航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)探析

丁立國

摘 要：航空攝影測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國國民經(jīng)濟建設(shè)的各個方面。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，航空測量技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)字化，信息采集更加清晰、準(zhǔn)確。文章首先簡要介紹了航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)的發(fā)展情況，并就傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)和數(shù)字化攝影技術(shù)進行分析對比，討論了航空攝影面臨的困難，最后對我國航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)未來發(fā)展進行了展望。

關(guān)鍵詞：航空攝影測量；數(shù)字模型；數(shù)碼相機

引言

科學(xué)技術(shù)為生產(chǎn)力發(fā)展和人類社會進步提供了源源不絕的動力。進入二十一世紀(jì)以來，我國科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)了突飛猛進的巨大發(fā)展，推動社會各項事業(yè)不斷前進。在作為地理測繪的重要方式，航空攝影測量技術(shù)也實現(xiàn)了長足的進步。航空攝影測量技術(shù)是以航空器為載體，以攝影器材為工具，對地面進行拍攝，并結(jié)合其他測繪技術(shù)、工具以實現(xiàn)地面地形圖的制取的作業(yè)方法。航空攝影測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和軍事國防領(lǐng)域。近些年，計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，促使航空測量技術(shù)方式發(fā)生了顯著的改變。在傳統(tǒng)的野外測量方式之外，以內(nèi)業(yè)為主的數(shù)據(jù)采集技術(shù)方面也實現(xiàn)了新的突破。一批以信息技術(shù)為主導(dǎo)的高精尖航空攝像測量技術(shù)出現(xiàn)在人們眼前，其中表現(xiàn)較為突出的有星載SAR、航空攝影、陸地資源衛(wèi)星等。原有的傳統(tǒng)測量方式逐漸淪為新型航空攝影測量技術(shù)的輔助工具。

1 航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀概述

航空相機的問世，帶動航空攝影技術(shù)的發(fā)展。以DMC、UCD為代表的一系列先進航空攝影設(shè)備先后出現(xiàn)在世人眼前，并在航空攝影方面發(fā)揮了巨大作用。特別是GPS技術(shù)、激光掃描和數(shù)碼掃描等先進技術(shù)的出現(xiàn)，更是使航空攝影測量技術(shù)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。許多新型航空攝影技術(shù)得以在原有技術(shù)基礎(chǔ)上形成、發(fā)展起來。其中以GPS輔助技術(shù)和用CCD（高解像率）取代傳統(tǒng)的膠片模式，獲取地貌數(shù)字信息的數(shù)字航空攝影儀器更是將航空攝影測量技術(shù)帶入數(shù)字時代。航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)應(yīng)用廣泛，其在收集地形信息，積累地理數(shù)據(jù)方面有著極為突出的優(yōu)勢，在城市建設(shè)規(guī)劃、土地資源利用等方面用途廣泛。當(dāng)前，我國城鎮(zhèn)化進程日漸深入，面臨著許多問題。加大航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)研究，改進地形、地理信息收集技術(shù)，對于幫助解決城市建設(shè)中的相關(guān)問題，提高城市建設(shè)規(guī)劃質(zhì)量水平有著極為重要的積極作用。

2 傳統(tǒng)航空相機技術(shù)分析

從DWP技術(shù)出現(xiàn)到現(xiàn)在，已經(jīng)有了十多年的發(fā)展時間。在這段時間里，我國航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)發(fā)展取得了顯著成效。在技術(shù)應(yīng)用方面，DWP技術(shù)獲得了大范圍的推廣使用，但作為技術(shù)基礎(chǔ)的航空測量理論和數(shù)據(jù)處理技術(shù)進展緩慢。傳統(tǒng)的航空攝影測量技術(shù)是利用光學(xué)相機對模擬的相片進行數(shù)據(jù)采集，這一方式在航空攝影測量進入數(shù)字化時代已然沒有得到改變，在數(shù)字掃描影像技術(shù)（即DWP技術(shù)）的時代，膠片相機仍然是攝影測量的主要工具。即使是航空攝影測量領(lǐng)域最為著名的RC30相機也是使用專業(yè)的掃描儀對航測的模擬相片進行圖像掃描以獲得需要的數(shù)據(jù)。對于數(shù)字掃描影像技術(shù)來說，作為掃描的對象，也是數(shù)據(jù)來源的膠片相片如果質(zhì)量不高或因為某些原因發(fā)生畸變，就會導(dǎo)致掃描結(jié)果的失真或偏差。數(shù)字采集不僅不會將由于相片質(zhì)量所導(dǎo)致的信息偏差問題修正，反而會因為數(shù)字測量技術(shù)更加敏感、精細(xì)，反而會將這種偏差在一定程度上予以放大。為了妥善解決這個問題，航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的專家或技術(shù)人員投入了大量的時間、精力和資源。

航空攝影測量作業(yè)主要使用航空相機作為采集工具，以傳統(tǒng)光學(xué)膠片相機為測量設(shè)備。通過這種方法拍攝出來的照片，具有成像方式統(tǒng)一、相片外形一致的特點。當(dāng)前的數(shù)字測量作業(yè)就是以該種方式拍攝的膠片相片為基礎(chǔ)，通過掃描進行信息采集。從結(jié)構(gòu)上看，傳統(tǒng)的光學(xué)相機包括光學(xué)鏡頭、膠片和其他起著輔助作用的單元。航空測量相機中的經(jīng)典設(shè)備——RC30相機就屬于這一種，它自身帶有GPS導(dǎo)航、相機前移補償?shù)裙δ?。在現(xiàn)有的航空測量膠片相機產(chǎn)品中，RC30相機功能最為完善，技術(shù)水平最高。

3 數(shù)碼相機技術(shù)特點

航科攝影測量數(shù)字化以數(shù)碼相機為主要工具。數(shù)碼相機是多種先進技術(shù)的集成體，具有極高的拍攝質(zhì)量，設(shè)備本身的制造水平也很高，不光工藝復(fù)雜，而且精度要求也高。研制航空數(shù)碼相機必須滿足以下幾方面條件。

一是要具備先進的生產(chǎn)工藝和技術(shù)設(shè)備以及配套的管理體系，確保數(shù)碼相機質(zhì)量穩(wěn)定，可以滿足航拍要求。二是研制企業(yè)要對航拍作業(yè)細(xì)節(jié)有所掌握，使研制出來的產(chǎn)品更加適合航空測量。三是要盡可能地降低成本。航空攝影測量數(shù)字采集設(shè)備價格昂貴，是影響航空攝影測量數(shù)字化技術(shù)推廣的重要難點。

4 航空攝影測量面臨的困難

要實現(xiàn)高質(zhì)量的航空攝影測量作業(yè)，不光要有高質(zhì)量的數(shù)碼相機，對于整個機組都有著極高的工作要求。完整的航空測量攝影作業(yè)環(huán)節(jié)眾多，程序復(fù)雜，要求機組人員必須具備較高的業(yè)務(wù)水平和良好的心理素質(zhì)。拍攝的開始和結(jié)束都必須嚴(yán)格依照規(guī)范執(zhí)行，拍攝過程中飛機必須保持一定的飛行高度。這些都使得高質(zhì)量地完成航空攝影作業(yè)成為一件較為困難的任務(wù)?？上驳氖?，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，上述問題正在逐步予以解決。國外已經(jīng)出現(xiàn)了自動拍攝系統(tǒng)，利用先進設(shè)備實現(xiàn)自動拍攝，從而使得拍攝作業(yè)難度下降，質(zhì)量提高。

5 我國航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)發(fā)展方向

航空攝影測量數(shù)字化采集技術(shù)的應(yīng)用在我國發(fā)展很快。傳統(tǒng)的膠片式相機已經(jīng)基本被數(shù)字航空攝影設(shè)備所取代。地面影像的拍攝質(zhì)量更高，可靠性和精度大幅提升。特別是POS系統(tǒng)在國內(nèi)出現(xiàn)以來，航空攝影測量的速度急劇提高，工作周期大幅縮短。我國國土面積廣袤，地形種類繁多?？梢灶A(yù)見的是，隨著我國城市化腳步的逐步加快，航空攝影測量數(shù)字化采集技術(shù)的需求會更為強烈，從而推動其向著更加先進、質(zhì)量更高、精度更高的方向持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)束語

全面、細(xì)致、豐富、準(zhǔn)確的地理、地形信息是開展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展經(jīng)濟、國防建設(shè)的重要前提保障。航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)是收集地理信息的重要手段。隨著我國經(jīng)濟體制改革和城鎮(zhèn)化建設(shè)的逐步加快，地理信息需求不斷加大，航空攝影測量數(shù)字采集技術(shù)勢必會迎來更加廣闊的發(fā)展空間。航測技術(shù)研發(fā)企業(yè)要牢牢抓住這個有利契機，充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢和特長，加大研發(fā)投入，提高技術(shù)水平，推動我國航空攝影測量技術(shù)向更高層次邁進。

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