顶和下端两侧堤脚线。对于弯曲线状地物,至少要采集弧线上的三条特征线,特征线不应出现交叉点;对高架路、桥等制作DEM时,应在高架路、桥上边沿量测特征线,DEM点需编至高架路、桥面上,以保证纠正后的影像不变形和位移;封闭型要素:对于面积大于100m2的水库、池塘等静止水域内的DEM格网点高程应一致,流动水域的上下游DEM格网点高程应呈梯度下降,关系合理;采用点编辑、面编辑相结合的方法,将DEM点修正到立体模型表面。按要求输出DEM数据。DEM的编辑必须结合地貌特征内插生成格网DEM(2.5m间距),检查DEM点与每个模型的吻合情况,对DEM点与模型不吻合的区域进行修测,使每个格网点都贴近地表。
②DEM匹配结果的编辑。采用显示等高线模式或显示等视差模式,在立体模型中对匹配结果进行检查、编辑。影像的不连续、被遮盖及阴影等区域原因,检查匹配点是否切准地面;建筑物、树林等部位,检查匹配点是否为地面点,而非物体表面上的点;大面积平坦地区、沟渠及地形破碎区域,检查匹配点和等视差曲线是否真实表现地形;大面积跨图幅的静水面,对涉及的模型均给定值,保证水面DEM高度保持一致;高架桥、高架铁路、高架公路根据具体情况对其抬高或置平,保证DOM影像不变形。
③建立DEM。根据加密点直接按区域生成大范围区域DEM,通过引入特征点、线、面等采集数据构三角网,进行插值计算,按2.5m×2.5m格网间距建立数字高程模型即DEM。
④DOM生产。利用DEM完成影像微分纠正,按照分区对测区内影像以像元大小为0.1m进行双线性内插或三次卷积内插法进行重采样,生成分区正射影像(DOM)。通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接。DOM接边中高大建筑物的投影差带来的接边倒影,可采用调换左右片生成正射影像进行贴补,使高层建筑物达到无缝接边,并最终完成数字正射影像图。
⑤正射影像检查修补。检查所生成的正射影像是否失真、变形,尤其是房屋、桥梁和道路,是否有房角拉长、房屋重影、桥梁和道路扭曲变形等。若有此情况,则要重新采集生成DEM,重新纠正,确保影像无误。对正射影像上局部出现的模糊、重影现象,通过贴补纠正后的单模型正射影像进行修补。
⑥影像匀色。为保证镶嵌后正射影像色彩一致、均匀,针对航摄过程中出现的色差,需对所生成的正射影像进行色彩纠正,包括单影像色彩调整与多影像色彩均衡。匀色标准:选取几个有代表性的图幅,对测区中代表不同地貌的几个影像图进行匀色,分析效果,调整出一幅符合整个测区颜色信息的标准样图。根据标准样图,对测区正射影像进行全自动色彩调整和平衡处理,确保最终DOM的整体色彩均匀一致。影像应色彩真实、影像纹理清晰、层次丰富、反差适中、色调饱满,色调正常,图幅与图幅之间色彩过渡自然、色调一致。
⑦正射影像镶嵌。相邻的数字正射影像必须在空间和几何形状上都要精确的匹配。必须进行可视化的检查,以确保相邻的数字正射影像中地面特征没有偏移。还应该尽量利用镶嵌线避开由于高程特征引起的偏移和错位,同时应尽量保证地物的完整性。
⑧DOM检查。利用空三加密的保密点对DOM进行检查,当同名点平面差异较大时应查明原因,必要时进行返工;相邻DOM影像镶嵌处的接边限差以目视直接判读不得出现明显接边痕迹为主要原则,不应大于4个像素,对满足接边精度要求的影像进行无缝接边,对于接边超限的影像,须查明原因进行修改;正射影像镶嵌前的接边检查,还需要检查相邻DOM影像镶嵌处的颜色,保证相邻DOM影像镶嵌后影像过渡自然,不得出现明显色差。
⑨正射影像分幅裁切。按GB/7930-87的分幅规则,采用40cm×50cm规格进行分幅,确定图幅四个图廓点坐标为裁切范围,每幅面积为0.2km2。
⑩正射影像质量控制。采用目视检查的方法进行图面检查,保证正射影像图面清晰,反差适中,色调均匀;正射影像图不得有重影,模糊或纹理断裂等现象,影像应连续完整,灰度无明显不同,色彩平衡一致。并保证相邻图幅间的影像色调基本一致;正射影像上的地物地貌真实,无扭曲变形,无噪声等缺陷;正射影像覆盖范围内的影像无漏洞。
3、结束语综上所述,数字航空摄影测量是一门相对年轻的学科,它利用计算机替代“人眼”,使得数字摄影测量在理论和实践中都得到迅速发展。它的发展使得数字航空摄影测量系统的研究已成为当前航空遥感领域的研究热点和发展方向,新型数字航空摄影机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革,并把我国航空摄影测量技术推向数字航空摄影时代。
参考文献
中图分类号:X703文献标识码: A
引言
摄影测量指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。它的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型,为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。自20世纪80年代,航空摄影测量技术陆续应用于我国各个大城市测绘城市大比例尺地形图。伴随生产的不断发展,各航测机构都开始增添航空摄影测量业务,在我国个城市测绘单位中,大比例尺航测成图技术得到了广泛应用。
一、数字航空摄影测量的最新进展与应用领域
从本世纪初数字航空相机问世开始,ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空摄影仪相继出现,近些年,GPS技术、惯导技术、数码扫描、激光扫描、雷达等高精端技术跟航空摄影联系紧密,产生了很多新的航空摄影技术,比如GPS辅助航空摄影技术、IMLJ(POS)/DGPS辅助航空摄影技术、运用高解像率的CCD阵列将胶片替换,获取地面的地物地貌光谱数字信息的数字航摄仪、SAR合成孔径雷达成像系统、LIDAR激光测高扫描系统等,都在很大程度上促进了数字航空摄影测量的良性发展。
二、数字航摄仪DMC
数字航摄仪(DigitalMappingCamera)简称DMC,是用于高精度、高分辨率航空摄影测量的数字相机系统(如图1)。基于替代胶片相机的设计思想,DMC具有历史意义的技术突破。DMC数字航空相机由8个内部传感器组成:4个全色传感器与4个多波段传感器。4个多波段传感器一个捕获红色数据,一个捕获蓝色数据,一个捕获绿色数据,一个捕获近红外数据。4个全色传感器每个捕获一个影像的某个特定区域,区域之间有少量重叠以便形成大的7680×13824镶嵌的影像。所有传感器的动态辐射分辨率均为12比特。
一次飞行中由4个全色传感器获取的数据产品:全色、真彩色与彩红外。还有由4个多波段传感器获取的分辨率为2048×3072数据产品:真彩色、彩红外、四波段和近红外。通过获取相机影像数据,可利用PPS软件得到各类影像输出。DMC兼顾小比例尺与高分辨率大比例尺航摄业务的具体需求,其地面分辨率为5cm。这一系统可光线不同的条件下,用多种曝光时间来曝光,保证影像的质量。
(一)1:20000比例尺摄影的试验
为了对DMC数字航摄仪1:20000比例尺摄影的成图精度情况进行研究,在某处选取一个Ⅱ地形测段进行航摄,共30个像对。控制点的布设采取双五点法,基线数16条,运用GPS对控制点进行观测。用VirtuoZo进行内业加密,全数字摄影测量系统进行量测,采用PATBNT光束法软件来平差,加密精度统计如表1。
表1 1:20000比例尺摄影的加密精度统计
从统计的加密精度看,完全符合规范要求。运用JX4数字摄影测量工作站恢复立体模型来测图,之后跟该区域GPSRTK实地量测的72个显著地物点进行精度统计,平面误差是0.167m,高程误差是0.15m。
(二)试验主要成果
1、DMC航空摄影分辨率高,影像清晰,加密自动选点成功率较好,连接差小,碎玉提升加密精度十分有利,且测图地物判读精度高。
2、运用DMC相机进行航空摄影,可放宽其摄影比例尺到传统摄影比例尺的115~ 2倍。
3、可在传统布设方法基础上将控制点的布设降一个地形等级。
4、通过现有设备,完全可完成DMC摄影的成图作业。
二、IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术
IMU/DGPS辅助航空摄影测量指的是运用装在飞机上的GPS接收机与设在地面上的一个或多个基站上的GPS接收机同步而连续地观测GPS卫星信号,通过GPS载波相位测量差分对技术获取航摄仪的位置参数进行定位,应用和航摄仪联系紧密的高精度惯性测量单元(IMU,InertialMeasurementUnit)对航摄仪的姿态参数直接测定,通过联合IMU,DGPS数据后的处理技术获取测图所需的每张像片高精度外方位元素的航空摄影测量理论、技术与方法。
IMU/DGPS辅助航空摄影测量的主要方法有直接定向法与IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。
(一)直接定向法
运用高精度差分GPS与惯性测量单元(IMU),获得航空摄影曝光时刻影像的空间方位,通过校正系统误差,获取每张像片的高精度外方位元素。该方法就是直接定向法。
(二)IMU/DGPS辅助空中三角测量方法
把基于IMU/DGPS技术直接获取的每张像片的外方位元素,作为带权观测值参和摄影测量区域网平差,获取精度更高的像片外方位元素成果。该方法称为IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。
四、LIDAR激光测高扫描系统
LiDAR(LightLaserDeteetionandRanging),是激光探测及测距系统的简称。用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是结合了激光技术和雷达技术的产物。主要是发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分构成的。发射机是各种形式的激光器;天线是光学望远镜;接收机通过各种形式的光电探测器,如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外与可见光多元探测器件等。激光雷达用脉冲或连续波2种工作方式,探测方法分直接探测和外差探测。
激光自身的测距能力就非常精确,其测距精度可达几厘米,而LIDAR系统的精确度不仅仅取决于激光自身因素,还由激光、GPS及惯性测量单元(IMU)三者同步等内在因素所决定。伴随商用GPS和IMU的不断发展,通过LIDAR从移动平台上(如在飞机上)获取高精度的数据已被广泛应用。
LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲,打在物体上并反射回来,从而被接收器接收。接收器准确地对光脉冲从发射到被反射回的传播时间进行测量。由于光脉冲以光速传播,因此接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。因为光速为已知,传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度,激光扫描角度,从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向,就可能够对每一个地面光斑的座标X,Y,Z准确进行计算。激光束发射的频率能够从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例来说,一个频率为每秒一万次脉冲的系统,接收器将会在一分钟内记录六十万个点。通常情况下,LIDAR系统的地面光斑间距为2-4m不等。
激光雷达是一种在从红外到紫外光谱段工作的雷达系统,其原理与构造和激光测距仪非常相似。科学家将利用激光脉冲进行探测的称为脉冲激光雷达,把利用连续波激光束进行探测的称作连续波激光雷达。激光雷达的作用是可以对目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状进行精确测量,对目标进行探测、识别、分辨和跟踪。在多年的努力之后,科学家们已经研发出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等。
结语
我国航空摄影测量技术起步较晚,它用计算机代替“人眼”,在理论和实践中使数字摄影测量得到了快速发展,在三维可视化、GIS数据更新、数学近景摄影测量等方面它将会被应用的更加广泛。其发展使得胶片摄影被数字摄影所取代成为必然趋势,而新型数字航空摄影机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革,并把我国航空摄影测量技术推向数字航空摄影时代。
参考文献: