大比例尺數(shù)字化航測(cè)成圖系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

【摘 要】近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)日趨完善，尤其是航空攝影測(cè)量等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展大大提升了地形圖測(cè)量的工作效率，測(cè)繪水平的提高有效的降低了測(cè)量成本，避免了較大的誤差，顯著推動(dòng)了我國城市建設(shè)及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。

【關(guān)鍵詞】航測(cè)成圖系統(tǒng) 數(shù)字化 大比例尺 技術(shù)應(yīng)用

一、全數(shù)字化航測(cè)成圖的流程

兩次外業(yè)和兩次內(nèi)業(yè)，是大比例尺地形圖數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的主要作業(yè)流程：

1.在專用飛機(jī)上安裝航空攝影機(jī)，對(duì)該測(cè)區(qū)進(jìn)行連續(xù)攝影來獲得相關(guān)像片資料；掃描影像后以平高區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)的原則進(jìn)行像控點(diǎn)布點(diǎn)（受限制地形處以不規(guī)則區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)）；像控點(diǎn)選刺：像控點(diǎn)布設(shè)盡量達(dá)到公用，當(dāng)旁向重疊較小使相鄰航向點(diǎn)不能公用時(shí)則分別布點(diǎn)。左右相鄰區(qū)域控制網(wǎng)間公用點(diǎn)的點(diǎn)位距像片邊緣≥1.5cm，距方位線≥5cm，像控點(diǎn)選在影像清晰的明顯地物點(diǎn)、拐角點(diǎn)、正交點(diǎn)或固定的點(diǎn)狀地物上，實(shí)地辯認(rèn)誤差小于圖上0.1mm，且選擇最清晰的一張作主刺片；像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)主要采用GPS快速靜態(tài)和GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，這樣受到的客觀制約因素較少，最主要的是保證了像控點(diǎn)的測(cè)算精度。

2.像片控制點(diǎn)空三加密一般是以像片控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，采用解析法空中三角測(cè)量方法，推求測(cè)圖需要的控制點(diǎn)、檢查其平面坐標(biāo)和高程。解析空中三角測(cè)量不僅在測(cè)繪部門，而且在國民經(jīng)濟(jì)和科研領(lǐng)域都將成為點(diǎn)位坐標(biāo)測(cè)定的重要手段，主要操作：打開影像列表開始進(jìn)行首影片和航帶參數(shù)的設(shè)置—— 內(nèi)定向——設(shè)置航帶間偏移量——連接點(diǎn)布局——連接點(diǎn)提取，完成自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)之后，開始進(jìn)入空三加密作業(yè)，及編輯連接點(diǎn)并進(jìn)行平差。目前越來越多的單位采用GPS輔助空中三角測(cè)量技術(shù)加密。

3.像片調(diào)繪是圖像判讀、調(diào)查和繪注等工作的總稱。在像片上通過判讀，用規(guī)定的地形圖符號(hào)繪注地物、地貌等要素；測(cè)繪沒有影像的和新增的重要地物；注記通過調(diào)查所得的地名等。調(diào)繪人員持初編圖到實(shí)地按規(guī)范、圖示、技術(shù)設(shè)計(jì)書的要求，對(duì)圖上地物逐一定性，對(duì)攝影后新增地物進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，其中包括對(duì)電信及相關(guān)設(shè)施的調(diào)查，其設(shè)施的定位可采用GPS定位或全站儀定位。

4.地形圖的繪制，在整個(gè)過程中，地物編輯是一項(xiàng)相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，要處理好各地物間要素的點(diǎn)、面、線關(guān)系，面狀要素要封閉（如房屋、湖泊、水庫等），線狀要素要連續(xù)（如鐵路、河流），線狀要素要相交（如相同屬性或不同屬性），端點(diǎn)要嚴(yán)格相交到同一點(diǎn)，不能懸掛。等高線應(yīng)能真實(shí)表示地貌特征，要標(biāo)示等高線高程注記及示坡線，做到線劃流暢，圖上美觀。在編輯過程中，各項(xiàng)注記保證正確，逐一各種注記的擺放位置，盡量不要壓蓋地物及地形。經(jīng)編輯后的地形圖再經(jīng)過自檢、互檢及技術(shù)人員百分之百的檢查合格后，內(nèi)容符合成圖要求后就可進(jìn)行圖紙輸出。

二、全數(shù)字化航測(cè)成圖技術(shù)

隨著城市建設(shè)快速發(fā)展，對(duì)大比例尺地形圖的需求越來越急迫，需求量也越來越大。為滿足這一要求，目前普遍采用數(shù)字化航測(cè)成圖。數(shù)字化航測(cè)成圖的優(yōu)勢(shì)：縮短成圖周期，快速成圖；精度均勻，相對(duì)穩(wěn)定；信息豐富，滿足城市多元化用圖的需要。

1.系統(tǒng)概述。全數(shù)字化成圖伴隨著便攜式計(jì)算機(jī)的普及和硬盤存儲(chǔ)容量的加大及處理速度的加快已逐漸成為主要的測(cè)圖方法。航測(cè)像片信息容量大、測(cè)圖速度快、精度均勻、效率高，全數(shù)字化航測(cè)是從影像數(shù)據(jù)的完全數(shù)字化到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、管理、成果輸出的一起列過程全都集成在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)大部分野外測(cè)繪工作的室內(nèi)辦公，從而大大降低了測(cè)繪人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.影像糾正。航攝影像中的像點(diǎn)因?yàn)榉N種因素易發(fā)生畸變，若想在影像中獲取準(zhǔn)確的地形信息必須要選擇的適當(dāng)?shù)姆椒▉砑m正這些畸變。①根據(jù)不同的誤差因素分別糾正。該法中有很多隨機(jī)的不確定因素，無法保證糾正的效果和精度。②多項(xiàng)式改正。將影像變形規(guī)律近似地看做平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭、彎曲等基本變形的合成，利用多項(xiàng)式逼近這些變形的綜合。為了減少由于控制點(diǎn)選得不準(zhǔn)確所產(chǎn)生的不良后果，多項(xiàng)式改正要求有較多的多余控制點(diǎn)。該法測(cè)量工作量大且規(guī)則控制點(diǎn)的選擇難以保證，因此在大比例尺成圖系統(tǒng)中應(yīng)用并不廣泛。③基于時(shí)間序列分析的改正。借鑒數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程技術(shù)等方面用以描述無序現(xiàn)象的方法，該法在單張像片所需要的控制點(diǎn)較少，控制點(diǎn)的分布無嚴(yán)格要求，均勻布置即可。

3.影像匹配。攝影測(cè)量中雙像（立體像對(duì)）的量測(cè)是提取物體三維信息的基礎(chǔ)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中用影像的自動(dòng)匹配來確定同名像點(diǎn)。影像的匹配按其利用圖像信息的不同分為直接基于圖像灰度信息的匹配定位方法和基于圖像特征信息的匹配定位方法。航測(cè)影像中地面景物的情況復(fù)雜多變，因此可以結(jié)合兩種方法共同完成匹配。對(duì)于邊界明顯的地物可先采用基于特征的影像粗匹配，然后采用基于灰度的最小二乘影像匹配精匹配獲得像點(diǎn)最終位置。對(duì)于灰度變化不劇烈的區(qū)域，則直接使用基于灰度信息匹配的方法。對(duì)于中心投影水平影像的灰度信息匹配，水平影像以飛行方向?yàn)閤坐標(biāo)時(shí)，縱坐標(biāo)上沒有上下視差，可選擇采用一維窗口進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，這樣可以提高匹配速度。

4.獲取地形信息。獲取地形信息是指根據(jù)兩張中心投影水平影像中的同名像點(diǎn)坐標(biāo)及水平相片比例尺獲得地物的三維坐標(biāo)。解算地物三維坐標(biāo)的流程：先以單幅影像為基礎(chǔ)，利用已知地面坐標(biāo)和相應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)共線條件方程，求解該影像在航空攝影時(shí)刻的外方元素；根據(jù)兩張相片的攝影基線解算出地物點(diǎn)的高程值，由物方的高程值就可以繪制地形圖中的等高線；根據(jù)地物點(diǎn)的高程解算出投影差；用投影差修正地物坐標(biāo)得到地物點(diǎn)的物方三維坐標(biāo)。

三、結(jié)語

攝影測(cè)量的全數(shù)字化處理就是用自動(dòng)化或半自動(dòng)化的方式從數(shù)字化航攝影像中獲取所攝對(duì)象的地形信息，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展為全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)替代傳統(tǒng)測(cè)量方法提供了設(shè)備保障。在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，航測(cè)數(shù)字化成圖因其成圖周期短、精度均勻、外業(yè)工作量小，成本低等，所以業(yè)已成為我國城市測(cè)繪的一種主要手段。

參考文獻(xiàn)：

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