航測(cè)遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)分析

張戈蘭　史學(xué)軍　楊廣君

摘 要：航測(cè)遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中發(fā)揮著重要作用。它能夠有效優(yōu)化和完善全數(shù)字控制空間的數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程，從而避免因數(shù)據(jù)不完整、不準(zhǔn)確而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不真實(shí)的情況。由此可見(jiàn)，科學(xué)、準(zhǔn)確的航測(cè)遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)非常重要。從空間數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，對(duì)該技術(shù)及其他內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在為全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：航測(cè)遙感；內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)；關(guān)鍵技術(shù)；空間數(shù)據(jù)

中圖分類(lèi)號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.128

航測(cè)遙感技術(shù)是人類(lèi)對(duì)地表進(jìn)行探究的重要手段，應(yīng)用該技術(shù)能夠獲得地表物質(zhì)的時(shí)間和空間屬性信息。而在整個(gè)航測(cè)遙感工作中，數(shù)據(jù)處理是非常重要的環(huán)節(jié)，對(duì)測(cè)量結(jié)果有著最直接的影響。因此，要對(duì)數(shù)據(jù)處理予以高度重視。

1 航測(cè)遙感概述

1.1 航測(cè)遙感技術(shù)的內(nèi)涵

航測(cè)，也被稱(chēng)為“攝影測(cè)量與遙感”，屬于測(cè)繪科學(xué)中的遙感科學(xué)。遙感科學(xué)是空間科學(xué)、電子科學(xué)、地球科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科交叉融合的結(jié)果，是一個(gè)新興的學(xué)科。航測(cè)遙感技術(shù)利用非接觸性的傳感器來(lái)獲取目標(biāo)的時(shí)空信息。應(yīng)用該技術(shù)不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)目標(biāo)進(jìn)行幾何定位，還能夠通過(guò)使用外層空間傳感器來(lái)獲取目標(biāo)的影像和非影像信息，為人類(lèi)認(rèn)識(shí)和改造自然提供科學(xué)的技術(shù)和方法。同時(shí)，航測(cè)遙感技術(shù)對(duì)國(guó)家的重大決策、國(guó)防建設(shè)、國(guó)家安全等都有一定的影響，其應(yīng)用已經(jīng)深入經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、民生等各個(gè)領(lǐng)域。

1.2 航測(cè)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

航測(cè)遙感技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：①效率高。航測(cè)遙感技術(shù)所使用的無(wú)人機(jī)能夠快速、準(zhǔn)確、及時(shí)地提供信息，使人們?cè)谧疃虝r(shí)間內(nèi)對(duì)所觀(guān)察到的現(xiàn)象及數(shù)據(jù)作出反應(yīng)。②靈活性好。航測(cè)遙感技術(shù)中的無(wú)人機(jī)雖然飛行速度較慢，但能夠有效保證測(cè)繪的質(zhì)量，且其對(duì)起降機(jī)場(chǎng)的條件沒(méi)有過(guò)多的要求，因此靈活性較好。③數(shù)據(jù)處理速度快。與其他大型測(cè)繪機(jī)相比，低空飛行機(jī)所運(yùn)用的測(cè)繪技術(shù)具有更高的分辨率，且對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度非?？?，處理效率較高，因此在測(cè)繪領(lǐng)域經(jīng)常被用來(lái)采集各種信息。

2 基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)的基本內(nèi)容

根據(jù)技術(shù)的發(fā)展和用戶(hù)的需求，基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品主要有四種基本模式：DLG（數(shù)字線(xiàn)劃圖）、DOM（數(shù)字正射影像圖）、DRG（數(shù)字柵格地圖）和DEM（數(shù)字高程模型）。這四種產(chǎn)品簡(jiǎn)稱(chēng)“4D”，可以分別以數(shù)字或模擬形式提供，也可以根據(jù)具體需要進(jìn)行復(fù)合，形成復(fù)合產(chǎn)品。例如，數(shù)字影像地形圖就是數(shù)字線(xiàn)劃圖與數(shù)字正射影像圖疊加而成的。

2.1 數(shù)字線(xiàn)劃圖

數(shù)字線(xiàn)劃圖是保存目標(biāo)要素空間關(guān)系和屬性的矢量格式的數(shù)據(jù)集，是對(duì)地形圖上基礎(chǔ)要素信息基本屬性的反映。數(shù)字線(xiàn)劃圖不僅能夠滿(mǎn)足不同的空間分析需求，還能夠與其他信息疊加，然后進(jìn)行空間分析和決策。

2.2 數(shù)字正射影像圖

數(shù)字正射影像圖主要是對(duì)經(jīng)過(guò)掃描處理的數(shù)字化的航空照片或遙感影像進(jìn)行微分糾正、輻射糾正和鑲嵌，對(duì)按標(biāo)準(zhǔn)分幅的地形圖進(jìn)行裁切形成影像數(shù)據(jù)，且其中包括公里格網(wǎng)和外圖廓裝飾等要素的影像平面圖。這一過(guò)程采用的是數(shù)字高程模型。它的優(yōu)點(diǎn)是信息量較大、直觀(guān)、真實(shí)、準(zhǔn)確度高。

2.3 數(shù)字柵格地圖

數(shù)字柵格地圖是存儲(chǔ)和表示格式為柵格數(shù)據(jù)格式的圖形數(shù)據(jù)文件，與地形圖形的內(nèi)容、色彩、規(guī)格和幾何精度等基本一致。數(shù)字柵格地圖可以用于與其他模式的數(shù)據(jù)疊加，也可以用于數(shù)字線(xiàn)劃圖數(shù)據(jù)的采集、更新等。

2.4 數(shù)字高程模型

數(shù)字高程模型是在高斯投影平面上規(guī)則或不規(guī)則網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)及其高程的數(shù)據(jù)集。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地表形態(tài)更加有效的控制，還可以配套提供離散高程點(diǎn)數(shù)據(jù)。

3 航測(cè)遙感技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在條件限制情況下的應(yīng)用

在航測(cè)中出現(xiàn)的較為普遍的問(wèn)題是線(xiàn)位變動(dòng)超出了測(cè)控范圍和攝影范圍。線(xiàn)位變動(dòng)超出測(cè)控范圍時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，然后制圖；但超出攝影范圍時(shí)，由于資金問(wèn)題，補(bǔ)攝的可能性較小，一般只能人工測(cè)繪。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到線(xiàn)路移位這一因素，并留有相應(yīng)余地。此外，由于成圖時(shí)間較長(zhǎng)，在此期間地形地貌等可能發(fā)生了一定程度的變化，圖上的線(xiàn)路位置也會(huì)發(fā)生變化。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分掌握選線(xiàn)技術(shù)，將線(xiàn)位變動(dòng)的范圍控制在攝影范圍之內(nèi)。

3.2 在地圖測(cè)繪中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的地圖測(cè)繪方法對(duì)人力、物力和財(cái)力等的損耗都是比較大的，且有一定的測(cè)繪難度，而航測(cè)遙感技術(shù)的發(fā)展使得地圖測(cè)繪的難度大大降低。航測(cè)遙感技術(shù)利用空中攝影對(duì)所勘測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行等比例縮小，以適應(yīng)不同的地理環(huán)境和地形，從而提高了地圖測(cè)繪的科學(xué)性。

4 關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)置

航測(cè)遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中存在一系列問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響。這就要求對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)多加關(guān)注，控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制主要包括以下幾方面的內(nèi)容。

4.1.1 像控測(cè)量、空三加密

首先通過(guò)野外實(shí)測(cè)、空間加密等方式采集平面檢測(cè)點(diǎn)，然后與成果中的同名點(diǎn)平面或高程值進(jìn)行比較。經(jīng)過(guò)分析之后，去除其中的粗差，并計(jì)算地物點(diǎn)平面絕對(duì)位置中的誤差、等高線(xiàn)的高程中誤差、高程注記點(diǎn)的高程中誤差等，最終確定成果的精度與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是否相符。

4.1.2 外業(yè)調(diào)繪

對(duì)外業(yè)調(diào)繪進(jìn)行質(zhì)量控制主要是對(duì)調(diào)繪地物的完整性、要素屬性、調(diào)繪地名等進(jìn)行核查，確保其正確性；同時(shí)，還要對(duì)新增地物進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。一般采用室內(nèi)核查和外業(yè)實(shí)地巡視兩種方式。

4.1.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集是利用數(shù)字正射影像圖來(lái)套合檢查數(shù)字線(xiàn)劃圖的數(shù)據(jù)情況，主要檢查數(shù)字線(xiàn)劃圖數(shù)據(jù)的中點(diǎn)、線(xiàn)、面等的平面位置、幾何位置、屬性接邊情況等；同時(shí)，與調(diào)繪片、外業(yè)實(shí)地巡視等數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析數(shù)據(jù)是否有多余、遺漏等錯(cuò)誤。

4.2 數(shù)據(jù)處理中具體的關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 資料準(zhǔn)備

航測(cè)遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理是以航空為基準(zhǔn)的，因此，準(zhǔn)備好相應(yīng)的航空資料是非常重要的。航攝中需要的資料主要有航攝底片、地形圖、航攝機(jī)鑒定表、航攝驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等。準(zhǔn)備完畢后，要對(duì)資料收集是否齊全、儀器參數(shù)是否完整等進(jìn)行進(jìn)一步檢查。

4.2.2 影像掃描

在影像掃描時(shí)，要注意影像的清晰度、色差等。具體來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)航拍底片的具體情況，對(duì)掃描參數(shù)進(jìn)行設(shè)置與調(diào)整，使反差更加適中、色調(diào)比較飽滿(mǎn)、框標(biāo)比較清晰。同時(shí)，也要保證灰度直方圖要呈正態(tài)分布，且在能夠保證影像完整的前提下，盡可能地縮小掃描范圍，以減少數(shù)據(jù)量。此外，影像掃描的分辨率是地面分辨率和攝航比例尺分母的比值。

4.2.3 定向建模

定向建模是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。基礎(chǔ)地理空間的數(shù)據(jù)模式有四種，只有選擇一種或幾種最為合適的模式對(duì)影像進(jìn)行處理，才能得出比較準(zhǔn)確的空間數(shù)據(jù)。處理步驟一般為：首先人工定向，減小殘差，然后自動(dòng)內(nèi)定向，選定模板，進(jìn)行相對(duì)定向處理，最后得出的結(jié)果就是定向模型。

4.2.4 數(shù)據(jù)采集與制作

數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)生產(chǎn)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容有以下三點(diǎn)：①立體測(cè)判采集。立體測(cè)判采集主要是將中心點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)，在中心線(xiàn)上對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后按照要素的密度，并遵循“幾何形狀不失真”原則制作密度曲線(xiàn)，并結(jié)合數(shù)字高程模型進(jìn)行采集數(shù)據(jù)。②數(shù)據(jù)分層。對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分層時(shí)，為了提高矢量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和實(shí)用性，應(yīng)使用數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行處理，以便得到數(shù)字高程圖形數(shù)據(jù)。③數(shù)據(jù)拼接。數(shù)據(jù)拼接主要是將數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)拼接起來(lái)，并對(duì)拼接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，確保數(shù)據(jù)拼接的完整性。對(duì)不符合要求的數(shù)據(jù)要進(jìn)行重新采集和拼接等，以得出最精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)制作方面，一般是根據(jù)航空的實(shí)際需求，對(duì)以“幅”為單位的數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行制作，從而制作出最符合航空要求的信息。

4.3 對(duì)異常數(shù)據(jù)的提取技術(shù)

數(shù)據(jù)處理除了上述內(nèi)容之外，還有對(duì)異常信息的提取。本文所說(shuō)的異常信息主要指的是蝕變信息。蝕變信息是找礦的重要提示。遙感蝕變信息則是蝕變巖石在遙感圖像上所反映出的形態(tài)、特征及其他綜合信息。不同的巖石蝕變類(lèi)型所表現(xiàn)出的影像特征也不同。因此，以巖石蝕變的綜合信息為基礎(chǔ)，并利用光譜理論對(duì)巖石具體的蝕變信息所顯示出的影像特征進(jìn)行研究，是一項(xiàng)有重大實(shí)際意義的工作。它能夠定位礦物的位置，并對(duì)礦物的具體信息進(jìn)行探查，節(jié)省礦物勘探的人力、物力和財(cái)力等，并且能夠取得比較好的效果。此外，蝕變信息是相關(guān)性信息，而不是突出性信息，只有經(jīng)過(guò)一系列處理，才能從中提取出有用的數(shù)據(jù)。因此，必須對(duì)遙感信息的處理方法進(jìn)行深入研究，才能獲得所需要的信息。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，航測(cè)遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理是整個(gè)測(cè)繪工作不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過(guò)科學(xué)的數(shù)據(jù)處理，能夠得出精準(zhǔn)的信息。因此，在實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中，要非常注重?cái)?shù)據(jù)分析，提高數(shù)據(jù)的有效性，確保最終信息的精確度，保證航測(cè)作業(yè)的成功。

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〔編輯：劉曉芳〕