基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計方法研究

■安素敏

（遼寧省地理信息院 遼寧 沈陽110034）

基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計方法研究

■安素敏

（遼寧省地理信息院 遼寧 沈陽110034）

在分析基礎(chǔ)地理信息的過程中，航空攝影技術(shù)是影響航測成圖質(zhì)量的重要因素，同時也是影響地理信息分析效度和信度的核心，因此，不斷完善航空攝影技術(shù)是十分必要的。本文分為三部分，分別論述和分析了我國航空攝影技術(shù)設(shè)計現(xiàn)狀，基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計方法以及基于DEM的航空攝影技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。

DEM航空攝影技術(shù)設(shè)計方法研究

0 引言

航空攝影是地形圖和影像圖的基礎(chǔ)信息源，是地理信息系統(tǒng)的主要資料源，在更新和優(yōu)化信息的過程中扮演著重要的角色。在信息時代迅速發(fā)展的今天，地理信息測繪部門及相關(guān)信息分析單位對航空攝影技術(shù)的要求也越來越高，因此，航空攝影技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計是社會發(fā)展的必然選擇。DEM是用來描述眾多特性空間分布的有序數(shù)值陣列，是可以表示地形起伏的三維有限數(shù)字陣列，適合于各種定量分析和三維建模，將DEM應(yīng)用于航空攝影技術(shù)設(shè)計中可以進(jìn)一步擴展航空攝影技術(shù)的應(yīng)用范圍，提高該技術(shù)的可靠性。

1 航空攝影技術(shù)設(shè)計現(xiàn)狀

1.1 航空攝影技術(shù)設(shè)計

航空攝影技術(shù)設(shè)計水平是影響航空攝影質(zhì)量的關(guān)鍵，同時也是航空攝影的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。為了保證航空攝影工作的順利完成，提高航空攝影技術(shù)設(shè)計的合理性和應(yīng)用性是十分必要的。航空攝影技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)主要由航攝設(shè)計用圖、航攝比例尺、航攝分區(qū)劃分和相關(guān)參數(shù)計算等多項內(nèi)容，在設(shè)計過程中要按照一定的要求和標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格把關(guān)和控制各項設(shè)計內(nèi)容，提高設(shè)計的整體水平[1]。

1.2 航空攝影技術(shù)設(shè)計現(xiàn)狀

航攝分區(qū)劃分、相關(guān)參數(shù)計算和航線敷設(shè)是航空攝影技術(shù)設(shè)計中難度最大的部分，其工作量相當(dāng)繁重，復(fù)雜程度相對較高?，F(xiàn)階段，隨著時代的發(fā)展，新型航空攝影技術(shù)設(shè)計已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，但是由于傳統(tǒng)設(shè)計在航空攝影中產(chǎn)生了根深蒂固的影響，因此一些部門仍然守舊，維持傳統(tǒng)設(shè)計的繼續(xù)應(yīng)用。新型航空攝影技術(shù)設(shè)計以現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為支撐，借鑒現(xiàn)代技術(shù)在飛行導(dǎo)航中的應(yīng)用經(jīng)驗，取得了較大的復(fù)發(fā)展，例如美國的ASCOT和德國的CCNS4等，這兩項技術(shù)在我國航空攝影工作中得到了一定的發(fā)展和應(yīng)用[2]。

1.3 航空攝影技術(shù)設(shè)計存在的問題

航空攝影技術(shù)設(shè)計存在的問題主要包括以下三個方面：（1）相關(guān)研究部門對航空攝影技術(shù)設(shè)計的研究較少，研究重點主要落實在導(dǎo)航方面；（2）設(shè)計所需大部分信息均來源于紙圖，人工勞動量較大；（3）在航空攝影技術(shù)設(shè)計過程中忽視了地形特征的影響，從而使設(shè)計方案的可靠性降低。

2 基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計方法

基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計方法在結(jié)合DEM和GIS的基礎(chǔ)上，充分考慮了地形特征對航空攝影設(shè)計的影響，在GIS技術(shù)的支持下，將DEM作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，借助一些數(shù)學(xué)模型和運算方法，解決目前存在于航空攝影技術(shù)設(shè)計中的問題。下面對基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計中航攝分區(qū)劃分、相關(guān)參數(shù)計算和航線敷設(shè)三部分進(jìn)行詳細(xì)的分析[3]。

2.1 劃分?jǐn)z影分區(qū)

劃分?jǐn)z影分區(qū)是航空攝影設(shè)計的基礎(chǔ)，同時也是指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計工作的重要內(nèi)容?；贒EM的航空攝影設(shè)計，劃分?jǐn)z影分區(qū)方法總結(jié)為以下步驟：（1）在地形參數(shù)數(shù)據(jù)庫的作用下，將其檢測到的攝區(qū)范圍所在的圖幅單元作為攝影分區(qū)劃分的基元；（2）通過四向鄰域的方法，以基元為中心向外擴散，在擴散過程中要保證區(qū)域的連續(xù)性，當(dāng)基元與相鄰圖幅單元滿足一定的劃分高差條件時，新的圖幅單元會與基元合并在一起，形成一個臨時分區(qū)。當(dāng)基元與相鄰圖幅單元不滿足一定的高差條件時，新的圖幅單元就會以新的基元形式存在，并繼續(xù)與相鄰圖幅單元進(jìn)行高差值的比較，直到相鄰的圖幅單元不再滿足自動換分分區(qū)的高差條件為；3.將攝區(qū)自動劃分為多個符合標(biāo)準(zhǔn)的攝影分區(qū)。

2.2 相關(guān)參數(shù)的計算

地形參數(shù)數(shù)據(jù)庫的建立是保證航空攝影設(shè)計水平的重要設(shè)計內(nèi)容，其中包含的計算參數(shù)有單元高程信息和單元各點的坡度等，針對不同的地形，要滿足不同的地面坡度范圍和地面高差，具體內(nèi)容如表1所示[4]。

地形類別 地面坡度（°） 地面高差(m)山地 6-25 300-600丘陵地 2-6 80-300高山地 >25 >600平地 <2 <80

高程參數(shù)計算公式：

2.3 航線敷設(shè)

航線敷設(shè)設(shè)計是航線和像主點位置設(shè)計的總稱，在設(shè)計過程中要滿足一定的重疊度要求，即相鄰像片的重疊部分與整個圖幅長的比值要滿足一定的要求。在計算重疊度的過程中還要注意地形起伏特征對計算結(jié)果的影響，從而保證航線設(shè)計的準(zhǔn)確性。在設(shè)計像主點位置時，要在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)DEM中獲取與主點位置相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并按照一定的重疊度要求通過計算機算出像主點位置和航線位置，通過這種計算方式得到的航線敷設(shè)設(shè)計具有較高的準(zhǔn)確性。

3 基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計優(yōu)勢

首先，基于DEM的航空攝影技術(shù)是信息時代的產(chǎn)物，其具備一定的先進(jìn)性和時代性，其對于實現(xiàn)航空攝影的全面信息化建設(shè)具有重要的意義。其次，基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計在GIS技術(shù)和DEM技術(shù)的共同作用下，優(yōu)化了航空攝影各個方面的信息源，提高了地理信息測繪和分析的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

綜上所述，基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計方法具備較強的應(yīng)用性和發(fā)展?jié)撃?，其對于提高航空攝影質(zhì)量具有重要的價值與意義。

[1]嚴(yán)榮華,朱武.基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)的建立與應(yīng)用 [J].測繪通報, 2003,02:4-7.

[2]朱武,嚴(yán)榮華.基于DEM的航空攝影技術(shù)設(shè)計方法 [J].測繪科學(xué),2002,04:42-44+1-0.

[3]段福洲,宮輝力,朱琳.變基線數(shù)字航空攝影航線設(shè)計與飛行控制——基于DEM的設(shè)計方法 [J].自然災(zāi)害學(xué)報,2008,06:17-20.

[4]譚成國,范業(yè)穩(wěn),司順奇.基于DEM的地理坐標(biāo)系下航空攝影技術(shù)設(shè)計 [J].測繪科學(xué), 2008,02:84-87.

P217[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-187-1