航空摄影测量范文

导语：如何才能写好一篇航空摄影测量，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：航空;摄影;测量

1. 航空摄影测量的基本该概念及种类

航空摄影测量指的是“在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业”。航空摄影测量单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，立体测图的基本原理是投影过程的几何反转。利用航空摄影测量技术可以快速获得道路阻断、河流阻塞、城镇的损坏和重要基础设施的破坏情况，为抗震救灾决策指挥提供依据。也可以在城镇规划中提供数据依据。航空摄影测量的作业分外业和内业。外业包括：像片控制点联测，像片控制点一般是航摄前在地面上布设的标志点，也可选用像片上明显地物点（如道路交叉点等），用测角交会、等外水准、测距导线、高程导线等普通测量方法测定其高程和平面坐标。综合法测图。内业包括：加密测图控制点，以外业像片控制点为基础，一般用空中三角测量加密方法，推求测图需要的控制点、检查其平面坐标和高程。

2. 解析空中三角测量

在精密立体坐标量测仪或解析测图仪上，立体量测加密点及框标在左右像片上的坐标。当作业人员通过观测系统使左右眼分别观察左片和右片，则可看到重建的立体光学模型。其他建立立体视觉的方法，包括：互补色法，偏振光立体眼镜法;液晶立体眼镜法等。

2.1 内定向、相对定向和绝对定向

内定向是指“根据量测的像片四角框标坐标和相应的摄影机检定植，恢复像片与摄影机的相关位置，即确定像点在像框标坐标系中的坐标”。在立体测图仪上的内定向，是通过严格的装片来实现的，即使用对点器（―种精巧的放大镜），分别地将涤纶像片上的框标精确对准承片盘上的相应框标。从而就实现了恢复像片内方位元素.对于解析测图仪，则只需将像片的基线大致平行于仪器的X 轴.像片的内定向，是通过精确量测像片的四角框标，利用严密的解析公式计算求解，同时进行像片的变形改正。

相对定向是指“恢复摄影瞬间立体像对内左右像片之间的相对空间方位”。确定两个像片的相对空间方位需要五 个参数.相对定向的数学关系通常用同名光线共面条件表示，即左右摄影中心至地面点的两条光线共面。相对定向至少需量测六个定向点，利用最小二乘法平差解算。对于模拟型立体测图仪，包括机助测图系统，立体像片对的相对定向，是通过左右像片车架的空间运动来实现的，以便消除立体模型内各点的上下视差，从而实现恢复立体像对左右片在摄影瞬间的相对空间方位。

绝对定向是指“确定立体模型或由多个立体模型构成的区域的绝对方位，也就是确定立体模型或区域相对地面的关系”。绝对定向参数为七个。传统的模拟立体测图仪绝对定向，通常分成高程置平和平面对点两个步骤来完成的.立体模型的绝对定向，通常需要六个已知平高定向点，至少应有四个平高点。解析测图仪和机助测图系统，立体模型的绝对定向，是按三维正形变换算法，利用最小二乘法进行平差解算的。

2.2 区域平差和联合平差

区域平差也称“区域空中三角测量”，俗称“电算加密”，是“对整个区域网进行绝对定向和误差配赋”。区域平差目前一般采用独立模型法或光线束法。独立模型法是以单个立体模型为单元，而光线束法则以单张像片为单元。联合平差是指“摄影测量数据与非摄影测量数据的整体联立解算”。联合平差指“带辅助数据的解析空中三角测量”。辅助数据系指大地测量观测数据，例如地面距离、水平角、方位角，像片外方位元素，湖面点等高等条件。目前，联合平差主要是指，摄影测量数据与机载GPS 精确定位数据的同时整体解算。这是解析空中三角测量的一项重要进展，可以实现少地控或无地控空中三角测量。

3. 数据采集―测图

3.1地物采集

作业人员在完成立体模型的绝对定向后，需经专职质量检查人员联机检查，确认精度符合要求后，方可进行地物采集。应参照外业调绘片，在立体模型上仔细辨认，分类进行测绘.对于数字化测图，应按统一的地物编码系统分类进行采集，并且分层进行存储。同时采集的数据还应加上地物属性，以方便于同GIS 建立接口。为了便于在采集和编辑中明显地区分不同的地物，各种现状地物通常赋予相应的颜色。

3.2 地貌采集

在传统的模拟测图中，包括机助测图中，地貌采集是由等高线描绘和注记高程点两个部分组成的。等高线的基本等高距，应按规范根据成图比例尺、地形类别及用图需要选定;计曲线则取基本等高距，即首曲线的5 的倍数。高程注记点，一般选在明显地物点和地形点上，依据地形类别及地物点和地形点的多少，其密度规范规定图上每10cm×10cm 为5・20 个点。在解析测图仪上，地貌测绘可以有多种选择方式，除按等高线和高程注记点外，还可采用按程序控制的矩形格网或断面方式采集地形点。

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关键词：航空；技术；摄影；进步

中图分类号：P231 文献标识码：B

在航空摄影测量技术的应用中，如果技术分类不同，具体的操作就会有所区别，要根据不同分类来开展技术。在应用中要完成地形技术测量任务还要完成非地形技术测量任务，两种测量方式上的不同，造成测量的价值不同，两种测量都为各领域的发展做出了贡献。在航空摄影测量中要掌握具体的要点，根据不同的作业方式来开展技术、应用技术。

一、航空摄影测量技术的分类

（一）按摄影的位置分。在航空摄影测量技术的分类中，按摄影位置进行分类，包括航天摄影测量技术、航空摄影测量技术和地面摄影测量技术。其中航空摄影测量技术通过航天摄影来完成整体测量，要根据具体的测量对象进行不同的研究。航天测量的测量距离相对更远，技术水平也更难达到标准，对摄影及测量人员的要求也更严格，并且环境造成的干扰对摄影的影响也更大。工作人员需要更精细的测量，并对地形进行精准的勘测，来保证摄影测量技术符合测量和勘测的规定。航空摄影测量技术是指在空中进行摄影并根据比例尺对具体的距离进行计算的过程，航空摄影测量一般是在飞机上。而地面摄影测量技术一般需要对摄影进行处理，使形状、大小等综合数据达到预期的效果，通过采用地面测摄影测量技术使很多难以测量、难以勘测、难以计算的地形得到勘测，很多大坝和地形复杂铁路的测量就采用地面摄影测量技术，它攻克了地形勘测带来的危险，为地域勘测服务。目前有很多领域把三种技术结合在一起，达到了为摄影测量和勘测服务的目的。

（二）按研究对象分。在航空摄影测量技术的分类中按研究对象可分为地形摄影测量技术和非地形摄影测量技术。地形测量是指对地形图的测绘过程，通过对地表和地形在水平面的投影中显现的数据，把数据按比例尺进行缩放来实现摄影和测量的目地。地形的测量一般采用航空摄影测量技术，在飞机上就可以拍摄和掌握各种测量数据，实现数据和图像的高标准。非地形测量不以地形测量为目的，而是通过对各种指标的精确测量使理论知识更加丰富，它为生物领域、军事领域、建筑领域、矿山工程领域、文物领域的发展提供更多的理论基础，使各领域的技术得到发展，并通过摄影和测量使这些领域得到实际的发展，使非地形测量应用到这些领域中，取得更长远和丰富的发展。在技术的开展中要加大对地形测量各指标的准确计算，通过空中作业促进地形的发展，要加强对理论和技术的良好学习和理解使非地形测量技术为各领域服务。

（三）按处理方法分。在航空摄影测量技术的分类中按处理方法可分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。模拟摄影测量通过模拟测量的方式，使测量达到最真实的效果，同时减少了使用过程中的出错率，用模拟的方式实现了对实际的掌控能力，使技术取得最好的实用效果。解析摄影测量是指通过对形状、大小、和数据进行解析达到对综合数据的了解，使出现的问题和错误得到改善，并增加对具体内容的了解，让数据达到还原效果，增加图像的准确率，并通过分析和应用提供最真实的影像和数据，更好的为地形摄影和非地形摄影的发展服务。数字摄影测量使测量的结果更接近于对数字的掌控，通过对数字摄影的掌握加强测量的数字化能力，通过对数字及影像的综合处理达到理论和实际的有效结合，使摄影测量达到数字化和科学化，使数据更加准确，更加接近测量的实际。在航空摄影测量技术的发展中要把模拟、解析、和数据测量技术更好的结合在一起，使处理效果更加精准，使摄影和测量更加准确，带动整体技术的发展。

二、航空摄影测量技术的任务

（一）地形测量。地形测量指加强对地形图的了解，通过对地表和地形在水平面投影来掌握数据，按比例尺进行准确的缩放，以此达到测量的目的。在测量中第一点要掌握具体的数据和具体的图像，按照比例尺来还原真实的指标，要建立专题的图片，对各种地图要进行了解，掌握各种硬件条件，要了解具体的摄影影像，对各种图形要分类型掌握。第二点，要建立相关的数据库，通过对数据的掌握，通过对数据的分类、筛选和汇总来了解各种数据的不同，了解测量的变化，使数据可以互相参考、互相借鉴，达到为测量服务的效果，达到测量的数字化。数据库的内容要系统化，方便管理人员查阅和掌控。第三点，针对掌握的地理信息数据和土地的相关数据要建立测量的基础数据，完成对整体数据的测量，并把图像的效果进行还原。在测量中要对数据测量工作进行合理的分工，工作人员要明确自己的任务，确保数据和图像能够符合标准，并起到辅助测量的作用，做到相互统一，相互统筹发展。使地形测量的发展更具先进性和合理性，取得更深层次的进步。

（二）非地形测量。在非地形测量中不以地形测量为目的，而是通过对各种指标的测量促使理论知识更加丰富，达到为各种领域服务的目的。非地形测量的发展促进了生物领域的发展，使生物医学领域可以通过对地形的利用，取得更多的生物医学资源，带动更长领域发展。同时也有利于公安机关侦破案件，通过对非地形的勘测，了解罪犯的藏身之处，和犯罪窝藏点，使案件得到侦破。在文物和建筑领域也得到了发展，很多文物就存放在复杂的领域内，通过测量可以找到它们的位置，开垦出更多的古文物。非地形测量也有利于军事侦查，通过非地形测量检查各军事地点，保证军事地域内没有军火和其它领域的军事人员，如果发生战争可以防止其它地域的人在我国领域建立防空识别区或窝藏军火，避免对国家的安全造成不必要威胁。通过非地形勘测，很多矿物工程也得到发展，通过对地域合理的开发，实现各领域的稳固发展，为国家的各项事业服务。

三、航空摄影测量的要点和作业方式应用

（一）航摄准确，航摄设计合理。在航空摄影测量中要对航摄进行精准的计算，促使其它指标合理发展，并且要加强对航摄的设计。作业方式要通过找准目标和进行合理角度的拍摄实现精准化计算。拍摄过程一定要符合实际，通过合理的比例来还原数据和图像，要加入大比例尺的数字图，提高航摄的精度要素，提高航高、比例尺、焦距和影像质量，通过上述要素加深设计的合理性。还原的方式一定要合理，数据和图像设计也要有根据，要根据具体影像来开展数据和图像设计，测量不要局限在绘画图上，需要信息性的影像图件。要用科学的方式和科学的设计达到预期标准，实现测量的目的，实现测量的高标准，使作业方式合理的完成。

（二）空中采集准确，数据处理合理。在航空摄影测量中要对控制采集的数据和图像进行准确的处理，采集过程要正确，作业方式要符合标准，通过找准正确的距离和采用正确的拍摄方式，使效果更真实、更具准确性。拍摄人员也要掌握合理的拍摄方法，针对不同的高度，拍摄的方法也要有所不同。同时对数据的处理也要合理，要经过科学的研究和科研人员的重复计算，实现对不同数据的合理分析和比较，使航空摄影测量任务完美的完成。要在飞机上安装摄影仪，对地面垂直拍摄，获取相片或影像，使数据采集向自动化和数字化方向发展。数据处理过程中用绘制比例尺进行空中测量，用模拟法和解析法测绘，使精度和质量达到高标准。要用正确的采集方式取得最优异的内容，并通过科学的数据处理，达到整体测量的准确性。

（三）质量检查准确，成果提交合理。在航摄摄影测量的最后阶段要对质量进行高标准的检查，对整体的过程进行准确核实和分析，达到整体质量的准确性，在最后的检查中一定要严把质量关。针对作业方式要加强各步骤的联系，区别各步骤的不同，对内容进行整体计算，并对结果进行重复的分析，使结果符合真实的效果。要对数字精度、数据完整性和准确性进行检查，检查的单位是质量检查机构，对检查和验收工作要合乎规定，以合同为根据。在检查合格后进行相应的验收工作，当检查资料不合格时验收单位可以拒绝验收。当核实无异议后要把成果提交给相关部门，提交过程中要把内容标记的详细些，确保相关部门能够根据数据开展以后的工作，作业方式也要列出相关数据和相关表格，使内容清晰易懂。

结语

在航空摄影测量技术的不断发展中，为其它领域的发展做出了突出的贡献。它的广泛应用带动了技术的整体发展，也使勘测技术得到了应用。通过对地形和非地形的测量，使航空摄影测量技术与先进的生产力联系在一起，促进了矿工业、建筑业和农业的发展，为更多领域的发展指明了方向。

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关键词：数码航摄仪 位移补偿 控制点 影像

中图分类号：P23 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0037-04

自2000年第一台真正意义上的数码航摄相机并投入使用以来，数码航空摄影测量一直在争议中不断发展。经过10多年的发展至今，数码航摄摄影已基本取代了传统光学胶片航空摄影[1]。在此期间受限于CCD尺寸、存储设备、数据传输速率、计算机技术和光学镜头工艺水平等等技术限制，为获取更高的航空摄影效率和精度，不得不使用额外的设计，由此衍生了多种多样的数码航摄仪。

按照成像方式一般可以将数码航摄仪分为单一大面阵，多镜头、多CCD合成大幅面框幅式和线阵推扫式几大类[2]。很难用一个统一的标准去衡量这些数码航摄仪的优劣，他们各有特点，适用于不同的领域。

本文介绍的以色列VisionMap公司设计生产的A3数码航空摄影测量系统是比较特殊一种。这种数码航摄仪使用了多种尝试和创新，并取得了成功。本文主要介绍并分析了A3数码航空摄影测量系统的一些原理和技术。

1 A3数码航空摄影测量系统的组成和特点

A3数码航空摄影测量系统是一整套不可分割航空数码系统，主要包括空中和地面两大部分。空中设备主要有：航摄仪、控制存储设备、飞行导航管理系统（图1）。

地面数据后处理系统（图2）由后处理软件和硬件组成，主要功能包括：飞行设计、数据下载、数据准备、和数据处理。可自动完成空中三角测量并生成DSM、DOM、倾斜影像、拼合后常规大幅面立体模型等产品。

整套A3数码航空摄影测量系统的特点。

（1）影像获取非常高效，是同类数码航空摄影系统的2～4倍。

（2）一次飞行可同时获取垂直和倾斜影像。

（3）无需控制点和IMU设备就可获取高精度结果。

（4）全自动的空中三角测量、DTM、大面积正射影像成图及镶嵌。

（5）数据处理能力非常强大，可在2～5天时间内处理5000平方公里的影像数据。

2 A3数码航空摄影测量系统主要原理和技术方法

2.1 物理结构

它使用双量测数码相机刚性固定组合，垂直行方向摆动扫视拍摄（图3）。单个量测数码相机焦距300 mm。目前最新型号A3相机中单相机获取的影像（以下称子影像）幅面4006×2666像素，像素大小0.012 mm，摆动最大扫摄视场角104度（图4）。

2.2 扫视拍摄方式

单方向匀速摆动扫视拍摄后快速回摆，每台相机获取每秒可获取3～4幅子影像。

一个扫视周期内获单个相机最多可获取33幅子影像。

两台相机同时获取的子影像之间重叠度不少于2%，扫视方向上相邻子影像重叠度不少于15%（图4）。

单次摆动扫视后的的影像通过纠正后可合成幅面达62000pix×8000pix的大幅面中心投影影像（图5）。

2.3 覆盖能力

扫摄视场角104度，设航高H，理论上其单张大幅面影像覆盖宽度为：

2H×tan52=2.56H

即覆盖宽度为航高的2.56倍。

但是为保证正射影像的合理性，需要以传统光学胶片航摄相机旁向重叠25%（平地、村镇）和40%（山地、城区）情况下的地物投影差为界作为分类标准[3]，将获取的大幅面影像分为正射影像和倾斜影像两个部分（图6、图7）。

为保证正射影像区域的地物投影差满足要求并存在一定的重叠度，使用A3数码航摄仪拍摄时旁向重叠度在平地、村镇地区一般需要大于60%。在山地、城区执行航空摄影时为保证效果，其旁向重叠度应大于80%。

此时在相同飞行高度情况下A3数码航摄仪的航线间隔略优于其他数码航摄相机，但是考虑到A3数码航摄像机获取同样地面分辨率的影像时，其飞行高度一般是同类数码航摄相机的1.5～3倍，所以在获取同样地面分辨率情况下，其正射影像区域覆盖能力也是同类相机的1.5～3倍（表1、表2）。

2.4 无控制点获取高精度结果的原理和方法

A3数码航摄系统携带有双频GPS，可实时记录每张子影像的位置信息。通过地面基站或事后精密单点定位技术解算获取每张子影像的精确位置精度可达2～20 cm[4]。

扫摄时同一周期内获取的相邻子影像重叠度大于15%，相邻周期直接对子影像重叠度（航向方向上重叠度）大于56%，相邻航带旁向重叠度在60%以上，所以同一地物可出现大量的影像上，这些地物各自对应一组独立的子影像位置信息（图4、图8）。

通过大量重叠子影像，充分利用多目视觉[5]、多基线匹配技术[6]，对同一地物可获取大量匹配数据。构建三角网非常紧密，可同时获取大量的冗余结果，这些结果通过平差解算足以以一个较高的精度趋近真实值。（图9）。

在航向方向上相邻影像由于基线非常短，投影差很小，有助于提高匹配数量、匹配精度、定向精度进而提高平面精度[7]。

在相邻航带之间，由于旁向重叠度一般大于55%，可以同样可用于匹配、量测等作业。而相邻航带之间视场角很大，可充分利用基高比大的优点获得很好的高程精度和人工量测精度[5]（表3）。

正射影像和倾斜影像均参与匹配和平差，同一地物不同角度的数据均参与计算，可以有效验证精度的可靠性。

综合以上各种有利条件，通过光束法区域网平差和其自创的验证算法，A3数码航空摄影测量系统理论上可以在无控制点的情况下获取较高的精度。

2.5 拍摄过程中各种位移补偿方法

相比于传统数码航摄相机，A3数码航摄相机在拍摄过程中存在不仅在飞行方向上存在位移变化，在其摆动扫摄方向上也存在的位移，并且没有陀螺稳定座驾补偿飞机飞行过程中震动和姿态变化带来的位移。必须通过设计补偿以上各种位移。

A3数码航摄系统通过全局快门曝光模式缩短曝光时间，此模式下所有像素同时曝光，可以保证所有像素在曝光时刻精度的一致性。

基于加速度传感器和实时GPS的数据，通过编码器计算所需要补偿的参数，并通过此参数控制一个特殊的内置镜头组做微小的姿态变化，从而达到补偿各种位移和角度变化的目的。其补偿方式和消费级单反数码相机的光学稳定系统（俗称镜头防抖）相同，但VisionMap声称其合作的镜头和相机后备提供商（佳能公司）做了特殊的设计，使其性能比一般消费级的光学稳定系统好。

在实际的飞行中，通过获取的影像也表明这一方式可以有效补偿像素位移[8]（图10）。

3 数据后处理的能力和方式

数据下载后通过地面基站或精密单点定位技术计算每张子影像的高精度位置信息。以这些位置信息为基础进行匹配和区域网平差。

通过光束法区域网平差计算改正后合成大幅面影像的虚拟相机的自检校参数，并输出立体模型和纠正后的大幅面影像供立体测量使用。

评估精度并可生成DSM、DTM，同时可以计算、整理、生成并输出倾斜影像和正射影像。

在此过程中A3数码航摄相机分散的数据结构非常适合分布式作业，处理时间可以随着后处理硬件设备的数量和能力稳步提高[9]。

4 结语

A3数码航空摄影测量系统通过一系列巧妙的设计使其性能确实达到了其声称的标准。

在获取倾斜影像时，只能获取旁向方向上两个角度的倾斜影像，飞行方向上两个角度的倾斜度并不高，其应用有一定的限制但能满足大部分需要。

通过分析可以看出在获取地面分辨率低于10 cm时有很大优势，在获取优于5 cm影像时，其效率开始大幅下降。

当获取10～25 cm分辨率时，A3数码航空摄影测量系统效率是其他数码航摄相机的2～4倍。

当地面分辨率低于25 cm时，其飞行高度将大于7500 m。在此高度上执行航空摄影，对天气、能见度、飞行器的要求有了非常苛刻的要求，制约了其获取更低分辨率提高效率的能力。当对分辨率要求不高时，同类数码航摄相机可以通过提高飞行高度以达到相同地面覆盖效率。

虽然通过一系列的补偿装置有效减少了各种位移带来的影响，但是A3数码航摄相机300 mm的超长焦距，飞行时相对较高的高度，使其依然无法使用较慢的快门速度，对光照和能见度要求相对较高。

无控制点后处理方式和多基线、多目视觉的应用非常值得借鉴，将大幅提高作业效率和精度。

参考文献

[1] 张祖勋.数字摄影测量的发展与展望[J].地理信息世界，2004（3）.

[2] 韩磊，蒋旭惠.几款数字航摄相机的应用与比较[J].城市勘测，2006（5）.

[3] GIM International Magazine，Dr.Yuri Raizman，Flight Planning and Orthophotos.

[4] 张小红，刘经南，Rene Forsberg.基于精密单点定位技术的航空测量应用实践[J].武汉大学学报：信息科学版，2006（1）.

[5] 赵梅芳，沈邦兴，吴晓明，等.多目立体视觉在工业测量中的应用研究[J].计算机测量与控制，2003（11）.

[6] 张剑清，胡安文.多基线摄影测量前方交会方法及精度分析[J].武汉大学学报：信息科学版，2007（10）.

[7] 张永军，张勇.大重叠度影像的相对定向与前方交会精度分析[J].武汉大学学报：信息科学版，2005（2）.

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关键词：数字航空摄影；测量；

中图分类号：C35文献标识码： A

引言：随着陆地资源卫星、机载激光雷达、星载SAR等计算机技术、信息技术与测绘技术的快速发展，使航空摄影测量技术获取空间数据的方式从传统的野外测量单一方式发展成为内外业综合、以内业为主的数据采集方式，推动着航空摄影测量技术快速发展并取得巨大进步。特别是数字航空摄影测量技术，广泛应用于城市建筑、城市交通、考古、矿山测量、水利工程、工业测量、地质等各个领域，己经成为航空摄影测量领域的研究热点。本文将就数字航空摄影测量的发展、应用领域、数据处理关键技术以及技术难点进行相应的分析与总结。

1数字航空摄影测量的发展和应用领域

自21世纪初数字航空相机问世以来，ADS40推扫式数字航空摄影仪、DMC数字航空摄影仪、UCD航空摄影仪和SWDC数字航空摄影仪也不断涌现，再加上与近几年出现的C PS技术、数码扫描技术、惯导技术、激光扫描技术、雷达等高端精确技术的紧密融合，出现了诸如C PS辅助航空摄影测量、POS辅助航空摄影测量、L1DAR激光测高扫描系统、SAR合成孔径雷达成像系统等新型数字航空摄影测量技术。而且数字航空摄影测量应用领域非常广泛，包括地图数据更新、土地测量、资源环境管理、城市规划、专题制图、地质地理信息获取、农林业地理信息获取、城市建筑、水利工程、城市交通、考古、医疗、矿山测量、工业测量、生物、材料力学等。

2数字航空摄影测量数据处理关键技术

2. 1空中三角加密

应用VirtuoGoAAT + Pat-B自动空中三角加密模块，将数码航空像片作为空中二角加密的原始数据，应用Pat-B平差软件进行光束法区域网平差。通过内定向、公共连接点转刺、相对定向等航空摄影测量内业方法进行空中三角网构建，然后将航空摄影测量外业控制点成果与POS数据导入系统并按照严密的数字模型对其进行区域整体平差，从而得到优化后的外方位元素与加密点成果。将航空摄影测量外业分区作为航空摄影测量内业空中三角加密的基本单元，利用数字航空摄影测量系统采集像点坐标，应用解析空中三角平差程序解算大地坐标。值得注意的是，加密分区间参与大地定向的公共像控点必须同点号及同坐标值，即公共像控点必须是唯一的。另外，加密限差要按照测绘类国家标准GB7930-87 《1: 500 1: 1 0001: 2 000地形图航空摄影测量内业规范》的相关规定执行。加密分区间必须要接边，而且作业完成以后还要填写图历表，输出作业说明、加密点分布略图、加密点坐标、外业控制点分布略图、外业像控点坐标、检查点坐标、大地定向、接边点坐标以及检验报告等加密成果。

2. 2DOM(数字正射影像图)数据生产

1） DOM数据生产技术路线

本课题研究采用Virtuozo全数字摄影测量系统工作站制作1: 1 000 DOM。在Virtuozo全数字摄影测量系统工作站中，导入空中三角加密成果恢复测区并创建立体像，对生产区域DE M(即数字高程模刑)数据，利用特征点、特征线参与计算修改生成DEM。应用DE M数据对原始影像进行数字微分纠正(即直接应用计算机对数字影像进行逐个像元的微分纠正)，运用自动生成的镶嵌线对整个测区的模刑正射影像进行无缝拼接，完成DOM,并按照40 cm x 50 cm矩形图廓对DOM进行分幅裁切，最终完成DOM数据生产。

2) DEM生产

应用空中三角加密成果，自动创建测区立体模刑以及参数文件，生成核线影像(epipolar image) 。 DEM数据采集时，应用影像自动相关技术，生成DE M点或者视差曲线，并且在视差曲线编辑过程中保持合理的视差曲线间隔。DEM点或者视差曲线应该切准地面，从而真实地反映出地形态势。

3) DEM建立

根据加密点直接按照区域生成大范围区域DEM,并通过引入特征点、特征线及特征面等数据生成三角网，进行插值计算，最后按照2.5 m x2.5 m网格间距建立DEM。

4) DOM生产

应用DEM数据对原始影像进行数字微分纠正，按照分区对测区内影像以像元大小为0. 1 m进行双线性内插或者三次卷积内插法进行重采样，生成分区DOM，再利用自动生成的镶嵌线对整个测区的分区DOM进行无缝拼接，最终完成DOM。其中，在DOM接边过程中高大建筑物投影差产生的接边倒影，可以运用调换左右片生成正射影像进行贴补，从而实现高大建筑物的无缝接边。

5) DOM检查修补

对DOM进行检查，看看是否失真或者变形，特别是高大房屋、道路、桥梁，是否出现房屋重影、房角拉氏、桥梁扭曲变形、道路扭曲变形等现象。如果出现DOM失真或者变形，应该重新采集生成DEM、重新进行数字微分纠正，保证DOM无误。对于DOM出现的局部模糊或者重影情况，可以通过贴补纠正后的单区DOM进行修补。

6)影像匀色

为了保证镶嵌无缝拼接后的DOM色彩一致、均匀，针对航空摄影过程中所出现的色差问题，可以对生成的DOM进行单影像色彩调整或者多影像色彩均衡的色彩纠正。例如，可以选取几个具有代表性的图幅，对测区中代表不同地貌的影像图进行匀色，并分析匀色效果，调整出一幅符合整个航空摄影测区颜色信息的标准样图。再根据标准样图，对DOM进行全自动色彩调整平衡处理，确保最终的DOM整体色彩一致、均匀，即影像纹理清晰，影像层次感丰富，影像色彩真实，影像反差适中，影像色调饱满正常，不同影像的色彩过渡自然且色调一致。

7) DOM镶嵌

相邻的DOM在空间与几何形状上都要精确匹配。另外，要进行可视化检查，保证相邻DOM中的地面特征没有偏移。最后，要尽可能应用镶嵌线避开因高程特征导致的偏移与错位，并尽量保证地物的完整性。

8) DOM检查

首先，运用空中三角加密的保密点对DOM进行检查，当同名点的平面差异较大时，应对其原因进行查明，在必要时甚至要返工;其次，相邻DOM镶嵌处接边不得有明显的接边痕迹，不应该大于4个像素，对于满足接边精度要求的DOM进行无缝拼接，不满足的必须查明原因并对其进行修改;最后，DOM镶嵌前，也要检查相邻DOM镶嵌处的颜色，确保其颜色过渡自然，不能有明显的色差。

9）DOM分幅裁切

按照GB /7930-87分幅规则，对DOM采用40 cm x50 cm的规格进行分幅裁切，确定图幅4个图廓点坐标为裁切范围，每幅面积为0. 2 km2。

10) DOM质量控制

应用目视检查方法对DOM图面进行检查，确保图面清晰、色调均匀、反差适中;其次，要保证DOM没有重影、纹理断裂、模糊等现象，DOM应该连续完整、色彩一致平衡、灰度无明显不同;再次，DOM中的地物地貌真实，无噪声、扭曲变形等缺陷;最后，DOM无漏洞。

3数字航空摄影测量技术难题

目前，数字航空摄影测量技术己经相当成熟，特别是数码相机的快速发展，为数字航空摄影测量数字化发展提供了基础条件。但是数码相机镜头畸变差较大，内方位元素也无法直接量取，导致数码相机无法直接在航空摄影测量中应用。另外，数码相机的幅面较小，而且幅面多为矩形，导致数字航空摄影测量的外业控制与内业处理工作量都较大。因此，以上技术难题己经成为数字航空摄影测量的技术难题与研究热点，如何破解以上难题，使数码相机真正成为航空摄影仪，具有非常重要的意义。

结语：数字航空摄影测量技术虽然是一门相对年轻的技术，但是其逐渐取代传统航空摄影测量技术己经成为必然趋势。加强对数字航空摄影测量技术的进一步研究，破解数字航空摄影测量技术难题，必将推动我国航空摄影测量技术向数字化航空摄影测量时展。

参考文献：

[1]尹鹏飞,王双亭,王友,孟丽艳,陈萍. 浅论摄影测量的发展现状与趋势[J]. 影像技术,2014,05:55-56.

[2]李少峰,张建霞,刘保还. 数字摄影测量像点量测精度检测方法研究[J]. 测绘技术装备,2014,03:25-28.

[3]王宗辉. 航空摄影测量技术的应用研究[J]. 价值工程,2014,30:235-236.

[4]左志权,王柯,刘正军,彭向阳,谢小伟,王锐. 无人机多传感器数据几何后处理框架设计与质量控制[J]. 遥感信息,2014,05:32-36.

篇5

关键词：航空摄影测量数字高程模型正射影像航空摄影 立体像对

中图分类号： P2 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 技术路线

本文研究利用Virtuozo全数字摄影测量系统工作站进行1:1000数字正射影像图DOM的制作。在全数字摄影测量工作站中，导入空三成果恢复测区并创建立体像对，作业生产区域DEM数据，并用特征点、线参与计算修改生成DEM。利用DEM数据对原始影像进行数字微分纠正，通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接，并最终完成数字正射影像图。最后按40cm×50cm矩形图廓对影像进行分幅裁切，形成DOM数据成果。

2 DEM生产

利用空三成果，自动建立测区立体模型及其参数文件，在此基础上生成核线影像。DEM数据采集时应采用影像自动相关技术，生成DEM点（或视差曲线）。采用视差曲线编辑过程时，视差曲线间隔要合理。视差曲线（或DEM点）必须切准地面,真实反映地形态势。

2.1 采集特征点、线、面

主要是针对一些在完成影像自动匹配比较困难的地区和部位，例如大片居民区、水域及高层建筑旁被黑影遮盖部分等所作出的处理，主要方法是量测出相应部位的特征点、线、面。

（1）单特征线：是指地形发生明显变化的地形变化线，量测时沿这些特征线以静态读点方式严格切准立体模型采集。遇树林等植被覆盖区，要尽量切准林间空地测读碎部点高程；（2）双特征线：是指依比例尺的陡坎、斜坡、堤、河流、公路、铁路等，为了保证影像纠正质量，对于带状构造物，例如公路、铁路、路堤、依比例尺双线堤，应按双特征线量测上端两侧堤顶和下端两侧堤脚线。对于弯曲线状地物，至少要采集弧线上的三条特征线，特征线不应出现交叉点；（3）对高架路、桥等制作DEM时，应在高架路、桥上边沿量测特征线，DEM点需编至高架路、桥面上，以保证纠正后的影像不变形和位移；（4）封闭型要素：对于面积大于100平方米的水库、池塘等静止水域内的DEM格网点高程应一致，流动水域的上下游DEM格网点高程应呈梯度下降，关系合理。（5）采用点编辑、面编辑相结合的方法，将DEM点修正到立体模型表面。按要求输出DEM数据。DEM的编辑必须结合地貌特征内插生成格网DEM（2.5米间距），检查DEM点与每个模型的吻合情况，对DEM点与模型不吻合的区域进行修测，使每个格网点都贴近地表。

采用显示等高线模式或显示等视差模式，在立体模型中对匹配结果进行检查、编辑。本项目中应注意对以下的情况下进行检查、编辑：

（1）影像的不连续、被遮盖及阴影等区域原因，检查匹配点是否切准地面；（2）建筑物、树林等部位，检查匹配点是否为地面点，而非物体表面上的点；（3）大面积平坦地区、沟渠及地形破碎区域，检查匹配点和等视差曲线是否真实表现地形；（4）大面积跨图幅的静水面，对涉及的模型均给定值，保证水面DEM高度保持一致；（5）高架桥、高架铁路、高架公路根据具体情况对其抬高或置平，保证DOM影像不变形。

2.3 建立DEM

根据加密点直接按区域生成大范围区域DEM，通过引入特征点、线、面等采集数据构三角网，进行插值计算，按2.5m×2.5m格网间距建立数字高程模型即DEM。

2.4DOM生产

利用DEM完成影像微分纠正，按照分区对测区内影像以像元大小为0.1m进行双线性内插或三次卷积内插法进行重采样，生成分区正射影像(DOM)。通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接。DOM接边中高大建筑物的投影差带来的接边倒影，可采用调换左右片生成正射影像进行贴补，使高层建筑物达到无缝接边，并最终完成数字正射影像图。

2.5 正射影像检查修补

检查所生成的正射影像是否失真、变形，尤其是房屋、桥梁和道路，是否有房角拉长、房屋重影、桥梁和道路扭曲变形等。若有此情况，则要重新采集生成DEM，重新纠正，确保影像无误。对正射影像上局部出现的模糊、重影现象，通过贴补纠正后的单模型正射影像进行修补。

2.6 影像匀色

为保证镶嵌后正射影像色彩一致、均匀，针对航摄过程中出现的色差，需对所生成的正射影像进行色彩纠正，包括单影像色彩调整与多影像色彩均衡。匀色标准：选取几个有代表性的图幅，对测区中代表不同地貌的几个影像图进行匀色，分析效果，调整出一幅符合整个测区颜色信息的标准样图。根据标准样图，对测区正射影像进行全自动色彩调整和平衡处理，确保最终DOM的整体色彩均匀一致。影像应色彩真实、影像纹理清晰、层次丰富、反差适中、色调饱满，色调正常，图幅与图幅之间色彩过渡自然、色调一致。

2.7 正射影像镶嵌

相邻的数字正射影像必须在空间和几何形状上都要精确的匹配。必须进行可视化的检查，以确保相邻的数字正射影像中地面特征没有偏移。还应该尽量利用镶嵌线避开由于高程特征引起的偏移和错位，同时应尽量保证地物的完整性。

2.8DOM检查

（1）利用空三加密的保密点对DOM进行检查，当同名点平面差异较大时应查明原因，必要时进行返工。（2）相邻DOM影像镶嵌处的接边限差以目视直接判读不得出现明显接边痕迹为主要原则，不应大于4个像素，对满足接边精度要求的影像进行无缝接边，对于接边超限的影像，须查明原因进行修改。（3）正射影像镶嵌前的接边检查，还需要检查相邻DOM影像镶嵌处的颜色，保证相邻DOM影像镶嵌后影像过渡自然，不得出现明显色差。

2.9 正射影像分幅裁切

按GB/7930-87的分幅规则,采用40cm×50cm规格进行分幅，确定图幅四个图廓点坐标为裁切范围，每幅面积为0.2 KM2。

2.10 正射影像质量控制

（1）采用目视检查的方法进行图面检查，保证正射影像图面清晰，反差适中，色调均匀。（2）正射影像图不得有重影，模糊或纹理断裂等现象，影像应连续完整，灰度无明显不同，色彩平衡一致。并保证相邻图幅间的影像色调基本一致。（3）正射影像上的地物地貌真实，无扭曲变形，无噪声等缺陷。（4）正射影像覆盖范围内的影像无漏洞。

3 结语

数字航空摄影测量是一门相对年轻的学科，它利用计算机替代“人眼”，使得数字摄影测量在理论和实践中都得到迅速发展,它将在三维可视化、GIS数据更新、数学近景摄影测量等方面得到广泛的应用与发展。它的发展使得胶片摄影被数字摄影所取代成为必然趋势，数字航空摄影测量系统的研究已成为当前航空遥感领域的研究热点和发展方向，新型数字航空摄影机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革 ,并把我国航空摄影测量技术推向数字航空摄影时代。

参考文献

篇6

关键词：航空摄影测量， Virtuozo，Jx4，输入，输出，正摄影像，符号库 ， 比较

Abstract: in recent years, aerial photogrammetry in all over the country in surveying and mapping unit flourished, to engage in aerial photogrammetry job assignments in the industry of the workers, Virtuozo and Jx4 is must master and use of software, this paper between both the characteristics of the simple comparison and explanation.

Keywords: aerial photogrammetry, Virtuozo, Jx4, input, output, is photography as symbol, library, more

中图分类号：P231 文献标识码：A文章编号：

Virtuozo与Jx4是国内公认的两套比较优秀的航测内业软件，在航测软件市场上始终占据着主导地位，随着航空摄影测量的不断发展，这两套软件也不断的更新、完善，并各自发展出了一些自身的特点。在科技不断进步，知识膨胀的今天，始终占据着市场的一定份额。通过几年的使用，对这两套软件各自的特点进行了比较，有几点不成熟的个人看法，与大家共同探讨。

一、操作界面的视觉效果

任何一种软件给人的第一印象就是它的操作界面，界面是否友好、操作是否方便，是评价该软件的重要的因素之一。在这方面Virtuozo显然更具优势，Virtuozo一改传统Jx4立体与矢量分两个显示器显示的做法，使用单显示器。这使立体量测显的更加简单。但这同时也产生了一个问题，那就是用Virtuozo测图时，若想扩大立体测图的视野，就必须缩小矢量的界面，若想使立体界面充满整个屏幕，就必须将矢量界面隐藏在下面，在操作过程中必须不断的在两个窗口之间进行切换。

二、定向建模型模块的细微差异

定向建模型是整个航测内业作业过程中极为重要的组成部分，它是整个作业的基础，决定着作业成果的质量、精度。它在操作步骤上是固定的，统一的。但在操作的过程中，Virtuozo可以很同步的观察到作业人员每一次操作的结果，而Jx4则需要在操作以后再进行计算才可以看到结果。虽然在最后的结果和几个操作步骤上是没有过大的差异的，但Virtuozo的操作界面显然让操作人员感觉更加舒适和方便。

三、数据输入输出的方式的差异

对于一种软件而言，数据输入输出的方式直接影响着它的工作速度，航测内业需要完成的主要工作就是对于三维数据的采集和编辑，所以，数据录入的速度直接决定着生产的效率。在这方面，Virtuozo中的使用鼠标及脚盘配合进行数据录入的方式，无疑是对传统的手轮脚盘录入方式的一次重大挑战，当然，在Jx4中也可以使用鼠标输入数据，但是其灵活程度远不如Virtuozo，基本不被作业人员采用。另一方面，在Virtuozo中，立体影像的界面中可以对套合在影像上的矢量进行节点及特性的编辑的功能以及显示的同步性，使作业人员在测图过程中对立体窗口的矢量的编辑，就像在矢量窗口一样方便、直观。然而在Jx4中，利用像素显示套合在立体上的矢量的方法使得立体窗口的矢量偶尔不能同步显示，以及在放大和缩小窗口时，矢量不能清晰显示，这一直都是在使用Jx4的过程中使作业人员很头痛的一个问题。

四、正射影像的生成及处理方法的差异

随着3S技术的不断发展和4D产品的普遍应用，正射影像越来越被人们所熟知，也越来越多的被应用在各个领域，正射影像的处理模块也成为航测内业软件中至关重要的组成部分, Virtuozo中提供了两种DEM的生成方式，一种方法是用编辑视差曲线的方式来编辑影像自动匹配生成的DEM，这种方法可以输出高精度的DEM及曲线。但采用这个DEM来纠正正射影像，效果不是很理想，经常发生影像的扭曲和变形。另一种方法是将在立体上采集的三维数据作为特征数据文件构TIN，用TIN来生成DEM,再采用这个DEM来纠正正射影像。这种方法作出的正射影像效果要比第一种方法好的多，但是没有采集三维数据的位置，若高差大就不能确保该位置正射影像的精度。

在旧的Jx4A中，也是采用传统的影像自动匹配的方法生成DEM，但是编辑该DEM的过程十分繁琐，且用该DEM纠正出来的正射影像效果与Virtuozo中第一种方法作出的正射影像基本相似。但在北京四维公司最近新开发的JX4C的版本中新增加了一个用TIN直接纠正正射影像的功能，有效的解决了上述问题。这种方法直接利用立体采集的三维数据构TIN，使得正射影像的制作过程更加方便、快捷。即保证了正射影像的精度，又大大的减少了正射影像中的扭曲变形问题，有效的提高了正射影像的制作速度和质量。

符号是地图中用于表示地物的特定的图形，不同的工程对其工程中符号的表示的要求都是有所差异的，根据不同的要求定制不同的符号库的功能是测绘类软件必不可少的组成部分。在这一方面Virtuozo与 Jx4都提供了较为开放的，可与操作用户进行交互的模块。Jx4对于符号库的编辑是通过对一系列的文件进行修改来完成的，系统中对于这些文件的格式，以及各类动作码都进行了详细的规定，操作人员只要按照这些规定来编辑这些文件，就可以更新系统对于符号形文件的索引，更改符号编码、性质、动作等等。关于形文件的定义，Jx4提供了一个模块，可以让用户定制或修改形定义文件，并纪录下用户按尺寸输入各类符号，在测图过程中按照用户在文件中定义的索引来调用这些形文件。

而Virtuozo中则是把符号库的编辑列入到操作界面的主菜单中，对于各类符号的形状、性质等都不再是一些数字的约定，而更多的演变成了文字的直接说明。大部分的编辑工作，用户只需在系统所列出的选项中进行选择就可以完成对符号库的编辑。这使符号库的编辑更加简单、易学，操作起来也更加直观。

结束语

篇7

关键词：无人机航空摄影测量三维模型精度验证

引言

无人机航空摄影测量因成本低、精度高、作业方式灵活等特点得到了广泛的应用。在我公司承担的某核电项目中，采用了无人机获取测区的DEM及DOM建立了三维电子沙盘，通过现场检查证明，电子沙盘平面精度可达到30cm以上，高程精度达到50cm以上，为工程前期阶段的规划、设计、土石方量的估算等工作提供重要的技术支持。

该核电厂位于广西壮族自治区防城港市港口区，厂址地处钦州湾盆地西北边缘，交通便利，北距省会南宁市约130km（直线距离），主要地貌为沿海丘陵和海湾滩涂。

2、无人机航空摄影

无人机航空摄影与传统航空摄影有较大区别，首先飞行高度低，影像分辨率高；其次机动性高，可随时随地执行航摄任务；但由于无人机重量轻速度慢受风力影响较大，而核电厂区长期3-4级风，加之厂区附近无合适起降场地，增加了本次航摄的难度。

2.1 无人机航空摄影测量的技术设计

2.1.1 航高设计

经计算当地面分辨率为0.15米时航高约为520米，考虑测区位于海边空风大且存在涡流现象，低空飞行时影响飞机姿态及摄影质量，故本次飞行的设计航高为480米。

2.1.2划分航摄分区

本次执行任务的无人机续航时间为1小时，航速33±5米/秒，航线间回头转弯约4分钟，起飞与降落需10分钟，有效飞行时间约40分钟，每架次可飞行面积约10km2，该区需2个架次飞行；鉴于地表高差起伏仅20-30米，远小于航高的三分之一，故只设一个航高区飞行即可。

2.1.3 航线设计

根据摄影区域地形情况、起飞场地情况以及摄影分辨率要求等要素，使用“微型无人机低空遥感系统”自带程序进行自动航线设计。共布设10条航线（如下图所示）。按照数字摄影测量新型解算理论（即多基线自动空三解算）要求，该区设计航向重叠75%―85%，旁向重叠45%―55%，旁向最少不小于25%。

图1航线规划图

当测区的风向与设计的航线成垂直方向时，为减小飞行过程的漂移问题，可调整航线方向。

3、无人机航空摄影测量的外业工作

3.1控制测量

3.1.1 加密控制点的布设

测区有三等GPS点6个，四等GPS点18个，其坐标系统为1980西安坐标系和WGS84坐标系，高程为1985国家高程基准。以上控制资料可作为本项目的基础控制资料。鉴于该区已有基本控制点成果，而该项目所必需的像片控制点测量只需达到图根点精度即可满足正射影像图制作要求，故该区可不再加密控制测量，可以从已有控制点上用快速静态GPS直接联测像片控制点。

照现代航测自动空三软件MAP-AT1.0+要求，一个作业区只需要五个像片控制点即可实现绝对定向。为了确保作业区的作业质量，拟布设不少于16个的像控点。以多余观测点参与平差，进一步提高空三解算精度。鉴于本测区的特殊地形情况及新的作业方法，为提高像片控制点捕捉精度，本测区在航摄前布设地面像控点标志。

3.1.2 控制点测量

采用GPS快速静态观测，其技术要求如下：

表2 GPS观测技术指标

对于GPS不能直接测量的点位，可用不多于三条边的双定向支导线引点观测。高程采用GPS拟合高程，起算高程点应多于三个，并使起算点分布于解算点。起算点高程等级不低于四等水准。

3.2 航飞作业

航摄时间尽量选择在中午11点―15点之间，减少高差阴影。阴天时可不受时间段限制。无人机飞行对近地区域气流反应灵敏，一般要求起飞和降落的地面风力1―2级为宜，但该区近海岸普遍风大且有乱流，故飞行时应充分考虑此因素，空中飞行时的风力最好小于4级（5.5米/秒）以保证航片的重叠度。空气能见度的好坏，直接影响影像质量，当空气能见较差时，应压低航高或增加感光度以保证影像质量。实际航摄影像覆盖，航向应超出范围外一条基线，旁向超出范围线不少于像幅的15%，像片航向重叠不小于60%，旁向重叠不小于30%；旋偏角一般不大于10º，在确保不影响解算质量前提下，个别旋偏角最大不超过15º。

4、无人机航空摄影测量的内业处理

无人机航摄数据处理，应用现代航测自动空三软件MAP-AT1.0+”进行自动空三加密，输入相机参数、POS数据、外控点成果及原始像片数据，输出空三加密成果及像控点残差成果。使用“现代航测自动空三软件MAP-AT1.0+”的MAP-DEM功能，利用空三加密成果，自动匹配解算生成整个测区的DEM。

使用“现代航测自动空三软件MAP-AT1.0+”的MAP-DOM功能，利用DEM成果及预处理后的影像，批量生成整个测区的DOM成果。生成后的DOM经过检查、编辑、接缝处理和色彩处理，其地物判读分辨率精度执行1：1000比例尺地形图有关指标要求。

将最终处理好的DOM和DEM在ArcGlobal软件中进行叠加，在加上注记信息，即可建立三维电子沙盘，如下图：

图2某核电厂电子沙盘

5、结论

无人机低空摄影测量系统具有实时性、低成本等技术优势，其所获得的高分辨率遥感数据可应用于多种领域，以快捷便利的方式获取野外影像数据，减轻野外作业劳动强度，提高生产效率。采用了无人机获取测区的DEM及DOM建立了三维电子沙盘，为核电工程前期阶段的规划、设计、土石方量的估算等工作提供重要的技术支持。

参考文献：

[1] 尹金宽．无人机低空数字摄影测量系统及其在道路工程中的应用[D]，硕士学位论文，2007年5月

[2] 郑团结，王小平，唐剑．无人机数字摄影测量系统的设计和应用，计算机测量与控制[J]，2006年5月

篇8

关键词 数字高程模型；流程；征点线采集

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0133-01

1 数字高程模型（DEM）概念及应用

数字高程模型（digital elevation model，DEM）是在一定范围内通过规则格网点描述地面高程信息的数据集，用于反映区域地貌形态的空间分布。数字高程模型是国家基础地理信息数字成果的主要组成部分。在实际生产中，DEM可以用来计算土方量，坡度，坡向，绘制坡度图，晕渲图等。在通信领域，可以用于蜂窝基站的分析。

2 航空摄影测量法采集DEM设备状况

DEM的采集有航空摄影测量法，空间传感器法，地形图扫描矢量化法，野外采集法等。其中，航空摄影测量法是最常见的一种方法，具有效率高，劳动强度低等优点，它主要是通过全数字摄影测量工作站来进行，主要有JX4-C全数字摄影测量工作站，Virtuo Zo NT全数字摄影测量工作站，MapMatrix多源空间信息综合处理平台等。

3 数字高程模型的生产工艺流程

1）资料准备。主要有航空摄影像片，空三加密结果，外业控制点成果，技术设计书等。

2）像对定向。顺序为内定向，相对定向，核线重采样，绝对定向。内定向限差≤0.01 mm，相对定向≤0.005 mm，平面坐标≤0.0002 Mm，高程定向≤0.3 m。数字高程模型的格网尺寸根据比例尺选择，通常1：500至1：2000的格网尺寸不应大于0.001M图（M图为成图比例尺分母），1：5000至1：10万不大于0.0005M图。

3）特征点线采集。以1：10000地形图黄土地貌为例，数据采集时应特别注意塬、梁、峁的特征，其上比较平坦，以散点表示；边缘地貌特征比较明显，采集塬、梁、峁边缘线配合散点表示，采集应确保准确反映地貌形态。明显的地形特征线如山谷线，山脊线，断裂线，尽量用折线方式采集，数据点过密的话会增加不必要的存储量，影响数据的提取和处理，测池塘一般以塘坎内边沿采集，塘坎线与水边线投影较大，可以明显分开时，水边线采集时第一点要测准，保持水边线高程一致。碎步点选在地形特征点上，如路交叉口，坎顶，坎底，鞍部，山顶，池塘边，河边等，河流、水渠的采集应按从下游向上游的方向进行采集。采集依比例的双线时，应注意两岸水涯线的深度保持一致。采集道路时必须切准，保证道路边线的高程精度，防止道路飞离地表。路堤、路堑、陡坎采集断裂线，但应测注碎部点，以反映地形变化。进行地物取舍时，要注意像对之间的接边。路堤和路堑采集时，一定要切准上边线和坡脚线，保证道路不扭曲。特征线要测出工作边界，相关匹配计算时边界有时会出一片粗差点，俗称“大巴叉”，此时特征点线超出工作边界一点，在计算相关匹配，“飞点”就没有了。相邻相对的采集数据要接边，不出现漏洞，接边处的高程应符合高程连续的特征。沟缘线指的是从坡面到沟道的突变边缘线，每条流域的沟缘线应是一条封闭的多边形。在采集时特意把沟缘线和沟道里的断裂线在数据上区分其他断裂线，这样可以按用户要求提交沟缘线专题数据。沟宽大于10米的沟缘需采集。若沟缘线被人工地物切断比如：公路、堤坝等，沟缘线跨越公路或堤坝表示，以体现出自然地形为原则，难以表示时也可沿公路或堤坝采集，这时将人工地貌作为自然地貌看待。

4）构建TIN。TIN的构建主要有线性内插法，双线性多项式内插法，分块双三次多项式内插法，移动曲面拟合内插方法等，然后在TIN的基础上通过线性和双线性内插件DEM。当下常用的方法是通过等高线和高程点构建TIN，在TIN的基础上通过线性和双线性内插DEM。

5）DEM数据编辑中，在相关匹配前，水域线先采集出来，这样区域内的点不用做相关匹配了，创建物方DEM时采集水域的第一点的高程冲到该区域，此时水域内不会有曲线通过，所以，在采集水域时第一点很重要，要测准确。以后的点就可切准立体放松些。对于平坦地区，可以用非相关区把平地范围采集出来，在范围内高倍人工打桩点后构TIN，这样精度可以提高。对于出现的深沟立体采集特征线是比较模糊，这时可以用反立体使深沟变成山脊，把脚盘打反可以得到好的立体观测效果，水域中的小岛是要吧水域分为两块勾绘，不要让任何一个水域内出现小岛。对于大片森林，要加树高改正，先测树高，测森林边界要测在地面，森林内部匹配点全部编辑在数顶，在创建物方DEM时程序时自动把这些点减去树高在构建TIN。对于大比例尺有散树散房的地方，由于大比例尺精度要求高，采用密集相关匹配会增加立体编辑的工作量，因为太多点要从房顶树顶压到地面，此时比较适合用中等密度相关，然后上立体点点编象方格网点，并加测特征线来满足精度要求。对于特宽角高山区看不了立体，可以采用：①把重叠度改大到70%或75%；②把无立体，阴影区用非相关区内部估计立体打点成图；③缩小一倍编辑；④平滑挑粗差增至0.4-0.5；⑤外推象元数增至300等方法来解决。

6）DEM数据接边，相邻的DEM数据检查接边高程差大于2倍中误差的格网点，则为超限，需要重新编辑，再接边。

7）DEM数据镶嵌和裁切，需要外扩一排或多排DEM格网，防止图幅边无效值。

8）质量检查。从以下几方面进行大地基准：高程基准，地图投影，格网点精度，相邻DEM接边精度，数据格式，数据文件名，元数据，质量检查记录，验收报告，技术总结。检查DEM可以通过内插等高线的方法，目视等高线是否有突变的地方，或者与已经做好的地形图比较，当地貌形状高程差异较大时，可以判断可能有的质量问题，进行修改。在MapMatrix多源空间信息综合处理平台中，可以对其他系统的拼接质量报告文件进行检查，以直观的方式表示出来，便于检查拼接质量，系统将自动在作业区内把外系统的文本文件中的点用不同颜色的点标在示意图上，这样可以很方便的看到哪些区域的点误差大，即可方便直观的对该区域进行下一步编辑。

9）成果整理与提交。项目完成后需要提交的成果包含，DEM数据文件、特征点、线文件、元数据、DEM数据文件结合表、质量检查记录、验收报告、技术总结等。数字高程模型的主要存储介质为光盘。DEM的格式可以根据甲方的要求转换多种格式。可以生产ArcGIS的grid数据，再生成txt格式数据。利用FME软件可以转成dgn格式等。

参考文献

[1]邓国庆，肖学年，王占宏，等.数字航空摄影测量-空中三角测量规范.

篇9

关键词：航测 数字化成图 数据入库 空三测量

中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0032-02

1 技术设计方案

ADS40相机采用CCD线阵推扫方式，同时获取前视、下视、后视三个视角的图像，由这些图像构成立体模型。此外，ADS40系统集成了GPS/IMU设备，构成了可在航摄的同时记录了外方位元素的POS单元，数据处理较为复杂。利用ADS40数码航摄资料，进行航测测图作业，与传统的框幅式航摄有着不尽相同的作业方法，作业流程如图1，作业内容见表1。

2 有关精度及其它要求

（1）采用1 m基本等高距，图幅高程大于50 m的丘陵山地用2 m等高距，高程注记点密度为图上每5～20个/100cm2。

（2）外业空三检查点精度。

①外业空三检查点的精度要求与1：2000图根点相同。②平面精度：外业空三检查点相对于邻近控制点的点位中误差不应大于图上0.1 mm。③高程精度：外业空三检查点相对于邻近控制点的高程中误差不应大于测图基本等高距的1/10。

（3）高程中误差：内业加密点和等高线插求点相对于邻近高程控制点高程中误差应符合表4的规定，等高距为1m的平坦地区或丘陵地的高程注记点中误差参照等高线插求点中误差执行。

3 空中三角测量及立体模型建立

3.1 空中三角测量

原始影像引入工程后得到的影像为L0级影像，利用Gpro软件，在其上做自动点匹配（APM），获得像片连接点。然后用ORIMA软件，利用航摄时的GPS定位数据（GPS定位测量利用连续运行卫星定位系统（CORS），定位精度较高）、IMU数据以及像片连接点，进行光束法区域网平差CAP-A。以残差、中误差、标准偏差、误差椭圆、可靠性等指标，剔除含粗差的点及参数调整，再重复进行光束法区域网平差CAP-A，以达到精度要求，获取精确的外方位元素。

3.2 L1级影像纠正及立体模型建立

将空三平差所获得的精确外方位元素，重新引入到GPro中，对L0级影像进行纠正，重新获取L1级影像。此时的L1级影像是进行立体观测和目标定位的基础。一般我们只选择前、下、后视3个全色波段的L1级影像来构成立体模型。

4 坐标系统及转换

ADS40航拍数据所获得的数据及L1级影像是基于WGS84坐标系统的，而现有的地形图及修测后的地形图成果是平面、高程坐标系，因此需要进行坐标系统的转换。

徕卡为了保证其软件开放性，可以允许用户在一个ASC码文件spheroid.tab中添加自己的转换七参数和水准面精化成果bin文件。其中，bin文件是一个开放格式的二进制文件，内有每个格网点的高程改正值，非常容易解析。而我们知道，现在这些参数和数据都是严格保密的，为了保证数据安全，我们不得不探索另外一种工作流程。

5 航内修测作业方法及步骤

航内空间数据采集及成图由徕卡的LPS数字摄影测量软件平台和PRO600数字测量模块完成。PRO600数字测量模块的成图环境为MicroStation V8，提供dgn格式的图形文件。PRO600软件提供了增加点、线符号代码功能，可以将我们的符号库的符号增加进去，从而获得与现有地形图一致的图形文件。

（1）由于PRO600测图环境为3D，而现有地形图为2D，需要将现有地形图的所有点、线、面数据赋予高程值，将其输出为3D图形文件形式。（2）将图形文件从该县平面、高程坐标系转换为UTM84坐标系。对于一般的点、线、面，除了平面坐标的转换，在高程转换时，需要进行正常高到大地高的高程逆改正；对于高程注记，需要特殊处理，在其高程点的实际高程值发生变化后，其附近对应的文本注记（高程注记）也必须改变，转换为UTM84坐标系高程值高程点注记。这部分功能在ADS40数据后处理软件中实现。（3）打开LPS软件，首次作业需建立工程文件*.blk，主要是建立参考坐标系统、传感器模型、工作单位等一些参数。并调入相应航线的L1级影像。（4）在LPS环境下打开PRO600，同样首次作业需建立工程文件*.prj，主要是选择种子文件、点符号库、线性库、成图比例尺等一些参数。（5）打开经转换坐标后的图形文件，通过立体模型与地形图对照，对发生变化的地物、地貌，选择相应的代码，便可进行航内修测作业。（6）将修测后的UTM84坐标系下的地形图，转换为该县坐标系，同时进行大地高到正常高的高程改正，供后续作业用。与第2步相同，同样要对高程注记进行处理。这部分功能在ADS40数据后处理软件中实现。（7）图根导线布设方式可以采用GZCORS RTK测量控制点再引测图根导线方式，也可以查找周边旧有控制点引测导线的方式。（8）RTK点作为起算时，允许引测4 km长的图根导线。

6 数字化叠加成图

打开航内修测的图形文件，在航内修测图形的基础上，以外业调绘图形为基本资料，按照技术要求进行数字化。数字化内容包括对图形的补测、修测、加注记以及地物属性的录入。数字化完成后，形成1：2000地形图入库数据；通过符号配置和图形整饰，形成标准的1：2000地形图成图数据，数据处理流程如图2。

7 数据入库流程及方法研究

7.1 作业方案

航内空间数据采集采用基于MicroStation V8平台的PRO600数字测量模块完成，采集的数据已按照技术规程中数据入库的要求进行代码、分层、颜色等的分类。数据入库过程是将Pro600中的代码属性转换为MGE代码，并在MGE环境中采集录入道路、水系、房屋、地名、山名等属性点信息并存储在后台数据库中。

该测区仍按照之前的1：2000航测数据入库方式进行操作。待软件平台升级后，可将该次作业的MGE数据通过航测与EPS接口软件读入EPS软件中，并通过EPS软件平台转换为MDB格式，并最终导入规划局统一办公平台的ArcGIS数据库。

7.2 入库作业流程及方法

（1）以Intergraph/Geovec软件为基础，数据文件格式包括*.DGN、*.ATT、*.PTR、 *.PAR和*.XYZ等5种类型。（2）对提交的航测数字化入库数据进行检查，确保每一入库的图幅其5个格式的文件齐全，以保证入库过程的顺利进行；（3）将航测数字化数据录入临时数据库中，以确保待入库数据的代码、属性信息与图形元素一致；（4）根据待入库数据的图幅范围，确定并连接相应的MGE工程；（5）通过航测数字化软件入库模块，进行图形、属性内容的正式入库；（6）检查入库后的数据，确保所有图形要素正确入库；（7）通过MGE的MGNUC模块，检查入库数据的代码和属性内容是否已正确入库；通过MGE的BASEMAPPER模块，将入库数据的文件名（图幅号）在工程数据库中注册；并检查维护属性记录在数据库中的一致性、完整性。

参考文献

[1] 胡文元.基于ADS40的数字摄影测量生产体系研究与应用[J].测绘通报，2009 （1）：37-39.

篇10

关键词：GPS　航空摄影　空中三角测量

中图分类号：P231　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)008-058-02

GPS用于辅助空三测量是全球定位系统在航测中应用的重点，由于GPS全球定位系统可用于动态定位，因此我们可以利用置于地面固定点上和飞机上的多台GPS接收机同时快速连续地记录GPS信号，通过采集动态载波相位GPS相对定位技术的离线数据，经过处理后，获得航摄飞行时摄影机曝光时刻，摄站相对于地面已知点在WGS-84坐标系中的三维坐标；然后将其视为辅助观测数据，引入摄影测量区域网平差中，获取最终的大地坐标。

基于GPS导航定位技术的航空摄影辅助空三测量技术，是利用GPS手段只需少量的地面控制点就能内业成图的一种新的测量方法。广西测绘局在2005年百色基础测绘中，经过反复实验使该技术在航测内业生产中获得成功。GPS空三测量技术的应用，能够较好地解决山区区域网控制布点、刺点、观测困难等问题，大大减轻外业工作劳动强度，降低了生产成本，缩短了成图周期，提高了1：1万地形图数字化生产能力。结合我院在百色摄区GPS辅助空三地面测量的工作，介绍GPS在航空摄影辅助空三测量中的应用。

1　项目内容及工作量

百色摄区共划分为4个航摄分区，8个加密分区，布设10条构架航线。为满足本摄区GPS辅助空三航摄工作的要求，布设2个GPS基准站、23个地标点和20个检测点。为满足基础测绘成图需要，摄区内基准站和部分地标点、检测点联测水准点(1985国家高程基准)，具体的外业工作量见表1。

2　踏勘

百色摄区踏勘确定的23个地标点中，多数选设在山顶上，其少数选设在楼顶上、田埂相交处和路边。因百色摄区地处边远山区，经济相对落后，交通非常不便，这给布标带来一定难度。23个地标点中，2个点位于摄区中间，21个点分布在摄区范围外，距标准点位均小于1公里，均符合设计要求。由于地标点位置受到地形条件限制，根据环视图地标点视场内障碍物高度角多数小于15°；部分点视场内部分区域障碍物高度角达15°～30°，但障碍物高度角大于15°的范围水平投影累计不大于45°，均符合设计要求。

3　布标

地标点布设在构架航线与加密分区首末测图航线重叠处，位于摄区周边的布标点均布出自由图边外，确保控制满幅，并与设计标准点位的距离小于1公里，根据设计要求百色摄区布设了2个基准站点(百色基准站和平果基准站)。基准站点采用不锈钢强制对中中心标志，23个地标点采用T形、Y形和形(简称“T形、三叉形、方形”标志)三种标志，地标点的布标材料用黑油漆、白油漆、黑碳粉、白石灰粉及用油漆刷白的薄膜。

4　观测

4.1地面基准站联测

地面基准站联测采用天宝5700型双频GPS接收机，地面基准站联测时观测了2个时段，时段长度(UTC)为00：05：00―23：45：00，数据采样间隔为15秒，观测卫星数4颗以上，卫星截止高度角为5度。为了检查两个基准站周围是否有不明因素影响，分别在两个基准站上架设仪器，观测两次，一次观测24小时，一次8个小时，对当天观测的GPS数据进行下载、格式转换、并选用TEQC软件进行数据质量检查，检查结果见表2。

根据上表，可以看到数据利用率全为100％，大于要求的85％：多路径效应最大0.39，小于要求的0.50，由此可见两个基准站周围没有不明因素干扰基准站观测，说明我们观测的数据是可靠的。

4.2对空地标点观测

对空地标点观测采用天宝5700型双频GPS接收机，2个基准站分别架设在基准点上长时观测，流动站(地标点)观测2个小时。对空地标点远离基准站超过100公里，适当延长了观测时间，时段长度为2-4小时，确保地标点坐标满足像控点精度要求。所观测的数据通过TEQC软件进行数据质量检查，均符合设计要求。

4.3基准站的高程联测

百色基准站的高程联测，起闭于Ⅰ沙田95、Ⅰ沙田96基两个水准点；平果基准站则起闭于Ⅰ开田78、Ⅰ开田79基或Ⅰ开田118基。联测方法：用四等水准精度施测至建筑物附近固定点，然后用电磁波高程导线的方法施测，以确定基准站的高程。经施测，各项精度指标均达到设计要求。

4.4GPS辅助空三测量的数据采集

GPS辅助空三测量的数据采集与常规的GPS测量和摄影测量都不完全一样，涉及到一些新的问题。置于地面基准站的GPS接收机应具有精确的三维已知坐标(一般应有世界大地坐标WGS，84和国家大地坐标系的两组坐标和高程)，而且应位于地势开阔和地面植被良好的地方，便于使基准点和动态接收机共同观测到卫星和接收GPS信号，并且应预先根据选择最佳的卫星组合图形，确定数据采集时间。航摄期间基准站观测，数据采样间隔为1秒，观测卫星数4颗以上，卫星截止高度角为5度。观测时段长度随当日航摄计划而定。航摄时摄区内2个基准站均应同时开机观测，飞机滑行前20分钟开始采集数据，飞机落地不动后20分钟停止观测。此间基准点和机载GPS接收机不间断同步采集GPS数据，实施各航带的GPS测量。所测数据经检查，均符合设计要求。

4.5机载GPS天线偏心分量测定

对于航空摄影来说，GPS动态定位时刻和摄影机曝光时间是不同步的。GPS动态定位解算后，获得一定时间间隔的连续的坐标序列。为了精确测得摄站位置，除了应测定偏心矢量外，必须从GPS有规律的坐标序列中内插出摄影机摄影瞬间天线相位中心的位置(或摄影机摄站位置)。摄影瞬间天线相位中心的推算，不仅与GPS采样间隔的大小有关，而且须顾及摄影机曝光瞬间时间内插的精度，高精度的GPS测量一般采用曝光时间内插器(CET)内插曝光时间。航空飞行作业时，航空摄影机会在摄影瞬间发出一个脉冲，它和由GPS接收机R232接口输出的秒脉冲，通过计算机处理，将曝光时间归化为GPS时间，以便计算机计算该时刻摄影站的位置。机载GPS天线偏心分量测定结果见表3。

5　检查

5.1检测点的观测

为了检验整个项目的质量，在获得航摄像片后，在第5加密区内选择了2个地形明显且能够控制图边的地物点作为地标点；在第8加密区内选择了20个明显地形地物点作为检测点，4个地形地物点作为地标点，共6个地标点和20个检测点进行GPS数据观测。大部分点位距离基准站超过100公里，每个地标点、检测点与两个基准站的联测时间均大于3小时，采样间隔设置为15秒，卫星数大于4颗，卫星截止高度角设置为15度。所观测的数据通过TEQC软件进行数据质量检查，均符合设计要求。

5.2检测区(加密分区8)内的6个地标点和20个检测点等外水准联测

为了检验高程，对26个检测点和3个地标点进行了水准联测(1985国家高程基准)，对4个检测点和3个地标点进行了相当于四等水准精度的电磁波高程导线联测。各项精度指标均符合设计要求。