航空攝影底片的數(shù)字化及管理

航空攝影測量是利用航空照（相）片研究確定地面物體的形狀，大小、性質(zhì)及其空間位置的一門技術(shù)，是現(xiàn)今大面積測制地形圖的主要方法。航空圖與傳統(tǒng)實測繪圖相比，最大的優(yōu)勢就是外業(yè)范圍大、外業(yè)作業(yè)快、外業(yè)人員少和成圖的精度高等。航攝照片是在高空飛機上利用航空攝影機拍攝地面上各種地物、地貌獲得圖像，最早用于軍事探查地形和軍情。后來隨著新技術(shù)的發(fā)展，測繪科學家發(fā)現(xiàn)可以借助照片上各影像與地面相應(yīng)點間的定位元素，利用各種繪制地圖軟件，可以在室內(nèi)實現(xiàn)繪制不同比例尺的地形圖。航空攝影技術(shù)的引入大大提高了外業(yè)測繪的時間，減少勞動的強度，增加了實測不能完成的測量范圍，成為一種值得推廣的獲得地圖數(shù)據(jù)的方式。航空攝影底片就是在大量的航空攝影測量中留下來的最基礎(chǔ)的資料。

為了滿足現(xiàn)代測繪成果管理的需要，充分發(fā)揮歷史航空攝影測繪檔案的科學價值，從2004年，安徽省測繪檔案資料館已開始掃描數(shù)字化歷史航空攝影測繪檔案。近二十年，安徽省測繪檔案資料館對歷史遺留下來的所有航空攝影圖片進行歸檔分類，分級別、分精度的要求整理，并數(shù)字化。已經(jīng)完成了航空攝影資料的數(shù)字化、并建設(shè)了安徽省測繪檔案信息化綜合管理服務(wù)平臺，保證了測繪檔案資料的安全完整，大大提高了測繪保障能力。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的快速增長，農(nóng)村人口相應(yīng)減少，房屋拆遷、農(nóng)村土地整改等問題的出現(xiàn)，這些歷史測繪檔案資料越來越珍貴，隨著鄉(xiāng)村振興的發(fā)展，對歷史資料的需求也越來越多，近幾年，來安徽省測繪檔案資料室調(diào)取歷史航空攝影測繪檔案越發(fā)頻繁，數(shù)字化航空攝影圖的實現(xiàn)，大大提高了使用范圍和使用頻率。

航空攝影底片的形成和數(shù)字化

航空攝影底片的形成

航空攝影底片的形成并沒有直接用飛機拍攝下來那么簡單，需要幾個步驟：第一步是根據(jù)使用者所需要的成果圖來擬定航空拍攝任務(wù)，有測圖人員和拍攝人員共同商議拍攝實施過程，先找最新的數(shù)據(jù)精確的地形圖作為航拍的設(shè)計底圖，才能保證航拍制定的計劃可靠。第二步是根據(jù)需要拍攝地區(qū)的地形位置和地貌，考慮以最低的成本、最短的成圖周期和最好的測繪成圖精度（滿足客戶需求的精度要求）的情況下，進行拍攝，拍攝時需要選擇客戶需求的航拍比例尺。

航空攝影底片的攝影質(zhì)量應(yīng)達到以下要求：首先影像需要色調(diào)柔和清晰、目標層次分明；其次要能辨認出客戶需求的細小地物和地貌，能在室內(nèi)軟件上清晰的進行模型立體再現(xiàn)；再次雙片上重疊度要符合航攝影像規(guī)范要求，能都達到在室內(nèi)判讀時的最低要求。大量的底片還需要進行編號進行儲存，要求按航線前進方向進行編制底片號碼方向，每卷底片需要標注相同的注記，這樣才好區(qū)分不同卷，對于不同的比例尺要求的底片也設(shè)置不同的注記，讓存儲者和使用者更容易去區(qū)分。

數(shù)字化測繪技術(shù)

科技發(fā)展給各行各業(yè)帶來飛速的發(fā)展，測繪方法也隨著發(fā)生變化，從傳統(tǒng)的光學機械式儀器測繪到數(shù)字化測繪儀器，從傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖到現(xiàn)在的數(shù)字化地圖。提高了測量效率，縮短了測繪時長，減少了工作強度。隨著三維激光掃描儀、數(shù)字化儀的出現(xiàn)，對于傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖、航空攝影底片等歷史測繪資料的保存、管理也帶來的新的保存方法。歷史資料可以進行數(shù)字化保存，并可以提高歷史資料的使用率。

歷史航空攝影測繪檔案的數(shù)字化

隨著客戶數(shù)量的需求、航空底片不易保存和紙質(zhì)版翻找費時費力等特點，航空攝影測繪檔案的數(shù)字化是勢在必行。歷史航空攝影測繪檔案的數(shù)字化包含航攝底片數(shù)字化、航攝文檔數(shù)字化、掃描成果質(zhì)量檢查、元數(shù)據(jù)制作、掃描成果備份，五部分主要工作。2004年安徽省測繪檔案資料館采購了一臺UltraScan5000掃描儀，實現(xiàn)了航空攝影底片的掃描數(shù)字化。航攝文檔用普通掃描儀就可以實現(xiàn)數(shù)字化。

航攝底片數(shù)字化

航攝底片掃描數(shù)字化不同于一般圖紙的掃描，不僅需要保證掃描的精度，還要盡可能地保留航攝底片所具有的層次。掃描分辨率根據(jù)航攝比例尺，為中小比例尺的航空攝影底片，掃描影像的地面分辨率一般優(yōu)于1m；為大比例尺的航空攝影底片，像元地面分辨率應(yīng)優(yōu)于0.2m。公式Rs=，其中：Rs代表影像掃描分辨率，Rg代表像元地面分辨率，Mp為航攝比例尺分母。

UltraScan5000掃描儀采用的是6K線針CCD相機，彩色掃描一次通過。灰度復原高達3.4D，對質(zhì)量較差的航空影像有很強的改善能力。采用了美國的技術(shù)專利——自動在線檢校技術(shù)，掃描與檢校同時進行，確保影像有較高的精度，掃描分辨率用像素大小來衡量，從5～500μm無級可調(diào)。具有雙光源設(shè)計，既能掃正片又能掃描負片。幾何精度高達±1～2μm，光學分辨率高達5μm。掃描速度分為最快、快速、標準速度、慢速等4級，23cm×23cm航拍底片以最快速度掃描，所需時間黑白片約為6min，彩色片約為8min。

安徽省測繪檔案資料館航攝底片的航攝比例尺大部分為1：20000到1：35000之間，航攝時間在1970年至2008年之間，此航空攝影資料主要用于基礎(chǔ)測繪1：1萬地形圖生產(chǎn)。90年代十六地市航攝底片的航攝比例尺為1：17000或1：4000，此航空攝影資料主要用于90年代十六地市主城區(qū)的大比例尺地形圖生產(chǎn)。航攝底片的掃描幅寬為21cm×21cm至25cm×25cm之間，圖像分辨率為1000像素至1300像素之間。

安徽省測繪檔案資料館利用UltraScan5000掃描儀將庫存的近十萬片航空影像底片全部掃描完成， 并依據(jù)指定的文件格式和存儲要求進行組織整理，以滿足對航空影像底片提供、管理、檢索、分發(fā)和使用的需要。

航攝文檔數(shù)字化

航攝文檔數(shù)字化是將已歸檔的所有歷史航空攝影紙質(zhì)文檔（如關(guān)于申請航空攝影的報告、航空攝影合同、航攝底片檢查記錄本、航攝底片壓平質(zhì)量檢測報告、軍區(qū)司令部函、航攝鑒定表、航攝相機參數(shù)、航攝內(nèi)方位元素表、航空攝影驗收報告、航攝資料移交書、航片接合表、相片索引圖、鄰航報表等）逐攝區(qū)、逐卷的借閱出來，用普通掃描儀進行掃描，紙質(zhì)文字文稿采用200dpi，圖形圖片則用300dpi，并依據(jù)指定的文件格式和存儲要求進行組織整理，以滿足對航攝文檔資料提供、管理、檢索、分發(fā)和使用的需要。掃描結(jié)束后，將每份檔案按卷內(nèi)目錄放回原來的檔案盒內(nèi)，確保檔案無丟失，然后歸還檔案，放回到庫房的原位置。

掃描成果質(zhì)量檢查

航空攝影底片的掃描成果每一片需打開檢查，保證其反差適中、色調(diào)飽和、框標清晰、影像灰度直方圖的灰度值在0-255灰度級之間連續(xù)，并整體呈正態(tài)分布，直方圖底部接近兩端。

掃描后的航攝文檔成果，需檢查每頁文檔掃描內(nèi)容是否完整，有無丟漏頁碼然后使用AdobeAcrobat軟件進行結(jié)構(gòu)化組織，形成PDF格式的數(shù)字航攝文檔。

航片元數(shù)據(jù)制作

航空攝影底片的掃描成果又稱航空攝影底片影像成果，簡稱“航片”。航片元數(shù)據(jù)是航空攝影底片影像成果的描述性數(shù)據(jù)，它包含航空攝影底片的空間信息和屬性信息，航片元數(shù)據(jù)格式為SHP格式。

獲取航空攝影底片影像成果的空間信息，必須實現(xiàn)每片影像中心點的概略定位。航攝底片影像中心點的概略定位方法：利用現(xiàn)有全省覆蓋、滿足1：10000精度要求的正射影像成果，結(jié)合部分高清數(shù)碼航攝影像成果，采用逐測區(qū)、逐航帶，目測單片中心位置定位，標示定位點后進行屬性信息采集填充?？臻g信息坐標系：采用2000國家大地坐標系經(jīng)緯度。

實現(xiàn)安徽省測繪檔案信息化綜合管理服務(wù)平臺管理航片成果，必須將航攝文檔內(nèi)的有用信息采集出來，作為元數(shù)據(jù)的屬性信息。屬性信息字段項：片號、分區(qū)編號、航線號、攝區(qū)代碼、攝區(qū)名稱、航攝比例尺、航攝時間、航攝儀類型、航攝儀編號、航線號、影像類型、濾光鏡值、像元數(shù)、像元大小、相機焦距、相機主點X0、相機主點Y0、框標坐標X1、框標坐標Y1、框標坐標X2、框標坐標Y2、框標坐標X3、框標坐標Y3、框標坐標X4、框標坐標Y4、框標坐標X5、框標坐標Y5、框標坐標X6、框標坐標Y6、框標坐標X7、框標坐標Y7、框標坐標X8、框標坐標Y8、攝區(qū)面積、航攝單位、絕對航高、地面分辨率、質(zhì)量問題、缺陷程度、像幅寬度、鏡筒編號。

掃描成果存檔

將數(shù)字化的航空攝影底片影像成果、航攝文檔成果按攝區(qū)分包整理、備份到大硬盤內(nèi)，并且要確保同一攝區(qū)成果備份到不同的大硬盤內(nèi)，做好測繪成果同類介質(zhì)一式兩份的備份原則。在相應(yīng)的備份介質(zhì)上做好硬盤封面及硬盤管理臺賬，以便查找和管理。

航空攝影測繪檔案的入庫

安徽省測繪檔案信息化綜合管理服務(wù)平臺實現(xiàn)了各類測繪成果資料的管理工作。安徽省測繪檔案信息化綜合管理服務(wù)平臺有檔案數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、資源目錄管理系統(tǒng)、資源目錄服務(wù)系統(tǒng)、測繪成果分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)四個子系統(tǒng)。

入庫前的數(shù)據(jù)準備

將數(shù)字化好的航空攝影底片數(shù)據(jù)，分攝區(qū)放入指定的涉密局域網(wǎng)服務(wù)器空間（檔案資料實體數(shù)據(jù)＼航片）內(nèi)。航片元數(shù)據(jù)制作、檢查好。

航片數(shù)據(jù)入庫

進入檔案數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成航片數(shù)據(jù)的入庫。

目前12102皖中南攝區(qū)19358片的航片數(shù)據(jù)、12079皖北攝區(qū)9013片的航片數(shù)據(jù)、0816皖北攝區(qū)5280片的航片數(shù)據(jù)已完成入庫和目錄發(fā)布，資源目錄管理系統(tǒng)、資源目錄服務(wù)系統(tǒng)、測繪成果分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)都可以查詢到航片數(shù)據(jù)，并且能在線下載航片數(shù)據(jù)。

安徽省測繪檔案信息化綜合管理服務(wù)平臺將航空攝影測繪檔案有效管理起來，不需要進檔案庫房，直接在線就可以查詢到客戶需要的哪個年份，哪個地方，多大分辨率，多大航攝比例尺的航片，大大縮短了人們使用紙質(zhì)底片的工作時間，減少了工作強度，提高了工作效率。每次客戶提出使用要求后，在線管理人員檢查客戶手續(xù)齊全后，就可以直接下載航片數(shù)據(jù)到本地計算機，打印出紙質(zhì)成果，經(jīng)測繪成果分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)分發(fā)，就可以提供給客戶航空攝影底片的數(shù)字版或者打印的紙質(zhì)版，方便客戶使用，值得在國內(nèi)推廣使用。