城市航空摄影测量研究

【摘要】

城市航空摄影指在飞机上安装摄影机，按照规定的技术要求从空中对城市地面进行摄影，它是目前航空遥感的主要方式，是获取城市自然地理信息最常用、最有效的遥感手段，航摄成果是航空摄影测量内外业生产中的起始数据和基础资料，广泛应用于测制城市基本比例尺地形图，各种工程建设专用图和资源调查判读等。文章分析了城市航空摄影的现状，说明航空摄影测量认定建筑物合法性的特点，概述了大比例尺航测成图成为城市基本地形图成图的主要方式和比例尺航测计算机辅助成图技术的广泛应用。

【关键词】城市航空摄影测量 现状 展望

中图分类号： P2 文献标识码： A

【引言】

当前，航空摄影测量所提供的资料，已全面实现数字化包括各种图件，影像信息 并通过对航空像片的处理可建立3 维可视化动态景观影像图。至今，我国城市航空摄影测量的发展走过了不平凡的历程，回顾城市航空摄影测量的发展进程，展望未来城市航测的发展趋势，对谋划，布局今后城市航测的发展，探索其发展规律具有重要的意义。

1、城市航空摄影的现状及展望

1.1、城市航空摄影的现状

当前城市航空摄影的应用越来越广泛，航摄项目的发展已从单一的为测绘大比例尺地形图提供所需的黑白相片航空摄影发展到可为自然资源调查，环境保护，国土整治及监测等多学科，多部门提供需要的多种产品，黑白全色片航空摄影，天然彩色片航空摄影，彩色红外航空摄影，多光谱航空摄影以及轻型飞机的小像幅航空摄影。

1.2、城市航空摄影的展望

随着城市信息、化的不断发展，当前在城市数据管理领域创建城市逼真的三维描述显示出强劲的势头。由于影像匹配理论和算法的发展与完善，数字摄影测量系统已从单纯制作地形图获取影像，发展到区域社会获取较为全面的基础地理信息数据。要建芷一个城市现势性好的、完整的三维空间数据框架，采用摄影测量技术已经成为世界上越来越普遍的选择，从二维影像自动建立三维地面几何模型乃至具有影像质感的逼真模犁一直是摄影测量的主要目标。城市三维景观的再现需要地表模型和建筑物模型表面的纹理影像，而这些纹理数据可以从航摄影像信息中获取，并方便其纹理映射操作，为三维模型的重建提供了可靠数据来源。

一种利用高分辨率CCD相机所摄倾斜影像，根据建筑物的几何条件与约束条件，按照透视变换原理直接获取等丰距的平行影像进而获取建筑物面影像的方法，随后依最少的地面控制，将平行影像放大到给定比例尺的数字城市中，这种方法可大大加快车载系统大比例尺建筑物立面影像的获取过程，不受建筑物高低的影响，可用于机载、固定和人工作业多种测量模式，解决了航窄摄影测量的“盲区”，将成为数字城市建设的核心技术之一。

2、航空摄影测量认定建筑物合法性的特点

2.1、可真实和详尽地记录摄影瞬间客观景物的形态

由于历史及其他原因，城市拆迁过程中很多建筑物既无房产证，也无建房审批材料，因此，对这些建筑物合法性的认定具有极大的争议性。作为拆迁主体的市城市改造管理局及相关政府部门，只能以某一特定时刻作为分界线，在此之前建造的为合法，否则即为不合法。那么，如何准确判定这些建筑物是在某一特定时刻之前建造的呢？这就可以通过航摄像片来判定。航摄像片是利用航摄飞机和航空摄影机，从空中对所研究的地球表面进行有计划的摄影后得到的像片，此像片是摄影时刻地球表面局部区域的真实记录，因此可真实和详尽地记录摄影瞬间客观景物的形态。

2.2、具有良好的量测精度和判读性能

航空摄影测量研究的对象是地区表面的形态，以物体和构像之间的几何关系为基础，最终根据摄影像片测绘出摄影区域的地形。从上面的定义不难看出，航空摄影测量具有良好的量测精度和判读性能，否则，不可能根据航摄像片测绘出摄影区域的地形图。

2.3、具有一定的保密性

由于城市拆迁工作的特殊性，在拆迁公告前，事先的所有工作具有一定的保密性。在完成了航空摄影、航测外业后，全数字摄影测量立体测图可以在室内专用的数字摄影测量工作站上进行，完全可以满足市城市改造管理局对拆迁工作保密性的要求。

3、城市航空摄影测量研究

3.1、大比例尺航测成图成为城市基本地形图成图的主要方式

城市大比例尺地形图精度要求高。长期以来主要通过平板仪、经纬仪配合小平板仪的作业方法来实现的。这种方法劳动强度大，成图周期长，成本高，因而难以适应城市建设发展与城市规划、管理的需要。从我国大多数城市处于地势平坦(问有小丘陵)的地理环境方面出发，经过反复研究试验，航测综合法成图得到大家的认同和普遍的应用，航测综合法是摄影测量与平板仪测量相结合的一种方法，它可以使内、外业分工流水作业，人力资源得到充分的应用。

3.2、比例尺航测计算机辅助成图技术的广泛应用

航测机助成图技术是城市航空摄影测量从模拟经解析向数字化方向发展的重要阶段。20世纪初奥地利维也纳军事地理研究所制成了“自动立体测图仪”，到上世纪60～70年代，这种类型的仪器发展到了顶峰。由于这些仪器均采用光学投影器、机械投影器或光学――机械投影器“模拟”摄影过程，用它们交会被摄物体的空间位置，所以称其为“模拟摄影测量仪器”，因而这一发展时期也被称为“模拟摄影测量时代”。在模拟摄影测量的漫长发展阶段中，摄影测量科技的发展可以说基本上围绕着十分昂贵的精密立体测图仪进行的，所以我国城市测绘部门拥有立体测图仪的数量是十分有限的。20世纪80～90年代城市规划、建设和土地管理及其各相关专业由于采用CAD技术而需要数字化地图。由于模拟测图仪测绘的地形图都是线划产品，用于建立地理信息基础库时，还需要将地形图数字化，增加了工作量。在这样的背景下如果仍用精测仪单纯生产线划地形图已不符合实际发展需要了，所以在这个时期城市各测绘部门都对已有的模拟仪器进行技术改造，增加计算机与接口设备，用计算机辅助测图，提高测图效率，并使产品具有线划与数字两种形式，可以直接进入地理信息库而形成机助成图系统，成为当时城市航空摄影测量的主要技术手段。

3.3、数字摄影测量――城市航测的现代化

当前我国城市测绘部门全面地掌握了利用航空摄影测量技术，在数字摄影测量系统平台上，实现从自动空中三角测量到测绘数字线划地形图DLG、数字高程模型DEM、数字正射影像图DOM等数字产品的全套生产作业流程。实现了GIS数据库的建立和更新乃至为“数字城市”提供基础准备。国内的数字摄影测量系统如基于高档微机系统的VIRTUOZO NT及JX一4等因其系统操作简单、维护方便、精度较高，且具有较高的性价比，所以在国内有很高的市场占有率。目前，城市测绘部门随着数字化测图技术内、外业一体化的实现、基础地理信息系统的建立，数字摄影测量成为基础地理信息获取和快速更新的重要数据。数字摄影测量系统除了胜任解析测图仪的一切功能外，还具有诸如图像识别、影像的比较分析、任意方式的纠正和数据库管理等功能，以测绘常规地形图为主的城市航测成图将全面转向以实现GIS数据库的自动建立和更新。由于有了良好的经济支撑，当前国内一些大、中城市测绘部门在配置上述两类型数字摄影测量系统的同时购置高精度影像扫描仪及图形输出设备，从而形成了较为完善的城市大比例尺航测数字产品的生产规模和能力。

【结束语】

城市航测走过了艰难曲折的历程，我们为所取得斐然业绩的今天而自豪，随着科学技术的快速发展，城市航测经历了从模拟测绘时代向数字测绘时代的跨越，正积极朝向信息化测绘时代迈进。由于发展应用的拓展和延伸，城市航测与RS，GIS，GPS集成技术更趋紧密，而成为地球空间信息技术的组成部分，随着计算机技术和互联通信技术的发展，地球空间信息技术的下一个发展目标是空间信息网格技术，实现这一目标任重道远，城市航空摄影测量者将面临着前所未有的机遇和挑战。

【参考文献】

[1] 黄世德．航空摄影测量学．北京：测绘出版社．1986

[2] 张祖勋，张剑清．数字摄影测量学．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996

[3] 李德仁．空间信息学及其应用．武汉：武汉测绘科技大学出版社。1998