航空攝影測量在地理信息數(shù)據(jù)采集中的思考

季鵬 皮青山

臨沂市國土資源局測繪院，中國·山東 臨沂 276000

航空攝影；地理信息；地形測量

1 引言

傳統(tǒng)的測繪技術(shù)受自然條件的影響，使得測繪困難，準確性降低，甚至無法測量。例如，在深山連綿，森林茂密的復(fù)雜地形中，傳統(tǒng)測繪技術(shù)的局限性，人員安全及其他外部因素大大降低了測繪的準確性，甚至無法測量。航空攝影測量技術(shù)是一種現(xiàn)代的，先進的快速測量方法，它可在空中進行不受地形情況的限制，通過它可以逐步取代傳統(tǒng)全野外費時費力的測量方法，徹底改變傳統(tǒng)的測量生產(chǎn)方式。考慮到這一點，本文旨在通過分析低空航空攝影技術(shù)的發(fā)展結(jié)合測繪生產(chǎn)工作中的實際應(yīng)用，以期為業(yè)界提供相關(guān)建議和方法。

2 航空攝影測量概述

航空攝影測量是指的是從飛機上對地面進行攝影，根據(jù)航攝相片所提供的圖像信息，在特定的航攝一起上測制各種比例尺地形圖從而為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供最原始的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一種攝影測量技術(shù)，是攝影測量的重要組成部分[1]。

2.1 航空攝影測量發(fā)展現(xiàn)狀

攝影測量進入中國后,中國在數(shù)字攝影測量方面的發(fā)展取得很大的進步。在北京四維遠見公司、武漢適普公司研發(fā)的系統(tǒng)都在20世紀末通過相關(guān)鑒定。這兩家公司的系統(tǒng)都集成了數(shù)據(jù)后處理的大部分工作,主要包含空三測量、4D產(chǎn)品生產(chǎn)等。國際數(shù)字攝影測量工作站的涌現(xiàn)大大的促進了航空攝影測量在各個方面的發(fā)展。雖然中國在數(shù)字攝影測量工作站和其他航空攝影測量的理論方面取得了較為長足的進步，但這些并不能掩蓋我們的相對落后。光學(xué)鏡頭、在機載POS、CCD 制作技術(shù)和水平等方面我們還很落后，需要奮起直追。沒有自己的核心技術(shù)產(chǎn)品,數(shù)字航空攝影的好多方面如自動化工作站、規(guī)范的制定、數(shù)字航空攝影的應(yīng)用等都會受到一些牽絆。

2.2 低空航空攝影測量優(yōu)勢

地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集離不開高精度、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集儀器，通過航空攝影測量在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集中的合理應(yīng)用，可以從根本上降低數(shù)據(jù)質(zhì)量控制不嚴格、不標準導(dǎo)致的地理信息系統(tǒng)服務(wù)不合格問題。同時利用航空攝影測量提供的高質(zhì)量空間信息，可以及時、快速的在各種劣質(zhì)環(huán)境中進行精確度較高的圖像的收集，為地理信息系統(tǒng)優(yōu)化完善提供依據(jù)。除此之外，利用航空攝影測量后獲得的側(cè)視圖，可以判定建筑物結(jié)構(gòu)層次，同時促使圖像、屬性緊密結(jié)合，幫助技術(shù)人員構(gòu)建建筑物相關(guān)技術(shù)信息管理方案。

3 低空航空攝影測量在測繪中的應(yīng)用

3.1 低空航測平臺

選擇平臺是航空攝影測量的第一步，合理的攝影平臺的選擇可以讓整個測量過程效率更高，質(zhì)量更好，同時還可以避免測繪結(jié)果不明確，測繪圖像不清晰的情況發(fā)生，因此，必須在航空攝影的過程中選擇合適的攝影平臺為下一步測量工作奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段的低空航空攝影平臺主要包含各類型的無人機以及動力懸掛滑翔三角翼等，以動力懸掛滑翔三角翼為例，該航拍平臺相對穩(wěn)定，具有導(dǎo)航定位功能，對提高測量精度有積極作用，該平臺性能較高，能最大限度地發(fā)揮平臺的作用。根據(jù)特定的天氣條件來選擇合適的平臺可以提高平臺的穩(wěn)定性，確保航空攝影的質(zhì)量，并提高測量的準確性[2]。

3.2 低空航空攝影測量在地理信息數(shù)據(jù)采集中應(yīng)用

航空攝影任務(wù)的實行一般包含項目委托、訂立合同、航飛技術(shù)制定、空域?qū)徟w行獲取、數(shù)據(jù)處理、成果檢查驗收等環(huán)節(jié)。數(shù)碼航攝一般包括影像數(shù)據(jù)、航線示意圖、航攝相機在飛行器上安裝方向示意圖、航空攝影技術(shù)設(shè)計書、航空攝影飛行記錄、相機檢定參數(shù)文件、航攝資料移交書、航攝軍區(qū)批文、航攝資料審查報告、其他相關(guān)資料等。

GIS 可將一些略顯凌亂的信息在地里空間中進行整理，并在整理的過程之中使信息存在關(guān)聯(lián)性，并運用地圖，或一些比較特殊的符號將保存在系統(tǒng)之中的數(shù)據(jù)進行標識，比如GIS 數(shù)據(jù)庫便是其中關(guān)鍵一部分，顧名思義，它可儲存地理數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化的特點，方便系統(tǒng)使用。在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之中，存在請求編譯器，用來檢查數(shù)據(jù)，若請求是正確的，便會將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)控中的處理機制之中。GIS中存在硬件與軟件，在數(shù)據(jù)庫中存在多個文件，文件儲存數(shù)據(jù)，若想訪問數(shù)據(jù)便需要通過數(shù)據(jù)庫管理進行，其中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)會在磁盤上將輸入、輸出進行保存，運用數(shù)據(jù)庫的管理，便可有效實現(xiàn)文件結(jié)構(gòu)在物理上進行集合[3]。

航空攝影最重要的是獲取航空攝影測量數(shù)據(jù)并按需求提取地理信息數(shù)據(jù)。即在規(guī)定時間內(nèi)，利用航空攝影測量對區(qū)域情況進行拍攝，并獲得正射影像圖、數(shù)字高程模型、三維模型等成果。隨后將航空攝影測量獲取的各類數(shù)據(jù)導(dǎo)出至地理信息軟件。同時利用地理信息系統(tǒng)自帶的數(shù)據(jù)庫模板，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)回放。以某項目為例，通過上述操作，分析出該區(qū)域總面積為90km2，建成區(qū)范圍為20km2。其次，在獲得上述數(shù)據(jù)信息之后，為保證整體地理信息數(shù)據(jù)監(jiān)控科學(xué)全面性，檢測技術(shù)人員可結(jié)合拍攝到的圖像及數(shù)據(jù)，進行長度、建筑面積、高度等航空攝影測量定位內(nèi)容的精確測繪。并依據(jù)文本、影像雙向查詢要求，對該區(qū)域一般資料進行合理繪制，以便及時發(fā)現(xiàn)前期航空攝影測量問題。假定該區(qū)域分析階段平面數(shù)據(jù)采集標準為20m2。即大于20m2的部分可全部提取，反之則忽略不計。最后，為充分滿足要求，在三維矢量提取的基礎(chǔ)上，可選擇超大幅面立體像，進行三維模型制作。即在立體采集環(huán)境中，設(shè)置號航空攝影測量區(qū)域的面積，調(diào)整相對航高高度，影像分辨率為以及航向重疊度和旁向重疊度分別為等參數(shù)。同時放大視場角度，以便最大程度采集到城中村建筑物側(cè)面幾何信息。隨后進行實景紋理制作。即在制作出精度較高的傾斜影像空間體框模型之后。結(jié)合GIS 定位后航空攝影測量傾斜影像本質(zhì)特點，利用空間幾何投影技術(shù)、數(shù)字三維技術(shù)，選定一個航空攝影測量模型面，獲取其角點三維物方X 軸、Y 軸、Z 軸坐標。隨后依據(jù)每一張航空攝影測量傾斜影響與相應(yīng)模型面相交程度，對全部影像集進行篩選。最后在GIS 共線模板中，對所選擇模型面在每一張航空攝影測量影像中投影像點坐標進行計算。同時利用篩選算法，依據(jù)影像質(zhì)量、影像投影面最優(yōu)原則，進行影像排序。并截取所選擇影像紋理部分，計算紋理坐標。隨后將計算結(jié)果映射至GIS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中[4]。通過這些操作，可以獲取DOM、DLG、三維模型等大量的地理信息數(shù)據(jù)。

3.3 應(yīng)用展望

伴隨著地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在地理信息系統(tǒng)之中，關(guān)于地理信息具體應(yīng)用，所應(yīng)用到地里數(shù)據(jù)一般都呈現(xiàn)出標準化的狀態(tài)，軟件在進行數(shù)據(jù)采集時，為達到效率，也便是提升速度，經(jīng)常將標準化所忽略，地理信息系統(tǒng)在應(yīng)用到不同領(lǐng)域的過程之中，共享數(shù)據(jù)便是由這些數(shù)據(jù)說行程的，所以嚴格要求數(shù)據(jù)的標準化，在制圖的過程中，滿足數(shù)字化地形圖，以此為前提之下，便可根據(jù)GIS 的要求將地理信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)庫制作出來[5]。與此同時，需要對數(shù)據(jù)生產(chǎn)的規(guī)模，以及質(zhì)量進行一定重視，并對其標準化進行嚴格的控制，GIS 在進行數(shù)據(jù)采集的過程當中，需要將數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)控制的出現(xiàn)的不合理、不嚴格進行有效的控制，并防止此類情況的發(fā)生，偽劣數(shù)據(jù)會影響到空間數(shù)據(jù)，需要將此類問題有效避免[6]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，低空航空攝影在應(yīng)急測繪、森林普查、衛(wèi)片執(zhí)法檢查、土地確權(quán)、村莊拆遷建筑核算、資源普查等諸多方面都將發(fā)揮出重要的作用。

4 結(jié)語

隨著航空器以及測量技術(shù)設(shè)備的不斷進步，航空攝影測量技術(shù)也在不斷的發(fā)發(fā)展革新，未來的測繪也將為人們的生產(chǎn)生活帶來便捷和實惠，航空攝影測量作為地理信息數(shù)據(jù)收集的重要手段，通過改善許多領(lǐng)域中豐富的地理空間信息度量，使每個用戶都可以高速便捷的應(yīng)用地理空間數(shù)據(jù)?；谶@些技術(shù)手段，測繪地理信息的應(yīng)用也將越來越廣泛，相信將會有越來越多的先進技術(shù)來促進中國經(jīng)濟，社會和城市發(fā)展，測繪也必將迎來更美好的明天。