數(shù)字航空攝影測量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)探討

蔡長武

華東勘測設(shè)計(jì)院（福建）有限公司，中國·福建 漳州 363000

航空攝影測量技術(shù)；數(shù)據(jù)處理；關(guān)鍵技術(shù)

1 引言

改革開放以來，中國各行各業(yè)迅速發(fā)展，信息化水平不斷提高，便利了人們的工作和生活。近年來，數(shù)字航空攝影測量技術(shù)日趨完善和成熟，需要注意的是，該技術(shù)的應(yīng)用能力仍存在一些問題，為了更好的應(yīng)用航空攝影測量技術(shù)，應(yīng)該提高對(duì)其相關(guān)技術(shù)的重視程度，從而保證技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性和合理性。在測繪領(lǐng)域中實(shí)施航空攝影測量技術(shù)，可提高中國測繪行業(yè)的市場競爭力。

2 數(shù)字航空攝影測量技術(shù)的基本概述

航空攝影測量主要實(shí)施在飛行器上，利用攝像機(jī)拍攝數(shù)字影像資料。在拍攝的過程中，提前編制航攝計(jì)劃，對(duì)航攝位置、航攝季節(jié)、航攝時(shí)間進(jìn)行選擇，并確定航攝分區(qū)及航攝基準(zhǔn)面，有助于提高航攝的效果，從而較大程度提高了測量的準(zhǔn)確性。相關(guān)工作人員在拍攝測繪的時(shí)候，根據(jù)拍攝地的具體情況，做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，最大限度上獲取有效信息[1]。根據(jù)實(shí)際的拍攝需求，選擇合適的航攝比例尺。在開展相關(guān)工作時(shí)，應(yīng)制定科學(xué)合理的操作方案，對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行處理過程中，以影像資料為基礎(chǔ)，控制測繪誤差降低到最小值。

目前，數(shù)字化航空相機(jī)被廣泛應(yīng)用，帶動(dòng)了航空測量領(lǐng)域的發(fā)展。隨著航空攝影儀的出現(xiàn)，以及它逐步發(fā)展，性能也越來越優(yōu)良。攝影儀充分結(jié)合定位技術(shù)和掃描技術(shù)，為更好的發(fā)展航空測量提供了技術(shù)支持。在各個(gè)行業(yè)中，應(yīng)用航空攝影儀，能夠在工程建設(shè)、考古研究中充分發(fā)揮作用。航空攝影儀是一種技術(shù)變革，能夠減少人力，人們的工作效率明顯提高，技術(shù)變革促進(jìn)了社會(huì)變革的發(fā)展[2]。

3 數(shù)字航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

在研究航空攝影測量技術(shù)的時(shí)候，最開始是對(duì)航空攝影測量技術(shù)進(jìn)行模擬，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步之后，相關(guān)的研究人員在以往技術(shù)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)現(xiàn)代化技術(shù)，通過數(shù)字相機(jī)將航空攝影測量技術(shù)研究并應(yīng)用。在中國的軍事方面，航空攝影測量技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用，利用數(shù)字相機(jī)對(duì)軍事基地進(jìn)行拍攝，主要測量其準(zhǔn)確的地理位置信息等，能夠?yàn)檐婈?duì)的演習(xí)訓(xùn)練提供影像資料，并提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)。社會(huì)生活中，在國土調(diào)查及森林測繪等方面具有較高的作用，還可以在城市規(guī)劃以及考古中進(jìn)行應(yīng)用，效果顯著。利用數(shù)字相機(jī)測量地理信息，在各個(gè)行業(yè)，都能夠準(zhǔn)確進(jìn)行測量，為社會(huì)發(fā)展提供了有力支撐。

航空攝影測量技術(shù)具有拍攝畫面清晰的優(yōu)勢，且分辨率非常高，并統(tǒng)一管理所有數(shù)據(jù)信息[3]。通過傳輸通道將數(shù)據(jù)信息傳輸出來，實(shí)施航空攝影測量技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)能夠有效進(jìn)行應(yīng)用，可提高數(shù)據(jù)獲取方式的效率和質(zhì)量。

4 實(shí)施航空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢

4.1 實(shí)施航空攝影測量技術(shù)具有技術(shù)優(yōu)勢

（1）應(yīng)用數(shù)字航攝儀，自由調(diào)整航空攝影儀的曝光時(shí)間，有助于提高圖像的分辨率和清晰度，且具有直觀，易讀的特點(diǎn)，可滿足不同的航攝需求。

（2）應(yīng)用IMU 或者DGPS，具有INS 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)GPS 全球定位系統(tǒng)也完全覆蓋，能夠?qū)Φ孛纥c(diǎn)進(jìn)行控制，利用三角測量的方式將測繪圖形成，該方法具有高效、便捷的特點(diǎn)，很大程度上節(jié)省了測量成本[4]。

（3）實(shí)施激光掃描系統(tǒng)，能夠高精度測量諸多區(qū)域的地表特征，對(duì)于地勢復(fù)雜的區(qū)域同樣能夠進(jìn)行測量。實(shí)施激光掃描系統(tǒng)，能夠縮短測繪時(shí)間和測繪效率。

4.2 數(shù)字航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛

航空攝影測量技術(shù)在資源開發(fā)、應(yīng)急救援等方面都具有較好效果。

（2）航空攝影測量技術(shù)信息內(nèi)容較全

該技術(shù)能將區(qū)域的水文環(huán)境、地表特征進(jìn)行詳細(xì)的記錄，立體化呈現(xiàn)三維效果較好，且具有層次感。

（3）航空攝影測量技術(shù)高效環(huán)保

該技術(shù)能夠突破空間限制和環(huán)境限制，人力和物力的投入較少，且對(duì)環(huán)境的破壞程度較小。

5 數(shù)字航空攝影測量的相關(guān)航攝儀

5.1 ADS40 航攝儀

該航攝儀的基礎(chǔ)是CCD 技術(shù)，和GPS 充分結(jié)合，可形成新型的攝影測量儀器。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，許多CCD 線陣式可分光鏡結(jié)合，從不同的角度形成掃描成像，掃描成像主要包括：下視畫面、前視畫面以及后視畫面等，同時(shí)可將近紅外波段顯示出來，通過處理之后，能夠獲得相應(yīng)測區(qū)的立體圖像[5]。

5.2 DMC 航攝儀

DMC 是數(shù)字成圖相機(jī)的簡稱，該航攝儀的鏡頭主要包括CCD 傳感器以及全色波段鏡頭等，可獲得全色影像、真彩影像、彩紅外影像。通過不同鏡頭拍攝的影像資料在計(jì)算機(jī)整合后，然后實(shí)施二次處理方法，從而形成虛擬中心投影影像。通過深入處理，中心投影影像能夠?qū)⑺枵娌视跋耧@示出來，具有較高的準(zhǔn)確性。

5.3 SWDC 航攝儀

SWDC 航攝儀分為單鏡頭和多鏡頭，五鏡頭的可用于傾斜攝影測量并建立三維模型。該航攝儀鏡頭可更換、視場角大、高程測量精度高，能在空中攝影定點(diǎn)曝光，同時(shí)通過精密GNSS 輔助，可大大減少航攝外業(yè)，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)影像高精度糾正與拼接。

6 基于數(shù)字航空攝影測量對(duì)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)的幾點(diǎn)思考

6.1 數(shù)字航空攝影測量的空三加密技術(shù)

在實(shí)際的拍攝過程中，構(gòu)建三角網(wǎng)是前提條件，在空中作業(yè)的時(shí)候應(yīng)用三角網(wǎng)，保證三角網(wǎng)的定向、連接點(diǎn)等方法[6]。然后，優(yōu)化加密點(diǎn)和像片外方位元素，通過數(shù)字形式控制相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算整體的層次差值。與此同時(shí)，提高對(duì)測量分區(qū)的重視程度，尤其是加密點(diǎn)工作，充分解析加密單元相關(guān)坐標(biāo)，充分利用數(shù)字形式進(jìn)行保存。通過這樣的方法可完成空三加密作業(yè)，并對(duì)加密結(jié)果進(jìn)行完善。完善加密成果工作主要有：填寫圖歷表、加密點(diǎn)坐標(biāo)、檢查點(diǎn)坐標(biāo)以及說明等。

6.2 數(shù)字航空攝影測量的DOM 數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)

在制作數(shù)字模型的時(shí)候，通過三角加密技術(shù)創(chuàng)建相關(guān)的立體數(shù)據(jù)和參數(shù)，然后，利用核線資料收集DEM 數(shù)據(jù)。在實(shí)際的數(shù)據(jù)收集過程中，實(shí)施影像自動(dòng)技術(shù)，形成和地面相切的視差曲線，需要注意的是，應(yīng)保持一定間距，從而真實(shí)反映相應(yīng)的地形態(tài)勢，并同數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來。在建立DEM 的過程中，以三角加密技術(shù)作為基礎(chǔ)，最大范圍引入DEM 的特征數(shù)據(jù)，主要內(nèi)容為：點(diǎn)、線、面，生成一定的三角網(wǎng)，計(jì)算其插值，很大程度上提高了數(shù)據(jù)的精確性。最后，在不同的格網(wǎng)間距上將DEM 數(shù)據(jù)建立出來。

修改原始影像是DEM 數(shù)據(jù)的主要作用，通過無縫銜接，可自動(dòng)生成鑲嵌線，并正射區(qū)域模型，然后將DOM 完成。在實(shí)施DEM 數(shù)據(jù)的時(shí)候，糾正原始的影像數(shù)據(jù)，重新對(duì)測區(qū)的影像進(jìn)行采樣，一般情況下，像元大小為0.1m，在此期間實(shí)施雙線內(nèi)插，從而生成分區(qū)DOM。根據(jù)鑲嵌線對(duì)分區(qū)進(jìn)行無縫拼接，將DOM 完成。除此之外，針對(duì)部分高層建筑物測區(qū)，會(huì)出現(xiàn)投影差的問題，需提高其重視程度。這個(gè)問題主要采用調(diào)換左片和右片，具有貼補(bǔ)正射影像的效果，能夠無縫接邊，進(jìn)一步保證DOM 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

DOM 完成后進(jìn)行檢查和修補(bǔ)。DOM 檢查主要是影像的輻射質(zhì)量檢查和對(duì)失真問題進(jìn)行分析，同時(shí)DOM 的變形問題也是需要重視的，這些問題主要體現(xiàn)在房屋影像區(qū)域。房屋問題為房屋重影以及房角拉長等。然后，需對(duì)DOM 的數(shù)據(jù)影像進(jìn)行調(diào)整，實(shí)施勻色技術(shù)對(duì)正射影像的色調(diào)一致性較好，對(duì)色彩的均勻性也有一定的作用。若在相關(guān)的航攝影像資料存在一定的色差，可選擇有效的方法對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，主要方式分為單影像和多影像兩種形式，一是將色彩調(diào)整，二是均衡色彩。

7 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字航空攝影測量技術(shù)在各個(gè)行業(yè)被廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)屬于數(shù)字化測量方法，具有科學(xué)性和有效性。利用空中的攝像機(jī)拍攝地面信息，獲取精確的數(shù)字化信息，有助于展開地面活動(dòng)。通過航空攝影測量和數(shù)據(jù)處理獲取高精度的成果，該技術(shù)是目前航測研究的重點(diǎn)內(nèi)容。在實(shí)際的測量過程中，數(shù)字航空攝影測量技術(shù)具有較大優(yōu)勢，實(shí)施數(shù)字航空攝影測量技術(shù)符合時(shí)代發(fā)展的需求，對(duì)人們的工作和生活提供了便利條件。