航空攝影測量范文

導語：如何才能寫好一篇航空攝影測量，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：航空;攝影;測量

1. 航空攝影測量的基本該概念及種類

航空攝影測量指的是“在飛機上用航攝儀器對地面連續攝取像片，結合地面控制點測量、調繪和立體測繪等步驟，繪制出地形圖的作業”。航空攝影測量單張像片測圖的基本原理是中心投影的透視變換，立體測圖的基本原理是投影過程的幾何反轉。利用航空攝影測量技術可以快速獲得道路阻斷、河流阻塞、城鎮的損壞和重要基礎設施的破壞情況，為抗震救災決策指揮提供依據。也可以在城鎮規劃中提供數據依據。航空攝影測量的作業分外業和內業。外業包括：像片控制點聯測，像片控制點一般是航攝前在地面上布設的標志點，也可選用像片上明顯地物點（如道路交叉點等），用測角交會、等外水準、測距導線、高程導線等普通測量方法測定其高程和平面坐標。綜合法測圖。內業包括：加密測圖控制點，以外業像片控制點為基礎，一般用空中三角測量加密方法，推求測圖需要的控制點、檢查其平面坐標和高程。

2. 解析空中三角測量

在精密立體坐標量測儀或解析測圖儀上，立體量測加密點及框標在左右像片上的坐標。當作業人員通過觀測系統使左右眼分別觀察左片和右片，則可看到重建的立體光學模型。其他建立立體視覺的方法，包括：互補色法，偏振光立體眼鏡法;液晶立體眼鏡法等。

2.1 內定向、相對定向和絕對定向

內定向是指“根據量測的像片四角框標坐標和相應的攝影機檢定植，恢復像片與攝影機的相關位置，即確定像點在像框標坐標系中的坐標”。在立體測圖儀上的內定向，是通過嚴格的裝片來實現的，即使用對點器（―種精巧的放大鏡），分別地將滌綸像片上的框標精確對準承片盤上的相應框標。從而就實現了恢復像片內方位元素.對于解析測圖儀，則只需將像片的基線大致平行于儀器的X 軸.像片的內定向，是通過精確量測像片的四角框標，利用嚴密的解析公式計算求解，同時進行像片的變形改正。

相對定向是指“恢復攝影瞬間立體像對內左右像片之間的相對空間方位”。確定兩個像片的相對空間方位需要五 個參數.相對定向的數學關系通常用同名光線共面條件表示，即左右攝影中心至地面點的兩條光線共面。相對定向至少需量測六個定向點，利用最小二乘法平差解算。對于模擬型立體測圖儀，包括機助測圖系統，立體像片對的相對定向，是通過左右像片車架的空間運動來實現的，以便消除立體模型內各點的上下視差，從而實現恢復立體像對左右片在攝影瞬間的相對空間方位。

絕對定向是指“確定立體模型或由多個立體模型構成的區域的絕對方位，也就是確定立體模型或區域相對地面的關系”。絕對定向參數為七個。傳統的模擬立體測圖儀絕對定向，通常分成高程置平和平面對點兩個步驟來完成的.立體模型的絕對定向，通常需要六個已知平高定向點，至少應有四個平高點。解析測圖儀和機助測圖系統，立體模型的絕對定向，是按三維正形變換算法，利用最小二乘法進行平差解算的。

2.2 區域平差和聯合平差

區域平差也稱“區域空中三角測量”，俗稱“電算加密”，是“對整個區域網進行絕對定向和誤差配賦”。區域平差目前一般采用獨立模型法或光線束法。獨立模型法是以單個立體模型為單元，而光線束法則以單張像片為單元。聯合平差是指“攝影測量數據與非攝影測量數據的整體聯立解算”。聯合平差指“帶輔助數據的解析空中三角測量”。輔助數據系指大地測量觀測數據，例如地面距離、水平角、方位角，像片外方位元素，湖面點等高等條件。目前，聯合平差主要是指，攝影測量數據與機載GPS 精確定位數據的同時整體解算。這是解析空中三角測量的一項重要進展，可以實現少地控或無地控空中三角測量。

3. 數據采集―測圖

3.1地物采集

作業人員在完成立體模型的絕對定向后，需經專職質量檢查人員聯機檢查，確認精度符合要求后，方可進行地物采集。應參照外業調繪片，在立體模型上仔細辨認，分類進行測繪.對于數字化測圖，應按統一的地物編碼系統分類進行采集，并且分層進行存儲。同時采集的數據還應加上地物屬性，以方便于同GIS 建立接口。為了便于在采集和編輯中明顯地區分不同的地物，各種現狀地物通常賦予相應的顏色。

3.2 地貌采集

在傳統的模擬測圖中，包括機助測圖中，地貌采集是由等高線描繪和注記高程點兩個部分組成的。等高線的基本等高距，應按規范根據成圖比例尺、地形類別及用圖需要選定;計曲線則取基本等高距，即首曲線的5 的倍數。高程注記點，一般選在明顯地物點和地形點上，依據地形類別及地物點和地形點的多少，其密度規范規定圖上每10cm×10cm 為5?20 個點。在解析測圖儀上，地貌測繪可以有多種選擇方式，除按等高線和高程注記點外，還可采用按程序控制的矩形格網或斷面方式采集地形點。

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關鍵詞：航空；技術；攝影；進步

中圖分類號：P231 文獻標識碼：B

在航空攝影測量技術的應用中，如果技術分類不同，具體的操作就會有所區別，要根據不同分類來開展技術。在應用中要完成地形技術測量任務還要完成非地形技術測量任務，兩種測量方式上的不同，造成測量的價值不同，兩種測量都為各領域的發展做出了貢獻。在航空攝影測量中要掌握具體的要點，根據不同的作業方式來開展技術、應用技術。

一、航空攝影測量技術的分類

（一）按攝影的位置分。在航空攝影測量技術的分類中，按攝影位置進行分類，包括航天攝影測量技術、航空攝影測量技術和地面攝影測量技術。其中航空攝影測量技術通過航天攝影來完成整體測量，要根據具體的測量對象進行不同的研究。航天測量的測量距離相對更遠，技術水平也更難達到標準，對攝影及測量人員的要求也更嚴格，并且環境造成的干擾對攝影的影響也更大。工作人員需要更精細的測量，并對地形進行精準的勘測，來保證攝影測量技術符合測量和勘測的規定。航空攝影測量技術是指在空中進行攝影并根據比例尺對具體的距離進行計算的過程，航空攝影測量一般是在飛機上。而地面攝影測量技術一般需要對攝影進行處理，使形狀、大小等綜合數據達到預期的效果，通過采用地面測攝影測量技術使很多難以測量、難以勘測、難以計算的地形得到勘測，很多大壩和地形復雜鐵路的測量就采用地面攝影測量技術，它攻克了地形勘測帶來的危險，為地域勘測服務。目前有很多領域把三種技術結合在一起，達到了為攝影測量和勘測服務的目的。

（二）按研究對象分。在航空攝影測量技術的分類中按研究對象可分為地形攝影測量技術和非地形攝影測量技術。地形測量是指對地形圖的測繪過程，通過對地表和地形在水平面的投影中顯現的數據，把數據按比例尺進行縮放來實現攝影和測量的目地。地形的測量一般采用航空攝影測量技術，在飛機上就可以拍攝和掌握各種測量數據，實現數據和圖像的高標準。非地形測量不以地形測量為目的，而是通過對各種指標的精確測量使理論知識更加豐富，它為生物領域、軍事領域、建筑領域、礦山工程領域、文物領域的發展提供更多的理論基礎，使各領域的技術得到發展，并通過攝影和測量使這些領域得到實際的發展，使非地形測量應用到這些領域中，取得更長遠和豐富的發展。在技術的開展中要加大對地形測量各指標的準確計算，通過空中作業促進地形的發展，要加強對理論和技術的良好學習和理解使非地形測量技術為各領域服務。

（三）按處理方法分。在航空攝影測量技術的分類中按處理方法可分為模擬攝影測量、解析攝影測量、數字攝影測量。模擬攝影測量通過模擬測量的方式，使測量達到最真實的效果，同時減少了使用過程中的出錯率，用模擬的方式實現了對實際的掌控能力，使技術取得最好的實用效果。解析攝影測量是指通過對形狀、大小、和數據進行解析達到對綜合數據的了解，使出現的問題和錯誤得到改善，并增加對具體內容的了解，讓數據達到還原效果，增加圖像的準確率，并通過分析和應用提供最真實的影像和數據，更好的為地形攝影和非地形攝影的發展服務。數字攝影測量使測量的結果更接近于對數字的掌控，通過對數字攝影的掌握加強測量的數字化能力，通過對數字及影像的綜合處理達到理論和實際的有效結合，使攝影測量達到數字化和科學化，使數據更加準確，更加接近測量的實際。在航空攝影測量技術的發展中要把模擬、解析、和數據測量技術更好的結合在一起，使處理效果更加精準，使攝影和測量更加準確，帶動整體技術的發展。

二、航空攝影測量技術的任務

（一）地形測量。地形測量指加強對地形圖的了解，通過對地表和地形在水平面投影來掌握數據，按比例尺進行準確的縮放，以此達到測量的目的。在測量中第一點要掌握具體的數據和具體的圖像，按照比例尺來還原真實的指標，要建立專題的圖片，對各種地圖要進行了解，掌握各種硬件條件，要了解具體的攝影影像，對各種圖形要分類型掌握。第二點，要建立相關的數據庫，通過對數據的掌握，通過對數據的分類、篩選和匯總來了解各種數據的不同，了解測量的變化，使數據可以互相參考、互相借鑒，達到為測量服務的效果，達到測量的數字化。數據庫的內容要系統化，方便管理人員查閱和掌控。第三點，針對掌握的地理信息數據和土地的相關數據要建立測量的基礎數據，完成對整體數據的測量，并把圖像的效果進行還原。在測量中要對數據測量工作進行合理的分工，工作人員要明確自己的任務，確保數據和圖像能夠符合標準，并起到輔助測量的作用，做到相互統一，相互統籌發展。使地形測量的發展更具先進性和合理性，取得更深層次的進步。

（二）非地形測量。在非地形測量中不以地形測量為目的，而是通過對各種指標的測量促使理論知識更加豐富，達到為各種領域服務的目的。非地形測量的發展促進了生物領域的發展，使生物醫學領域可以通過對地形的利用，取得更多的生物醫學資源，帶動更長領域發展。同時也有利于公安機關偵破案件，通過對非地形的勘測，了解罪犯的藏身之處，和犯罪窩藏點，使案件得到偵破。在文物和建筑領域也得到了發展，很多文物就存放在復雜的領域內，通過測量可以找到它們的位置，開墾出更多的古文物。非地形測量也有利于軍事偵查，通過非地形測量檢查各軍事地點，保證軍事地域內沒有軍火和其它領域的軍事人員，如果發生戰爭可以防止其它地域的人在我國領域建立防空識別區或窩藏軍火，避免對國家的安全造成不必要威脅。通過非地形勘測，很多礦物工程也得到發展，通過對地域合理的開發，實現各領域的穩固發展，為國家的各項事業服務。

三、航空攝影測量的要點和作業方式應用

（一）航攝準確，航攝設計合理。在航空攝影測量中要對航攝進行精準的計算，促使其它指標合理發展，并且要加強對航攝的設計。作業方式要通過找準目標和進行合理角度的拍攝實現精準化計算。拍攝過程一定要符合實際，通過合理的比例來還原數據和圖像，要加入大比例尺的數字圖，提高航攝的精度要素，提高航高、比例尺、焦距和影像質量，通過上述要素加深設計的合理性。還原的方式一定要合理，數據和圖像設計也要有根據，要根據具體影像來開展數據和圖像設計，測量不要局限在繪畫圖上，需要信息性的影像圖件。要用科學的方式和科學的設計達到預期標準，實現測量的目的，實現測量的高標準，使作業方式合理的完成。

（二）空中采集準確，數據處理合理。在航空攝影測量中要對控制采集的數據和圖像進行準確的處理，采集過程要正確，作業方式要符合標準，通過找準正確的距離和采用正確的拍攝方式，使效果更真實、更具準確性。拍攝人員也要掌握合理的拍攝方法，針對不同的高度，拍攝的方法也要有所不同。同時對數據的處理也要合理，要經過科學的研究和科研人員的重復計算，實現對不同數據的合理分析和比較，使航空攝影測量任務完美的完成。要在飛機上安裝攝影儀，對地面垂直拍攝，獲取相片或影像，使數據采集向自動化和數字化方向發展。數據處理過程中用繪制比例尺進行空中測量，用模擬法和解析法測繪，使精度和質量達到高標準。要用正確的采集方式取得最優異的內容，并通過科學的數據處理，達到整體測量的準確性。

（三）質量檢查準確，成果提交合理。在航攝攝影測量的最后階段要對質量進行高標準的檢查，對整體的過程進行準確核實和分析，達到整體質量的準確性，在最后的檢查中一定要嚴把質量關。針對作業方式要加強各步驟的聯系，區別各步驟的不同，對內容進行整體計算，并對結果進行重復的分析，使結果符合真實的效果。要對數字精度、數據完整性和準確性進行檢查，檢查的單位是質量檢查機構，對檢查和驗收工作要合乎規定，以合同為根據。在檢查合格后進行相應的驗收工作，當檢查資料不合格時驗收單位可以拒絕驗收。當核實無異議后要把成果提交給相關部門，提交過程中要把內容標記的詳細些，確保相關部門能夠根據數據開展以后的工作，作業方式也要列出相關數據和相關表格，使內容清晰易懂。

結語

在航空攝影測量技術的不斷發展中，為其它領域的發展做出了突出的貢獻。它的廣泛應用帶動了技術的整體發展，也使勘測技術得到了應用。通過對地形和非地形的測量，使航空攝影測量技術與先進的生產力聯系在一起，促進了礦工業、建筑業和農業的發展，為更多領域的發展指明了方向。

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關鍵詞：數碼航攝儀 位移補償 控制點 影像

中圖分類號：P23 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0037-04

自2000年第一臺真正意義上的數碼航攝相機并投入使用以來，數碼航空攝影測量一直在爭議中不斷發展。經過10多年的發展至今，數碼航攝攝影已基本取代了傳統光學膠片航空攝影[1]。在此期間受限于CCD尺寸、存儲設備、數據傳輸速率、計算機技術和光學鏡頭工藝水平等等技術限制，為獲取更高的航空攝影效率和精度，不得不使用額外的設計，由此衍生了多種多樣的數碼航攝儀。

按照成像方式一般可以將數碼航攝儀分為單一大面陣，多鏡頭、多CCD合成大幅面框幅式和線陣推掃式幾大類[2]。很難用一個統一的標準去衡量這些數碼航攝儀的優劣，他們各有特點，適用于不同的領域。

本文介紹的以色列VisionMap公司設計生產的A3數碼航空攝影測量系統是比較特殊一種。這種數碼航攝儀使用了多種嘗試和創新，并取得了成功。本文主要介紹并分析了A3數碼航空攝影測量系統的一些原理和技術。

1 A3數碼航空攝影測量系統的組成和特點

A3數碼航空攝影測量系統是一整套不可分割航空數碼系統，主要包括空中和地面兩大部分。空中設備主要有：航攝儀、控制存儲設備、飛行導航管理系統（圖1）。

地面數據后處理系統（圖2）由后處理軟件和硬件組成，主要功能包括：飛行設計、數據下載、數據準備、和數據處理。可自動完成空中三角測量并生成DSM、DOM、傾斜影像、拼合后常規大幅面立體模型等產品。

整套A3數碼航空攝影測量系統的特點。

（1）影像獲取非常高效，是同類數碼航空攝影系統的2～4倍。

（2）一次飛行可同時獲取垂直和傾斜影像。

（3）無需控制點和IMU設備就可獲取高精度結果。

（4）全自動的空中三角測量、DTM、大面積正射影像成圖及鑲嵌。

（5）數據處理能力非常強大，可在2～5天時間內處理5000平方公里的影像數據。

2 A3數碼航空攝影測量系統主要原理和技術方法

2.1 物理結構

它使用雙量測數碼相機剛性固定組合，垂直行方向擺動掃視拍攝（圖3）。單個量測數碼相機焦距300 mm。目前最新型號A3相機中單相機獲取的影像（以下稱子影像）幅面4006×2666像素，像素大小0.012 mm，擺動最大掃攝視場角104度（圖4）。

2.2 掃視拍攝方式

單方向勻速擺動掃視拍攝后快速回擺，每臺相機獲取每秒可獲取3～4幅子影像。

一個掃視周期內獲單個相機最多可獲取33幅子影像。

兩臺相機同時獲取的子影像之間重疊度不少于2%，掃視方向上相鄰子影像重疊度不少于15%（圖4）。

單次擺動掃視后的的影像通過糾正后可合成幅面達62000pix×8000pix的大幅面中心投影影像（圖5）。

2.3 覆蓋能力

掃攝視場角104度，設航高H，理論上其單張大幅面影像覆蓋寬度為：

2H×tan52=2.56H

即覆蓋寬度為航高的2.56倍。

但是為保證正射影像的合理性，需要以傳統光學膠片航攝相機旁向重疊25%（平地、村鎮）和40%（山地、城區）情況下的地物投影差為界作為分類標準[3]，將獲取的大幅面影像分為正射影像和傾斜影像兩個部分（圖6、圖7）。

為保證正射影像區域的地物投影差滿足要求并存在一定的重疊度，使用A3數碼航攝儀拍攝時旁向重疊度在平地、村鎮地區一般需要大于60%。在山地、城區執行航空攝影時為保證效果，其旁向重疊度應大于80%。

此時在相同飛行高度情況下A3數碼航攝儀的航線間隔略優于其他數碼航攝相機，但是考慮到A3數碼航攝像機獲取同樣地面分辨率的影像時，其飛行高度一般是同類數碼航攝相機的1.5～3倍，所以在獲取同樣地面分辨率情況下，其正射影像區域覆蓋能力也是同類相機的1.5～3倍（表1、表2）。

2.4 無控制點獲取高精度結果的原理和方法

A3數碼航攝系統攜帶有雙頻GPS，可實時記錄每張子影像的位置信息。通過地面基站或事后精密單點定位技術解算獲取每張子影像的精確位置精度可達2～20 cm[4]。

掃攝時同一周期內獲取的相鄰子影像重疊度大于15%，相鄰周期直接對子影像重疊度（航向方向上重疊度）大于56%，相鄰航帶旁向重疊度在60%以上，所以同一地物可出現大量的影像上，這些地物各自對應一組獨立的子影像位置信息（圖4、圖8）。

通過大量重疊子影像，充分利用多目視覺[5]、多基線匹配技術[6]，對同一地物可獲取大量匹配數據。構建三角網非常緊密，可同時獲取大量的冗余結果，這些結果通過平差解算足以以一個較高的精度趨近真實值。（圖9）。

在航向方向上相鄰影像由于基線非常短，投影差很小，有助于提高匹配數量、匹配精度、定向精度進而提高平面精度[7]。

在相鄰航帶之間，由于旁向重疊度一般大于55%，可以同樣可用于匹配、量測等作業。而相鄰航帶之間視場角很大，可充分利用基高比大的優點獲得很好的高程精度和人工量測精度[5]（表3）。

正射影像和傾斜影像均參與匹配和平差，同一地物不同角度的數據均參與計算，可以有效驗證精度的可靠性。

綜合以上各種有利條件，通過光束法區域網平差和其自創的驗證算法，A3數碼航空攝影測量系統理論上可以在無控制點的情況下獲取較高的精度。

2.5 拍攝過程中各種位移補償方法

相比于傳統數碼航攝相機，A3數碼航攝相機在拍攝過程中存在不僅在飛行方向上存在位移變化，在其擺動掃攝方向上也存在的位移，并且沒有陀螺穩定座駕補償飛機飛行過程中震動和姿態變化帶來的位移。必須通過設計補償以上各種位移。

A3數碼航攝系統通過全局快門曝光模式縮短曝光時間，此模式下所有像素同時曝光，可以保證所有像素在曝光時刻精度的一致性。

基于加速度傳感器和實時GPS的數據，通過編碼器計算所需要補償的參數，并通過此參數控制一個特殊的內置鏡頭組做微小的姿態變化，從而達到補償各種位移和角度變化的目的。其補償方式和消費級單反數碼相機的光學穩定系統（俗稱鏡頭防抖）相同，但VisionMap聲稱其合作的鏡頭和相機后備提供商（佳能公司）做了特殊的設計，使其性能比一般消費級的光學穩定系統好。

在實際的飛行中，通過獲取的影像也表明這一方式可以有效補償像素位移[8]（圖10）。

3 數據后處理的能力和方式

數據下載后通過地面基站或精密單點定位技術計算每張子影像的高精度位置信息。以這些位置信息為基礎進行匹配和區域網平差。

通過光束法區域網平差計算改正后合成大幅面影像的虛擬相機的自檢校參數，并輸出立體模型和糾正后的大幅面影像供立體測量使用。

評估精度并可生成DSM、DTM，同時可以計算、整理、生成并輸出傾斜影像和正射影像。

在此過程中A3數碼航攝相機分散的數據結構非常適合分布式作業，處理時間可以隨著后處理硬件設備的數量和能力穩步提高[9]。

4 結語

A3數碼航空攝影測量系統通過一系列巧妙的設計使其性能確實達到了其聲稱的標準。

在獲取傾斜影像時，只能獲取旁向方向上兩個角度的傾斜影像，飛行方向上兩個角度的傾斜度并不高，其應用有一定的限制但能滿足大部分需要。

通過分析可以看出在獲取地面分辨率低于10 cm時有很大優勢，在獲取優于5 cm影像時，其效率開始大幅下降。

當獲取10～25 cm分辨率時，A3數碼航空攝影測量系統效率是其他數碼航攝相機的2～4倍。

當地面分辨率低于25 cm時，其飛行高度將大于7500 m。在此高度上執行航空攝影，對天氣、能見度、飛行器的要求有了非常苛刻的要求，制約了其獲取更低分辨率提高效率的能力。當對分辨率要求不高時，同類數碼航攝相機可以通過提高飛行高度以達到相同地面覆蓋效率。

雖然通過一系列的補償裝置有效減少了各種位移帶來的影響，但是A3數碼航攝相機300 mm的超長焦距，飛行時相對較高的高度，使其依然無法使用較慢的快門速度，對光照和能見度要求相對較高。

無控制點后處理方式和多基線、多目視覺的應用非常值得借鑒，將大幅提高作業效率和精度。

參考文獻

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[2] 韓磊，蔣旭惠.幾款數字航攝相機的應用與比較[J].城市勘測，2006（5）.

[3] GIM International Magazine，Dr.Yuri Raizman，Flight Planning and Orthophotos.

[4] 張小紅，劉經南，Rene Forsberg.基于精密單點定位技術的航空測量應用實踐[J].武漢大學學報：信息科學版，2006（1）.

[5] 趙梅芳，沈邦興，吳曉明，等.多目立體視覺在工業測量中的應用研究[J].計算機測量與控制，2003（11）.

[6] 張劍清，胡安文.多基線攝影測量前方交會方法及精度分析[J].武漢大學學報：信息科學版，2007（10）.

[7] 張永軍，張勇.大重疊度影像的相對定向與前方交會精度分析[J].武漢大學學報：信息科學版，2005（2）.

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關鍵詞：數字航空攝影；測量；

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

引言：隨著陸地資源衛星、機載激光雷達、星載SAR等計算機技術、信息技術與測繪技術的快速發展，使航空攝影測量技術獲取空間數據的方式從傳統的野外測量單一方式發展成為內外業綜合、以內業為主的數據采集方式，推動著航空攝影測量技術快速發展并取得巨大進步。特別是數字航空攝影測量技術，廣泛應用于城市建筑、城市交通、考古、礦山測量、水利工程、工業測量、地質等各個領域，己經成為航空攝影測量領域的研究熱點。本文將就數字航空攝影測量的發展、應用領域、數據處理關鍵技術以及技術難點進行相應的分析與總結。

1數字航空攝影測量的發展和應用領域

自21世紀初數字航空相機問世以來，ADS40推掃式數字航空攝影儀、DMC數字航空攝影儀、UCD航空攝影儀和SWDC數字航空攝影儀也不斷涌現，再加上與近幾年出現的C PS技術、數碼掃描技術、慣導技術、激光掃描技術、雷達等高端精確技術的緊密融合，出現了諸如C PS輔助航空攝影測量、POS輔助航空攝影測量、L1DAR激光測高掃描系統、SAR合成孔徑雷達成像系統等新型數字航空攝影測量技術。而且數字航空攝影測量應用領域非常廣泛，包括地圖數據更新、土地測量、資源環境管理、城市規劃、專題制圖、地質地理信息獲取、農林業地理信息獲取、城市建筑、水利工程、城市交通、考古、醫療、礦山測量、工業測量、生物、材料力學等。

2數字航空攝影測量數據處理關鍵技術

2. 1空中三角加密

應用VirtuoGoAAT + Pat-B自動空中三角加密模塊，將數碼航空像片作為空中二角加密的原始數據，應用Pat-B平差軟件進行光束法區域網平差。通過內定向、公共連接點轉刺、相對定向等航空攝影測量內業方法進行空中三角網構建，然后將航空攝影測量外業控制點成果與POS數據導入系統并按照嚴密的數字模型對其進行區域整體平差，從而得到優化后的外方位元素與加密點成果。將航空攝影測量外業分區作為航空攝影測量內業空中三角加密的基本單元，利用數字航空攝影測量系統采集像點坐標，應用解析空中三角平差程序解算大地坐標。值得注意的是，加密分區間參與大地定向的公共像控點必須同點號及同坐標值，即公共像控點必須是唯一的。另外，加密限差要按照測繪類國家標準GB7930-87 《1: 500 1: 1 0001: 2 000地形圖航空攝影測量內業規范》的相關規定執行。加密分區間必須要接邊，而且作業完成以后還要填寫圖歷表，輸出作業說明、加密點分布略圖、加密點坐標、外業控制點分布略圖、外業像控點坐標、檢查點坐標、大地定向、接邊點坐標以及檢驗報告等加密成果。

2. 2DOM(數字正射影像圖)數據生產

1） DOM數據生產技術路線

本課題研究采用Virtuozo全數字攝影測量系統工作站制作1: 1 000 DOM。在Virtuozo全數字攝影測量系統工作站中，導入空中三角加密成果恢復測區并創建立體像，對生產區域DE M(即數字高程模刑)數據，利用特征點、特征線參與計算修改生成DEM。應用DE M數據對原始影像進行數字微分糾正(即直接應用計算機對數字影像進行逐個像元的微分糾正)，運用自動生成的鑲嵌線對整個測區的模刑正射影像進行無縫拼接，完成DOM,并按照40 cm x 50 cm矩形圖廓對DOM進行分幅裁切，最終完成DOM數據生產。

2) DEM生產

應用空中三角加密成果，自動創建測區立體模刑以及參數文件，生成核線影像(epipolar image) 。 DEM數據采集時，應用影像自動相關技術，生成DE M點或者視差曲線，并且在視差曲線編輯過程中保持合理的視差曲線間隔。DEM點或者視差曲線應該切準地面，從而真實地反映出地形態勢。

3) DEM建立

根據加密點直接按照區域生成大范圍區域DEM,并通過引入特征點、特征線及特征面等數據生成三角網，進行插值計算，最后按照2.5 m x2.5 m網格間距建立DEM。

4) DOM生產

應用DEM數據對原始影像進行數字微分糾正，按照分區對測區內影像以像元大小為0. 1 m進行雙線性內插或者三次卷積內插法進行重采樣，生成分區DOM，再利用自動生成的鑲嵌線對整個測區的分區DOM進行無縫拼接，最終完成DOM。其中，在DOM接邊過程中高大建筑物投影差產生的接邊倒影，可以運用調換左右片生成正射影像進行貼補，從而實現高大建筑物的無縫接邊。

5) DOM檢查修補

對DOM進行檢查，看看是否失真或者變形，特別是高大房屋、道路、橋梁，是否出現房屋重影、房角拉氏、橋梁扭曲變形、道路扭曲變形等現象。如果出現DOM失真或者變形，應該重新采集生成DEM、重新進行數字微分糾正，保證DOM無誤。對于DOM出現的局部模糊或者重影情況，可以通過貼補糾正后的單區DOM進行修補。

6)影像勻色

為了保證鑲嵌無縫拼接后的DOM色彩一致、均勻，針對航空攝影過程中所出現的色差問題，可以對生成的DOM進行單影像色彩調整或者多影像色彩均衡的色彩糾正。例如，可以選取幾個具有代表性的圖幅，對測區中代表不同地貌的影像圖進行勻色，并分析勻色效果，調整出一幅符合整個航空攝影測區顏色信息的標準樣圖。再根據標準樣圖，對DOM進行全自動色彩調整平衡處理，確保最終的DOM整體色彩一致、均勻，即影像紋理清晰，影像層次感豐富，影像色彩真實，影像反差適中，影像色調飽滿正常，不同影像的色彩過渡自然且色調一致。

7) DOM鑲嵌

相鄰的DOM在空間與幾何形狀上都要精確匹配。另外，要進行可視化檢查，保證相鄰DOM中的地面特征沒有偏移。最后，要盡可能應用鑲嵌線避開因高程特征導致的偏移與錯位，并盡量保證地物的完整性。

8) DOM檢查

首先，運用空中三角加密的保密點對DOM進行檢查，當同名點的平面差異較大時，應對其原因進行查明，在必要時甚至要返工;其次，相鄰DOM鑲嵌處接邊不得有明顯的接邊痕跡，不應該大于4個像素，對于滿足接邊精度要求的DOM進行無縫拼接，不滿足的必須查明原因并對其進行修改;最后，DOM鑲嵌前，也要檢查相鄰DOM鑲嵌處的顏色，確保其顏色過渡自然，不能有明顯的色差。

9）DOM分幅裁切

按照GB /7930-87分幅規則，對DOM采用40 cm x50 cm的規格進行分幅裁切，確定圖幅4個圖廓點坐標為裁切范圍，每幅面積為0. 2 km2。

10) DOM質量控制

應用目視檢查方法對DOM圖面進行檢查，確保圖面清晰、色調均勻、反差適中;其次，要保證DOM沒有重影、紋理斷裂、模糊等現象，DOM應該連續完整、色彩一致平衡、灰度無明顯不同;再次，DOM中的地物地貌真實，無噪聲、扭曲變形等缺陷;最后，DOM無漏洞。

3數字航空攝影測量技術難題

目前，數字航空攝影測量技術己經相當成熟，特別是數碼相機的快速發展，為數字航空攝影測量數字化發展提供了基礎條件。但是數碼相機鏡頭畸變差較大，內方位元素也無法直接量取，導致數碼相機無法直接在航空攝影測量中應用。另外，數碼相機的幅面較小，而且幅面多為矩形，導致數字航空攝影測量的外業控制與內業處理工作量都較大。因此，以上技術難題己經成為數字航空攝影測量的技術難題與研究熱點，如何破解以上難題，使數碼相機真正成為航空攝影儀，具有非常重要的意義。

結語：數字航空攝影測量技術雖然是一門相對年輕的技術，但是其逐漸取代傳統航空攝影測量技術己經成為必然趨勢。加強對數字航空攝影測量技術的進一步研究，破解數字航空攝影測量技術難題，必將推動我國航空攝影測量技術向數字化航空攝影測量時展。

參考文獻：

[1]尹鵬飛,王雙亭,王友,孟麗艷,陳萍. 淺論攝影測量的發展現狀與趨勢[J]. 影像技術,2014,05:55-56.

[2]李少峰,張建霞,劉保還. 數字攝影測量像點量測精度檢測方法研究[J]. 測繪技術裝備,2014,03:25-28.

[3]王宗輝. 航空攝影測量技術的應用研究[J]. 價值工程,2014,30:235-236.

[4]左志權,王柯,劉正軍,彭向陽,謝小偉,王銳. 無人機多傳感器數據幾何后處理框架設計與質量控制[J]. 遙感信息,2014,05:32-36.

篇5

關鍵詞：航空攝影測量數字高程模型正射影像航空攝影 立體像對

中圖分類號： P2 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 技術路線

本文研究利用Virtuozo全數字攝影測量系統工作站進行1:1000數字正射影像圖DOM的制作。在全數字攝影測量工作站中，導入空三成果恢復測區并創建立體像對，作業生產區域DEM數據，并用特征點、線參與計算修改生成DEM。利用DEM數據對原始影像進行數字微分糾正，通過自動生成的鑲嵌線對整個測區的模型正射影像進行無縫拼接，并最終完成數字正射影像圖。最后按40cm×50cm矩形圖廓對影像進行分幅裁切，形成DOM數據成果。

2 DEM生產

利用空三成果，自動建立測區立體模型及其參數文件，在此基礎上生成核線影像。DEM數據采集時應采用影像自動相關技術，生成DEM點（或視差曲線）。采用視差曲線編輯過程時，視差曲線間隔要合理。視差曲線（或DEM點）必須切準地面,真實反映地形態勢。

2.1 采集特征點、線、面

主要是針對一些在完成影像自動匹配比較困難的地區和部位，例如大片居民區、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部位的特征點、線、面。

（1）單特征線：是指地形發生明顯變化的地形變化線，量測時沿這些特征線以靜態讀點方式嚴格切準立體模型采集。遇樹林等植被覆蓋區，要盡量切準林間空地測讀碎部點高程；（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量，對于帶狀構造物，例如公路、鐵路、路堤、依比例尺雙線堤，應按雙特征線量測上端兩側堤頂和下端兩側堤腳線。對于彎曲線狀地物，至少要采集弧線上的三條特征線，特征線不應出現交叉點；（3）對高架路、橋等制作DEM時，應在高架路、橋上邊沿量測特征線，DEM點需編至高架路、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100平方米的水庫、池塘等靜止水域內的DEM格網點高程應一致，流動水域的上下游DEM格網點高程應呈梯度下降，關系合理。（5）采用點編輯、面編輯相結合的方法，將DEM點修正到立體模型表面。按要求輸出DEM數據。DEM的編輯必須結合地貌特征內插生成格網DEM（2.5米間距），檢查DEM點與每個模型的吻合情況，對DEM點與模型不吻合的區域進行修測，使每個格網點都貼近地表。

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果進行檢查、編輯。本項目中應注意對以下的情況下進行檢查、編輯：

（1）影像的不連續、被遮蓋及陰影等區域原因，檢查匹配點是否切準地面；（2）建筑物、樹林等部位，檢查匹配點是否為地面點，而非物體表面上的點；（3）大面積平坦地區、溝渠及地形破碎區域，檢查匹配點和等視差曲線是否真實表現地形；（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、高架公路根據具體情況對其抬高或置平，保證DOM影像不變形。

2.3 建立DEM

根據加密點直接按區域生成大范圍區域DEM，通過引入特征點、線、面等采集數據構三角網，進行插值計算，按2.5m×2.5m格網間距建立數字高程模型即DEM。

2.4DOM生產

利用DEM完成影像微分糾正，按照分區對測區內影像以像元大小為0.1m進行雙線性內插或三次卷積內插法進行重采樣，生成分區正射影像(DOM)。通過自動生成的鑲嵌線對整個測區的模型正射影像進行無縫拼接。DOM接邊中高大建筑物的投影差帶來的接邊倒影，可采用調換左右片生成正射影像進行貼補，使高層建筑物達到無縫接邊，并最終完成數字正射影像圖。

2.5 正射影像檢查修補

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的模糊、重影現象，通過貼補糾正后的單模型正射影像進行修補。

2.6 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的色差，需對所生成的正射影像進行色彩糾正，包括單影像色彩調整與多影像色彩均衡。勻色標準：選取幾個有代表性的圖幅，對測區中代表不同地貌的幾個影像圖進行勻色，分析效果，調整出一幅符合整個測區顏色信息的標準樣圖。根據標準樣圖，對測區正射影像進行全自動色彩調整和平衡處理，確保最終DOM的整體色彩均勻一致。影像應色彩真實、影像紋理清晰、層次豐富、反差適中、色調飽滿，色調正常，圖幅與圖幅之間色彩過渡自然、色調一致。

2.7 正射影像鑲嵌

相鄰的數字正射影像必須在空間和幾何形狀上都要精確的匹配。必須進行可視化的檢查，以確保相鄰的數字正射影像中地面特征沒有偏移。還應該盡量利用鑲嵌線避開由于高程特征引起的偏移和錯位，同時應盡量保證地物的完整性。

2.8DOM檢查

（1）利用空三加密的保密點對DOM進行檢查，當同名點平面差異較大時應查明原因，必要時進行返工。（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明顯接邊痕跡為主要原則，不應大于4個像素，對滿足接邊精度要求的影像進行無縫接邊，對于接邊超限的影像，須查明原因進行修改。（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，不得出現明顯色差。

2.9 正射影像分幅裁切

按GB/7930-87的分幅規則,采用40cm×50cm規格進行分幅，確定圖幅四個圖廓點坐標為裁切范圍，每幅面積為0.2 KM2。

2.10 正射影像質量控制

（1）采用目視檢查的方法進行圖面檢查，保證正射影像圖面清晰，反差適中，色調均勻。（2）正射影像圖不得有重影，模糊或紋理斷裂等現象，影像應連續完整，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基本一致。（3）正射影像上的地物地貌真實，無扭曲變形，無噪聲等缺陷。（4）正射影像覆蓋范圍內的影像無漏洞。

3 結語

數字航空攝影測量是一門相對年輕的學科，它利用計算機替代“人眼”，使得數字攝影測量在理論和實踐中都得到迅速發展,它將在三維可視化、GIS數據更新、數學近景攝影測量等方面得到廣泛的應用與發展。它的發展使得膠片攝影被數字攝影所取代成為必然趨勢，數字航空攝影測量系統的研究已成為當前航空遙感領域的研究熱點和發展方向，新型數字航空攝影機的應用必將為航空攝影測量技術帶來一次變革 ,并把我國航空攝影測量技術推向數字航空攝影時代。

參考文獻

篇6

關鍵詞：航空攝影測量， Virtuozo，Jx4，輸入，輸出，正攝影像，符號庫 ， 比較

Abstract: in recent years, aerial photogrammetry in all over the country in surveying and mapping unit flourished, to engage in aerial photogrammetry job assignments in the industry of the workers, Virtuozo and Jx4 is must master and use of software, this paper between both the characteristics of the simple comparison and explanation.

Keywords: aerial photogrammetry, Virtuozo, Jx4, input, output, is photography as symbol, library, more

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A文章編號：

Virtuozo與Jx4是國內公認的兩套比較優秀的航測內業軟件，在航測軟件市場上始終占據著主導地位，隨著航空攝影測量的不斷發展，這兩套軟件也不斷的更新、完善，并各自發展出了一些自身的特點。在科技不斷進步，知識膨脹的今天，始終占據著市場的一定份額。通過幾年的使用，對這兩套軟件各自的特點進行了比較，有幾點不成熟的個人看法，與大家共同探討。

一、操作界面的視覺效果

任何一種軟件給人的第一印象就是它的操作界面，界面是否友好、操作是否方便，是評價該軟件的重要的因素之一。在這方面Virtuozo顯然更具優勢，Virtuozo一改傳統Jx4立體與矢量分兩個顯示器顯示的做法，使用單顯示器。這使立體量測顯的更加簡單。但這同時也產生了一個問題，那就是用Virtuozo測圖時，若想擴大立體測圖的視野，就必須縮小矢量的界面，若想使立體界面充滿整個屏幕，就必須將矢量界面隱藏在下面，在操作過程中必須不斷的在兩個窗口之間進行切換。

二、定向建模型模塊的細微差異

定向建模型是整個航測內業作業過程中極為重要的組成部分，它是整個作業的基礎，決定著作業成果的質量、精度。它在操作步驟上是固定的，統一的。但在操作的過程中，Virtuozo可以很同步的觀察到作業人員每一次操作的結果，而Jx4則需要在操作以后再進行計算才可以看到結果。雖然在最后的結果和幾個操作步驟上是沒有過大的差異的，但Virtuozo的操作界面顯然讓操作人員感覺更加舒適和方便。

三、數據輸入輸出的方式的差異

對于一種軟件而言，數據輸入輸出的方式直接影響著它的工作速度，航測內業需要完成的主要工作就是對于三維數據的采集和編輯，所以，數據錄入的速度直接決定著生產的效率。在這方面，Virtuozo中的使用鼠標及腳盤配合進行數據錄入的方式，無疑是對傳統的手輪腳盤錄入方式的一次重大挑戰，當然，在Jx4中也可以使用鼠標輸入數據，但是其靈活程度遠不如Virtuozo，基本不被作業人員采用。另一方面，在Virtuozo中，立體影像的界面中可以對套合在影像上的矢量進行節點及特性的編輯的功能以及顯示的同步性，使作業人員在測圖過程中對立體窗口的矢量的編輯，就像在矢量窗口一樣方便、直觀。然而在Jx4中，利用像素顯示套合在立體上的矢量的方法使得立體窗口的矢量偶爾不能同步顯示，以及在放大和縮小窗口時，矢量不能清晰顯示，這一直都是在使用Jx4的過程中使作業人員很頭痛的一個問題。

四、正射影像的生成及處理方法的差異

隨著3S技術的不斷發展和4D產品的普遍應用，正射影像越來越被人們所熟知，也越來越多的被應用在各個領域，正射影像的處理模塊也成為航測內業軟件中至關重要的組成部分, Virtuozo中提供了兩種DEM的生成方式，一種方法是用編輯視差曲線的方式來編輯影像自動匹配生成的DEM，這種方法可以輸出高精度的DEM及曲線。但采用這個DEM來糾正正射影像，效果不是很理想，經常發生影像的扭曲和變形。另一種方法是將在立體上采集的三維數據作為特征數據文件構TIN，用TIN來生成DEM,再采用這個DEM來糾正正射影像。這種方法作出的正射影像效果要比第一種方法好的多，但是沒有采集三維數據的位置，若高差大就不能確保該位置正射影像的精度。

在舊的Jx4A中，也是采用傳統的影像自動匹配的方法生成DEM，但是編輯該DEM的過程十分繁瑣，且用該DEM糾正出來的正射影像效果與Virtuozo中第一種方法作出的正射影像基本相似。但在北京四維公司最近新開發的JX4C的版本中新增加了一個用TIN直接糾正正射影像的功能，有效的解決了上述問題。這種方法直接利用立體采集的三維數據構TIN，使得正射影像的制作過程更加方便、快捷。即保證了正射影像的精度，又大大的減少了正射影像中的扭曲變形問題，有效的提高了正射影像的制作速度和質量。

符號是地圖中用于表示地物的特定的圖形，不同的工程對其工程中符號的表示的要求都是有所差異的，根據不同的要求定制不同的符號庫的功能是測繪類軟件必不可少的組成部分。在這一方面Virtuozo與 Jx4都提供了較為開放的，可與操作用戶進行交互的模塊。Jx4對于符號庫的編輯是通過對一系列的文件進行修改來完成的，系統中對于這些文件的格式，以及各類動作碼都進行了詳細的規定，操作人員只要按照這些規定來編輯這些文件，就可以更新系統對于符號形文件的索引，更改符號編碼、性質、動作等等。關于形文件的定義，Jx4提供了一個模塊，可以讓用戶定制或修改形定義文件，并紀錄下用戶按尺寸輸入各類符號，在測圖過程中按照用戶在文件中定義的索引來調用這些形文件。

而Virtuozo中則是把符號庫的編輯列入到操作界面的主菜單中，對于各類符號的形狀、性質等都不再是一些數字的約定，而更多的演變成了文字的直接說明。大部分的編輯工作，用戶只需在系統所列出的選項中進行選擇就可以完成對符號庫的編輯。這使符號庫的編輯更加簡單、易學，操作起來也更加直觀。

結束語

篇7

關鍵詞：無人機航空攝影測量三維模型精度驗證

引言

無人機航空攝影測量因成本低、精度高、作業方式靈活等特點得到了廣泛的應用。在我公司承擔的某核電項目中，采用了無人機獲取測區的DEM及DOM建立了三維電子沙盤，通過現場檢查證明，電子沙盤平面精度可達到30cm以上，高程精度達到50cm以上，為工程前期階段的規劃、設計、土石方量的估算等工作提供重要的技術支持。

該核電廠位于廣西壯族自治區防城港市港口區，廠址地處欽州灣盆地西北邊緣，交通便利，北距省會南寧市約130km（直線距離），主要地貌為沿海丘陵和海灣灘涂。

2、無人機航空攝影

無人機航空攝影與傳統航空攝影有較大區別，首先飛行高度低，影像分辨率高；其次機動性高，可隨時隨地執行航攝任務；但由于無人機重量輕速度慢受風力影響較大，而核電廠區長期3-4級風，加之廠區附近無合適起降場地，增加了本次航攝的難度。

2.1 無人機航空攝影測量的技術設計

2.1.1 航高設計

經計算當地面分辨率為0.15米時航高約為520米，考慮測區位于海邊空風大且存在渦流現象，低空飛行時影響飛機姿態及攝影質量，故本次飛行的設計航高為480米。

2.1.2劃分航攝分區

本次執行任務的無人機續航時間為1小時，航速33±5米/秒，航線間回頭轉彎約4分鐘，起飛與降落需10分鐘，有效飛行時間約40分鐘，每架次可飛行面積約10km2，該區需2個架次飛行；鑒于地表高差起伏僅20-30米，遠小于航高的三分之一，故只設一個航高區飛行即可。

2.1.3 航線設計

根據攝影區域地形情況、起飛場地情況以及攝影分辨率要求等要素，使用“微型無人機低空遙感系統”自帶程序進行自動航線設計。共布設10條航線（如下圖所示）。按照數字攝影測量新型解算理論（即多基線自動空三解算）要求，該區設計航向重疊75%―85%，旁向重疊45%―55%，旁向最少不小于25%。

圖1航線規劃圖

當測區的風向與設計的航線成垂直方向時，為減小飛行過程的漂移問題，可調整航線方向。

3、無人機航空攝影測量的外業工作

3.1控制測量

3.1.1 加密控制點的布設

測區有三等GPS點6個，四等GPS點18個，其坐標系統為1980西安坐標系和WGS84坐標系，高程為1985國家高程基準。以上控制資料可作為本項目的基礎控制資料。鑒于該區已有基本控制點成果，而該項目所必需的像片控制點測量只需達到圖根點精度即可滿足正射影像圖制作要求，故該區可不再加密控制測量，可以從已有控制點上用快速靜態GPS直接聯測像片控制點。

照現代航測自動空三軟件MAP-AT1.0+要求，一個作業區只需要五個像片控制點即可實現絕對定向。為了確保作業區的作業質量，擬布設不少于16個的像控點。以多余觀測點參與平差，進一步提高空三解算精度。鑒于本測區的特殊地形情況及新的作業方法，為提高像片控制點捕捉精度，本測區在航攝前布設地面像控點標志。

3.1.2 控制點測量

采用GPS快速靜態觀測，其技術要求如下：

表2 GPS觀測技術指標

對于GPS不能直接測量的點位，可用不多于三條邊的雙定向支導線引點觀測。高程采用GPS擬合高程，起算高程點應多于三個，并使起算點分布于解算點。起算點高程等級不低于四等水準。

3.2 航飛作業

航攝時間盡量選擇在中午11點―15點之間，減少高差陰影。陰天時可不受時間段限制。無人機飛行對近地區域氣流反應靈敏，一般要求起飛和降落的地面風力1―2級為宜，但該區近海岸普遍風大且有亂流，故飛行時應充分考慮此因素，空中飛行時的風力最好小于4級（5.5米/秒）以保證航片的重疊度。空氣能見度的好壞，直接影響影像質量，當空氣能見較差時，應壓低航高或增加感光度以保證影像質量。實際航攝影像覆蓋，航向應超出范圍外一條基線，旁向超出范圍線不少于像幅的15%，像片航向重疊不小于60%，旁向重疊不小于30%；旋偏角一般不大于10º，在確保不影響解算質量前提下，個別旋偏角最大不超過15º。

4、無人機航空攝影測量的內業處理

無人機航攝數據處理，應用現代航測自動空三軟件MAP-AT1.0+”進行自動空三加密，輸入相機參數、POS數據、外控點成果及原始像片數據，輸出空三加密成果及像控點殘差成果。使用“現代航測自動空三軟件MAP-AT1.0+”的MAP-DEM功能，利用空三加密成果，自動匹配解算生成整個測區的DEM。

使用“現代航測自動空三軟件MAP-AT1.0+”的MAP-DOM功能，利用DEM成果及預處理后的影像，批量生成整個測區的DOM成果。生成后的DOM經過檢查、編輯、接縫處理和色彩處理，其地物判讀分辨率精度執行1：1000比例尺地形圖有關指標要求。

將最終處理好的DOM和DEM在ArcGlobal軟件中進行疊加，在加上注記信息，即可建立三維電子沙盤，如下圖：

圖2某核電廠電子沙盤

5、結論

無人機低空攝影測量系統具有實時性、低成本等技術優勢，其所獲得的高分辨率遙感數據可應用于多種領域，以快捷便利的方式獲取野外影像數據，減輕野外作業勞動強度，提高生產效率。采用了無人機獲取測區的DEM及DOM建立了三維電子沙盤，為核電工程前期階段的規劃、設計、土石方量的估算等工作提供重要的技術支持。

參考文獻：

[1] 尹金寬．無人機低空數字攝影測量系統及其在道路工程中的應用[D]，碩士學位論文，2007年5月

[2] 鄭團結，王小平，唐劍．無人機數字攝影測量系統的設計和應用，計算機測量與控制[J]，2006年5月

篇8

關鍵詞 數字高程模型；流程；征點線采集

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0133-01

1 數字高程模型（DEM）概念及應用

數字高程模型（digital elevation model，DEM）是在一定范圍內通過規則格網點描述地面高程信息的數據集，用于反映區域地貌形態的空間分布。數字高程模型是國家基礎地理信息數字成果的主要組成部分。在實際生產中，DEM可以用來計算土方量，坡度，坡向，繪制坡度圖，暈渲圖等。在通信領域，可以用于蜂窩基站的分析。

2 航空攝影測量法采集DEM設備狀況

DEM的采集有航空攝影測量法，空間傳感器法，地形圖掃描矢量化法，野外采集法等。其中，航空攝影測量法是最常見的一種方法，具有效率高，勞動強度低等優點，它主要是通過全數字攝影測量工作站來進行，主要有JX4-C全數字攝影測量工作站，Virtuo Zo NT全數字攝影測量工作站，MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺等。

3 數字高程模型的生產工藝流程

1）資料準備。主要有航空攝影像片，空三加密結果，外業控制點成果，技術設計書等。

2）像對定向。順序為內定向，相對定向，核線重采樣，絕對定向。內定向限差≤0.01 mm，相對定向≤0.005 mm，平面坐標≤0.0002 Mm，高程定向≤0.3 m。數字高程模型的格網尺寸根據比例尺選擇，通常1：500至1：2000的格網尺寸不應大于0.001M圖（M圖為成圖比例尺分母），1：5000至1：10萬不大于0.0005M圖。

3）特征點線采集。以1：10000地形圖黃土地貌為例，數據采集時應特別注意塬、梁、峁的特征，其上比較平坦，以散點表示；邊緣地貌特征比較明顯，采集塬、梁、峁邊緣線配合散點表示，采集應確保準確反映地貌形態。明顯的地形特征線如山谷線，山脊線，斷裂線，盡量用折線方式采集，數據點過密的話會增加不必要的存儲量，影響數據的提取和處理，測池塘一般以塘坎內邊沿采集，塘坎線與水邊線投影較大，可以明顯分開時，水邊線采集時第一點要測準，保持水邊線高程一致。碎步點選在地形特征點上，如路交叉口，坎頂，坎底，鞍部，山頂，池塘邊，河邊等，河流、水渠的采集應按從下游向上游的方向進行采集。采集依比例的雙線時，應注意兩岸水涯線的深度保持一致。采集道路時必須切準，保證道路邊線的高程精度，防止道路飛離地表。路堤、路塹、陡坎采集斷裂線，但應測注碎部點，以反映地形變化。進行地物取舍時，要注意像對之間的接邊。路堤和路塹采集時，一定要切準上邊線和坡腳線，保證道路不扭曲。特征線要測出工作邊界，相關匹配計算時邊界有時會出一片粗差點，俗稱“大巴叉”，此時特征點線超出工作邊界一點，在計算相關匹配，“飛點”就沒有了。相鄰相對的采集數據要接邊，不出現漏洞，接邊處的高程應符合高程連續的特征。溝緣線指的是從坡面到溝道的突變邊緣線，每條流域的溝緣線應是一條封閉的多邊形。在采集時特意把溝緣線和溝道里的斷裂線在數據上區分其他斷裂線，這樣可以按用戶要求提交溝緣線專題數據。溝寬大于10米的溝緣需采集。若溝緣線被人工地物切斷比如：公路、堤壩等，溝緣線跨越公路或堤壩表示，以體現出自然地形為原則，難以表示時也可沿公路或堤壩采集，這時將人工地貌作為自然地貌看待。

4）構建TIN。TIN的構建主要有線性內插法，雙線性多項式內插法，分塊雙三次多項式內插法，移動曲面擬合內插方法等，然后在TIN的基礎上通過線性和雙線性內插件DEM。當下常用的方法是通過等高線和高程點構建TIN，在TIN的基礎上通過線性和雙線性內插DEM。

5）DEM數據編輯中，在相關匹配前，水域線先采集出來，這樣區域內的點不用做相關匹配了，創建物方DEM時采集水域的第一點的高程沖到該區域，此時水域內不會有曲線通過，所以，在采集水域時第一點很重要，要測準確。以后的點就可切準立體放松些。對于平坦地區，可以用非相關區把平地范圍采集出來，在范圍內高倍人工打樁點后構TIN，這樣精度可以提高。對于出現的深溝立體采集特征線是比較模糊，這時可以用反立體使深溝變成山脊，把腳盤打反可以得到好的立體觀測效果，水域中的小島是要吧水域分為兩塊勾繪，不要讓任何一個水域內出現小島。對于大片森林，要加樹高改正，先測樹高，測森林邊界要測在地面，森林內部匹配點全部編輯在數頂，在創建物方DEM時程序時自動把這些點減去樹高在構建TIN。對于大比例尺有散樹散房的地方，由于大比例尺精度要求高，采用密集相關匹配會增加立體編輯的工作量，因為太多點要從房頂樹頂壓到地面，此時比較適合用中等密度相關，然后上立體點點編象方格網點，并加測特征線來滿足精度要求。對于特寬角高山區看不了立體，可以采用：①把重疊度改大到70%或75%；②把無立體，陰影區用非相關區內部估計立體打點成圖；③縮小一倍編輯；④平滑挑粗差增至0.4-0.5；⑤外推象元數增至300等方法來解決。

6）DEM數據接邊，相鄰的DEM數據檢查接邊高程差大于2倍中誤差的格網點，則為超限，需要重新編輯，再接邊。

7）DEM數據鑲嵌和裁切，需要外擴一排或多排DEM格網，防止圖幅邊無效值。

8）質量檢查。從以下幾方面進行大地基準：高程基準，地圖投影，格網點精度，相鄰DEM接邊精度，數據格式，數據文件名，元數據，質量檢查記錄，驗收報告，技術總結。檢查DEM可以通過內插等高線的方法，目視等高線是否有突變的地方，或者與已經做好的地形圖比較，當地貌形狀高程差異較大時，可以判斷可能有的質量問題，進行修改。在MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺中，可以對其他系統的拼接質量報告文件進行檢查，以直觀的方式表示出來，便于檢查拼接質量，系統將自動在作業區內把外系統的文本文件中的點用不同顏色的點標在示意圖上，這樣可以很方便的看到哪些區域的點誤差大，即可方便直觀的對該區域進行下一步編輯。

9）成果整理與提交。項目完成后需要提交的成果包含，DEM數據文件、特征點、線文件、元數據、DEM數據文件結合表、質量檢查記錄、驗收報告、技術總結等。數字高程模型的主要存儲介質為光盤。DEM的格式可以根據甲方的要求轉換多種格式。可以生產ArcGIS的grid數據，再生成txt格式數據。利用FME軟件可以轉成dgn格式等。

參考文獻

[1]鄧國慶，肖學年，王占宏，等.數字航空攝影測量-空中三角測量規范.

篇9

關鍵詞：航測 數字化成圖 數據入庫 空三測量

中圖分類號：P237 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0032-02

1 技術設計方案

ADS40相機采用CCD線陣推掃方式，同時獲取前視、下視、后視三個視角的圖像，由這些圖像構成立體模型。此外，ADS40系統集成了GPS/IMU設備，構成了可在航攝的同時記錄了外方位元素的POS單元，數據處理較為復雜。利用ADS40數碼航攝資料，進行航測測圖作業，與傳統的框幅式航攝有著不盡相同的作業方法，作業流程如圖1，作業內容見表1。

2 有關精度及其它要求

（1）采用1 m基本等高距，圖幅高程大于50 m的丘陵山地用2 m等高距，高程注記點密度為圖上每5～20個/100cm2。

（2）外業空三檢查點精度。

①外業空三檢查點的精度要求與1：2000圖根點相同。②平面精度：外業空三檢查點相對于鄰近控制點的點位中誤差不應大于圖上0.1 mm。③高程精度：外業空三檢查點相對于鄰近控制點的高程中誤差不應大于測圖基本等高距的1/10。

（3）高程中誤差：內業加密點和等高線插求點相對于鄰近高程控制點高程中誤差應符合表4的規定，等高距為1m的平坦地區或丘陵地的高程注記點中誤差參照等高線插求點中誤差執行。

3 空中三角測量及立體模型建立

3.1 空中三角測量

原始影像引入工程后得到的影像為L0級影像，利用Gpro軟件，在其上做自動點匹配（APM），獲得像片連接點。然后用ORIMA軟件，利用航攝時的GPS定位數據（GPS定位測量利用連續運行衛星定位系統（CORS），定位精度較高）、IMU數據以及像片連接點，進行光束法區域網平差CAP-A。以殘差、中誤差、標準偏差、誤差橢圓、可靠性等指標，剔除含粗差的點及參數調整，再重復進行光束法區域網平差CAP-A，以達到精度要求，獲取精確的外方位元素。

3.2 L1級影像糾正及立體模型建立

將空三平差所獲得的精確外方位元素，重新引入到GPro中，對L0級影像進行糾正，重新獲取L1級影像。此時的L1級影像是進行立體觀測和目標定位的基礎。一般我們只選擇前、下、后視3個全色波段的L1級影像來構成立體模型。

4 坐標系統及轉換

ADS40航拍數據所獲得的數據及L1級影像是基于WGS84坐標系統的，而現有的地形圖及修測后的地形圖成果是平面、高程坐標系，因此需要進行坐標系統的轉換。

徠卡為了保證其軟件開放性，可以允許用戶在一個ASC碼文件spheroid.tab中添加自己的轉換七參數和水準面精化成果bin文件。其中，bin文件是一個開放格式的二進制文件，內有每個格網點的高程改正值，非常容易解析。而我們知道，現在這些參數和數據都是嚴格保密的，為了保證數據安全，我們不得不探索另外一種工作流程。

5 航內修測作業方法及步驟

航內空間數據采集及成圖由徠卡的LPS數字攝影測量軟件平臺和PRO600數字測量模塊完成。PRO600數字測量模塊的成圖環境為MicroStation V8，提供dgn格式的圖形文件。PRO600軟件提供了增加點、線符號代碼功能，可以將我們的符號庫的符號增加進去，從而獲得與現有地形圖一致的圖形文件。

（1）由于PRO600測圖環境為3D，而現有地形圖為2D，需要將現有地形圖的所有點、線、面數據賦予高程值，將其輸出為3D圖形文件形式。（2）將圖形文件從該縣平面、高程坐標系轉換為UTM84坐標系。對于一般的點、線、面，除了平面坐標的轉換，在高程轉換時，需要進行正常高到大地高的高程逆改正；對于高程注記，需要特殊處理，在其高程點的實際高程值發生變化后，其附近對應的文本注記（高程注記）也必須改變，轉換為UTM84坐標系高程值高程點注記。這部分功能在ADS40數據后處理軟件中實現。（3）打開LPS軟件，首次作業需建立工程文件*.blk，主要是建立參考坐標系統、傳感器模型、工作單位等一些參數。并調入相應航線的L1級影像。（4）在LPS環境下打開PRO600，同樣首次作業需建立工程文件*.prj，主要是選擇種子文件、點符號庫、線性庫、成圖比例尺等一些參數。（5）打開經轉換坐標后的圖形文件，通過立體模型與地形圖對照，對發生變化的地物、地貌，選擇相應的代碼，便可進行航內修測作業。（6）將修測后的UTM84坐標系下的地形圖，轉換為該縣坐標系，同時進行大地高到正常高的高程改正，供后續作業用。與第2步相同，同樣要對高程注記進行處理。這部分功能在ADS40數據后處理軟件中實現。（7）圖根導線布設方式可以采用GZCORS RTK測量控制點再引測圖根導線方式，也可以查找周邊舊有控制點引測導線的方式。（8）RTK點作為起算時，允許引測4 km長的圖根導線。

6 數字化疊加成圖

打開航內修測的圖形文件，在航內修測圖形的基礎上，以外業調繪圖形為基本資料，按照技術要求進行數字化。數字化內容包括對圖形的補測、修測、加注記以及地物屬性的錄入。數字化完成后，形成1：2000地形圖入庫數據；通過符號配置和圖形整飾，形成標準的1：2000地形圖成圖數據，數據處理流程如圖2。

7 數據入庫流程及方法研究

7.1 作業方案

航內空間數據采集采用基于MicroStation V8平臺的PRO600數字測量模塊完成，采集的數據已按照技術規程中數據入庫的要求進行代碼、分層、顏色等的分類。數據入庫過程是將Pro600中的代碼屬性轉換為MGE代碼，并在MGE環境中采集錄入道路、水系、房屋、地名、山名等屬性點信息并存儲在后臺數據庫中。

該測區仍按照之前的1：2000航測數據入庫方式進行操作。待軟件平臺升級后，可將該次作業的MGE數據通過航測與EPS接口軟件讀入EPS軟件中，并通過EPS軟件平臺轉換為MDB格式，并最終導入規劃局統一辦公平臺的ArcGIS數據庫。

7.2 入庫作業流程及方法

（1）以Intergraph/Geovec軟件為基礎，數據文件格式包括*.DGN、*.ATT、*.PTR、 *.PAR和*.XYZ等5種類型。（2）對提交的航測數字化入庫數據進行檢查，確保每一入庫的圖幅其5個格式的文件齊全，以保證入庫過程的順利進行；（3）將航測數字化數據錄入臨時數據庫中，以確保待入庫數據的代碼、屬性信息與圖形元素一致；（4）根據待入庫數據的圖幅范圍，確定并連接相應的MGE工程；（5）通過航測數字化軟件入庫模塊，進行圖形、屬性內容的正式入庫；（6）檢查入庫后的數據，確保所有圖形要素正確入庫；（7）通過MGE的MGNUC模塊，檢查入庫數據的代碼和屬性內容是否已正確入庫；通過MGE的BASEMAPPER模塊，將入庫數據的文件名（圖幅號）在工程數據庫中注冊；并檢查維護屬性記錄在數據庫中的一致性、完整性。

參考文獻

[1] 胡文元.基于ADS40的數字攝影測量生產體系研究與應用[J].測繪通報，2009 （1）：37-39.

篇10

關鍵詞：GPS　航空攝影　空中三角測量

中圖分類號：P231　文獻標識碼：A　文章編號：1007-3973(2011)008-058-02

GPS用于輔助空三測量是全球定位系統在航測中應用的重點，由于GPS全球定位系統可用于動態定位，因此我們可以利用置于地面固定點上和飛機上的多臺GPS接收機同時快速連續地記錄GPS信號，通過采集動態載波相位GPS相對定位技術的離線數據，經過處理后，獲得航攝飛行時攝影機曝光時刻，攝站相對于地面已知點在WGS-84坐標系中的三維坐標；然后將其視為輔助觀測數據，引入攝影測量區域網平差中，獲取最終的大地坐標。

基于GPS導航定位技術的航空攝影輔助空三測量技術，是利用GPS手段只需少量的地面控制點就能內業成圖的一種新的測量方法。廣西測繪局在2005年百色基礎測繪中，經過反復實驗使該技術在航測內業生產中獲得成功。GPS空三測量技術的應用，能夠較好地解決山區區域網控制布點、刺點、觀測困難等問題，大大減輕外業工作勞動強度，降低了生產成本，縮短了成圖周期，提高了1：1萬地形圖數字化生產能力。結合我院在百色攝區GPS輔助空三地面測量的工作，介紹GPS在航空攝影輔助空三測量中的應用。

1　項目內容及工作量

百色攝區共劃分為4個航攝分區，8個加密分區，布設10條構架航線。為滿足本攝區GPS輔助空三航攝工作的要求，布設2個GPS基準站、23個地標點和20個檢測點。為滿足基礎測繪成圖需要，攝區內基準站和部分地標點、檢測點聯測水準點(1985國家高程基準)，具體的外業工作量見表1。

2　踏勘

百色攝區踏勘確定的23個地標點中，多數選設在山頂上，其少數選設在樓頂上、田埂相交處和路邊。因百色攝區地處邊遠山區，經濟相對落后，交通非常不便，這給布標帶來一定難度。23個地標點中，2個點位于攝區中間，21個點分布在攝區范圍外，距標準點位均小于1公里，均符合設計要求。由于地標點位置受到地形條件限制，根據環視圖地標點視場內障礙物高度角多數小于15°；部分點視場內部分區域障礙物高度角達15°～30°，但障礙物高度角大于15°的范圍水平投影累計不大于45°，均符合設計要求。

3　布標

地標點布設在構架航線與加密分區首末測圖航線重疊處，位于攝區周邊的布標點均布出自由圖邊外，確保控制滿幅，并與設計標準點位的距離小于1公里，根據設計要求百色攝區布設了2個基準站點(百色基準站和平果基準站)。基準站點采用不銹鋼強制對中中心標志，23個地標點采用T形、Y形和形(簡稱“T形、三叉形、方形”標志)三種標志，地標點的布標材料用黑油漆、白油漆、黑碳粉、白石灰粉及用油漆刷白的薄膜。

4　觀測

4.1地面基準站聯測

地面基準站聯測采用天寶5700型雙頻GPS接收機，地面基準站聯測時觀測了2個時段，時段長度(UTC)為00：05：00―23：45：00，數據采樣間隔為15秒，觀測衛星數4顆以上，衛星截止高度角為5度。為了檢查兩個基準站周圍是否有不明因素影響，分別在兩個基準站上架設儀器，觀測兩次，一次觀測24小時，一次8個小時，對當天觀測的GPS數據進行下載、格式轉換、并選用TEQC軟件進行數據質量檢查，檢查結果見表2。

根據上表，可以看到數據利用率全為100％，大于要求的85％：多路徑效應最大0.39，小于要求的0.50，由此可見兩個基準站周圍沒有不明因素干擾基準站觀測，說明我們觀測的數據是可靠的。

4.2對空地標點觀測

對空地標點觀測采用天寶5700型雙頻GPS接收機，2個基準站分別架設在基準點上長時觀測，流動站(地標點)觀測2個小時。對空地標點遠離基準站超過100公里，適當延長了觀測時間，時段長度為2-4小時，確保地標點坐標滿足像控點精度要求。所觀測的數據通過TEQC軟件進行數據質量檢查，均符合設計要求。

4.3基準站的高程聯測

百色基準站的高程聯測，起閉于Ⅰ沙田95、Ⅰ沙田96基兩個水準點；平果基準站則起閉于Ⅰ開田78、Ⅰ開田79基或Ⅰ開田118基。聯測方法：用四等水準精度施測至建筑物附近固定點，然后用電磁波高程導線的方法施測，以確定基準站的高程。經施測，各項精度指標均達到設計要求。

4.4GPS輔助空三測量的數據采集

GPS輔助空三測量的數據采集與常規的GPS測量和攝影測量都不完全一樣，涉及到一些新的問題。置于地面基準站的GPS接收機應具有精確的三維已知坐標(一般應有世界大地坐標WGS，84和國家大地坐標系的兩組坐標和高程)，而且應位于地勢開闊和地面植被良好的地方，便于使基準點和動態接收機共同觀測到衛星和接收GPS信號，并且應預先根據選擇最佳的衛星組合圖形，確定數據采集時間。航攝期間基準站觀測，數據采樣間隔為1秒，觀測衛星數4顆以上，衛星截止高度角為5度。觀測時段長度隨當日航攝計劃而定。航攝時攝區內2個基準站均應同時開機觀測，飛機滑行前20分鐘開始采集數據，飛機落地不動后20分鐘停止觀測。此間基準點和機載GPS接收機不間斷同步采集GPS數據，實施各航帶的GPS測量。所測數據經檢查，均符合設計要求。

4.5機載GPS天線偏心分量測定

對于航空攝影來說，GPS動態定位時刻和攝影機曝光時間是不同步的。GPS動態定位解算后，獲得一定時間間隔的連續的坐標序列。為了精確測得攝站位置，除了應測定偏心矢量外，必須從GPS有規律的坐標序列中內插出攝影機攝影瞬間天線相位中心的位置(或攝影機攝站位置)。攝影瞬間天線相位中心的推算，不僅與GPS采樣間隔的大小有關，而且須顧及攝影機曝光瞬間時間內插的精度，高精度的GPS測量一般采用曝光時間內插器(CET)內插曝光時間。航空飛行作業時，航空攝影機會在攝影瞬間發出一個脈沖，它和由GPS接收機R232接口輸出的秒脈沖，通過計算機處理，將曝光時間歸化為GPS時間，以便計算機計算該時刻攝影站的位置。機載GPS天線偏心分量測定結果見表3。

5　檢查

5.1檢測點的觀測

為了檢驗整個項目的質量，在獲得航攝像片后，在第5加密區內選擇了2個地形明顯且能夠控制圖邊的地物點作為地標點；在第8加密區內選擇了20個明顯地形地物點作為檢測點，4個地形地物點作為地標點，共6個地標點和20個檢測點進行GPS數據觀測。大部分點位距離基準站超過100公里，每個地標點、檢測點與兩個基準站的聯測時間均大于3小時，采樣間隔設置為15秒，衛星數大于4顆，衛星截止高度角設置為15度。所觀測的數據通過TEQC軟件進行數據質量檢查，均符合設計要求。

5.2檢測區(加密分區8)內的6個地標點和20個檢測點等外水準聯測

為了檢驗高程，對26個檢測點和3個地標點進行了水準聯測(1985國家高程基準)，對4個檢測點和3個地標點進行了相當于四等水準精度的電磁波高程導線聯測。各項精度指標均符合設計要求。