航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究

王宗輝WANG Zong-hui

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天水 741020）

（Gansu Forestry Technological College，Tianshui 741020，China）

0 引言

航空攝影測(cè)量就是在航空器中安裝攝影儀器，進(jìn)而在空中對(duì)需要測(cè)量的地形進(jìn)行攝影。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地形變化的速度非?？?，同時(shí)由于我國(guó)地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，依靠傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)很難對(duì)特殊地形進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，因此借助航空攝影技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜地形的測(cè)量，并且航空攝影測(cè)量可以縮短測(cè)量工作周期，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

1 航空攝影測(cè)量技術(shù)的任務(wù)

目前我國(guó)航空攝影測(cè)量技術(shù)的任務(wù)主要包括對(duì)地形面貌的測(cè)量和非地形測(cè)量?jī)煞N：

1.1 地形測(cè)量 地形測(cè)量是航空攝影測(cè)量的主要任務(wù)，它是通過(guò)對(duì)測(cè)量地形的攝影，加強(qiáng)對(duì)地形的了解，并且按照比例尺寸對(duì)攝影的對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的濃放，以此實(shí)現(xiàn)測(cè)量的目的。在地形測(cè)量中需要做好以下三點(diǎn)工作：一是要保證攝影圖形的具體數(shù)據(jù)和圖形，并且按照預(yù)定的尺寸比例對(duì)航空攝影的圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，并且根據(jù)還原的數(shù)據(jù)圖像，建立相應(yīng)的圖片庫(kù)；二是要建立數(shù)據(jù)庫(kù)，航空攝影要根據(jù)對(duì)地形的數(shù)據(jù)分析建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，掌握數(shù)據(jù)的不同分類(lèi)以及數(shù)據(jù)之間參數(shù)的變化情況，以此實(shí)現(xiàn)在航空攝影時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的數(shù)字化；三是積極掌握測(cè)量地形的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)掌握的數(shù)據(jù)情況完成對(duì)地形的整體測(cè)量，最后實(shí)現(xiàn)攝影圖像的真實(shí)還原?？傊诤娇諗z影測(cè)量的時(shí)候要進(jìn)行合理的分工，保證攝影的圖像數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確，使測(cè)量數(shù)據(jù)更加符合標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 非地形測(cè)量 航空攝影測(cè)量技術(shù)不僅僅應(yīng)用在地形測(cè)量領(lǐng)域，其還應(yīng)用在許多其它領(lǐng)域。非地形測(cè)量不是以測(cè)量地形為目的，而是通過(guò)對(duì)地形的攝影觀察地形的變化，以此更加地形變化發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題，比如航空攝影技術(shù)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域中，就可以通過(guò)航空攝影技術(shù)對(duì)某一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行軍事偵察，以此觀察該地形是否存在軍事設(shè)備以及該地區(qū)的變化情況；航空攝影技術(shù)應(yīng)用在工程領(lǐng)域，通過(guò)航空攝影技術(shù)可以對(duì)地形進(jìn)行勘測(cè)，分析該區(qū)域是否存在礦物質(zhì)等，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的合理開(kāi)發(fā)利用。航空攝影技術(shù)的非地形測(cè)量功能被越來(lái)越多的領(lǐng)域所應(yīng)用，其發(fā)揮的價(jià)值也越來(lái)越大。

2 航空攝影測(cè)量技術(shù)操作的關(guān)鍵和作業(yè)方式

2.1 攝影精確、設(shè)計(jì)科學(xué) 在航空攝影過(guò)程中要對(duì)攝影進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，根據(jù)地形面貌以及攝影的焦距等進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的確定，同時(shí)也要對(duì)航拍進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，具體的攝影方法是要對(duì)攝影的地點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)選取，并且要綜合考慮攝影的角度。為了保證攝影圖片的清晰，要加大圖像的比例尺寸，提高航空攝影的焦距以及圖像質(zhì)量等；對(duì)航空攝影的圖像進(jìn)行還原時(shí)一定要注意圖像比例尺寸的大小，尤其是圖像還原的數(shù)據(jù)要真實(shí)可靠，對(duì)攝影的圖像要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)前對(duì)于航空攝影的圖像繪制還原不僅僅體現(xiàn)在繪制圖像上，還要制作相關(guān)的數(shù)據(jù)視頻。

2.2 空中采集準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理合理 在航空攝影測(cè)量中一定要保障測(cè)量的數(shù)據(jù)和圖像的準(zhǔn)確性，因?yàn)閿z影的數(shù)據(jù)和圖像不準(zhǔn)確，那么根據(jù)攝影的圖像和數(shù)據(jù)而來(lái)的地形面貌結(jié)論就不正確，就會(huì)影響攝影測(cè)量的效果，因此首先要保證航空攝影的圖像、數(shù)據(jù)的采集準(zhǔn)確，一是要規(guī)范航空攝影過(guò)程操作的規(guī)范性，根據(jù)不同的攝影位置選用不同的攝影技術(shù)和攝影方式。二是要保證攝影人員具有較強(qiáng)的攝影技術(shù)，攝影技術(shù)的好壞直接影響攝影數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否，攝影技術(shù)高的人可以根據(jù)不同的攝影環(huán)境和要求選用合適的攝影方式，能夠根據(jù)攝影目的的不同，選用不同的攝影角度；其次對(duì)攝影的圖像的數(shù)據(jù)處理要采取科學(xué)的方法，對(duì)數(shù)據(jù)的處理要經(jīng)過(guò)科研人員的反復(fù)論證與計(jì)算，以此保證數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)航空攝影任務(wù)能夠按照預(yù)定的要求實(shí)現(xiàn)，一是在航空器中安裝攝影儀器，并且調(diào)整焦距和攝影角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的垂直拍攝，并且對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行自動(dòng)信息采集和處理；二是在數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中一定要才起繪制比例尺進(jìn)行測(cè)量，繪制的方法主要采取模擬法和解析法，以此強(qiáng)化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性?？傊?dāng)?shù)據(jù)采集所采取的的方式一定要科學(xué)，并且對(duì)于數(shù)據(jù)的處理一定要準(zhǔn)確，以此提高航空攝影測(cè)量整體的精確性。

2.3 質(zhì)量檢查準(zhǔn)確，成果提交合理 基于航空攝影測(cè)量的重要性，因此要提高對(duì)航空攝影測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，具體的措施：①要對(duì)測(cè)量的最后階段進(jìn)行重點(diǎn)檢查，對(duì)攝影的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行整體的分析與確認(rèn)，保證整個(gè)攝影過(guò)程的精確。由于階段的檢查工作是保證航空攝影數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的最后一道防線，因此一定要認(rèn)真分析各個(gè)環(huán)節(jié)的操作步驟，分析各個(gè)操作步驟的差異性，進(jìn)而從整體上對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算；②檢查單位要切實(shí)履行其職責(zé)，規(guī)范檢查工作流程，明確檢查依據(jù)。質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)是檢查航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)，質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)要根據(jù)合同規(guī)定的權(quán)限對(duì)航空攝影結(jié)果進(jìn)行檢查，對(duì)于提交的資料經(jīng)過(guò)檢查符合合同規(guī)定的，要給予驗(yàn)收，而檢查資料不合格時(shí)，檢查機(jī)構(gòu)可以拒絕驗(yàn)收，并且將拒絕驗(yàn)收的說(shuō)明反饋給相關(guān)部門(mén)。對(duì)于驗(yàn)收合格的要把攝影數(shù)據(jù)提交給相關(guān)部門(mén)，并且要驗(yàn)收內(nèi)容標(biāo)記，以便相關(guān)部門(mén)開(kāi)展工作。

3 航空攝影測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用

3.1 數(shù)字航攝儀DMC DMC 航空攝影相機(jī)是利用四個(gè)多頻率的接收器分別接收紅、藍(lán)、綠三色光以及近紅外數(shù)據(jù)；而四個(gè)全色傳感器分別捕捉的影像，依靠少量的重疊區(qū)域生成一個(gè)大的768013824 鑲嵌影像。此系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)就是通過(guò)調(diào)整相機(jī)的曝光時(shí)間，實(shí)現(xiàn)圖片的清晰度高清，因此它能夠在各種光線的環(huán)境中得到應(yīng)用，它對(duì)于地面的分辨率能夠達(dá)到5cm。低空數(shù)字航空攝影測(cè)量以2000 萬(wàn)像素以上的小像幅數(shù)碼相機(jī)為傳感器，一般情況下它主要應(yīng)用在小型無(wú)人飛機(jī)中進(jìn)行低空攝影，這樣的航拍模式具有很大的靈活性，能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的環(huán)境?？傊?dāng)?shù)字航攝儀DMC 能夠在最短的時(shí)間內(nèi)獲得準(zhǔn)確的高分辨率的數(shù)字圖像，而且其還對(duì)機(jī)場(chǎng)以及天氣的要求不高，因此它具有廣泛的應(yīng)用性，目前在應(yīng)急保證、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、圖形測(cè)繪等方面都有它的影子。

3.2 IMU/DGPS 輔助航空攝影測(cè)量技術(shù) IMU/DGPS，即是慣性測(cè)量單元/差分GPS，運(yùn)用在航拍之后，能夠直接取得三個(gè)線元素以及三個(gè)角元素。IMU/DGPS 協(xié)助航空攝影的工作原理是利用了IMU、DGPS 兩種新技術(shù)的綜合分析驗(yàn)算，從而得到了具有十分高的準(zhǔn)確度的航空攝影測(cè)繪相關(guān)的概念、技術(shù)以及方案。

這種攝影方法的工作方式是首先利用組裝在飛機(jī)外體上的GPS 接收裝置或是地面站點(diǎn)的GPS 接收裝置，進(jìn)行持續(xù)的并且同步的檢測(cè)太空中的GPS 衛(wèi)星信號(hào)，接下來(lái)是利用GPS 載波相位測(cè)繪差分定位技術(shù)的協(xié)助從而得到了航空攝影儀的有關(guān)定位數(shù)值。IMU/DGPS 技術(shù)能夠直接的得到每一張攝影到的圖片外方位元素，把其當(dāng)作加權(quán)檢測(cè)值參加到攝影測(cè)繪區(qū)域網(wǎng)的平差，因此得到了準(zhǔn)確度更加高的圖片外方位元素結(jié)果，這種測(cè)繪的方法叫做IMU/DGPS 協(xié)助航空三角測(cè)繪方法。

3.3 LIDAR 激光測(cè)高掃描系統(tǒng) LIDAR 激光測(cè)高掃描系統(tǒng)通過(guò)GPS 輔助空中三角測(cè)繪技術(shù)，能夠減小地表的控制點(diǎn)，減短測(cè)繪時(shí)間，降低成本，可以真正應(yīng)用于困難地區(qū)、無(wú)圖區(qū)及邊境區(qū)的基礎(chǔ)測(cè)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的貢獻(xiàn)，帶動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。航空攝影測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，突破了地形復(fù)雜、攝影周期長(zhǎng)等一些弊端，促進(jìn)了我國(guó)測(cè)量事業(yè)的發(fā)展。

[1]匡遠(yuǎn)明.探討航空攝影測(cè)量在南水北調(diào)中的應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2013（7）.

[2]張?jiān)虑?航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（1）.

[3]崔迎迎，梅洋.南水北調(diào)項(xiàng)目IMU/DGPS 輔助航攝測(cè)量技術(shù)實(shí)踐研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2012（9）.

[4]謝海東.LIDAR 測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究，2011（19）.