航空测绘技术的发展与展望

摘要：航空测绘是一种以大气层内的飞行器为测量载体的对地测绘手段, 其测绘对象是地面物体的位置关系, 目的是通过航空拍摄获得的数据来绘制大地坐标, 其通常采用的方法是航空摄影测量。航空摄影测量是在飞机上利用航摄仪器对地面进行连续拍摄, 绘制地形图的过程。我国的航空测绘经历了长期的发展过程, 在现今新技术的辅助作用下, 我国航测行业的发展前景无限广阔, 同时会促进我国测绘行业的完善和发展。

关键词：数字航摄仪DMC；IMU/DGPS；LIDAR激光测高扫描系统

中图分类号：P2文献标识码： A

1、航空测绘中新技术的应用

1.1 数字航摄仪DMC的应用

航空摄影测量是测绘和更新国家基础地形图的重要技术手段，能够快速地获取地理空间信息，在信息化测绘中起着至关重要的作用，而航空影像获取是航空摄影测量的首要环节。长久以来，我国的数字航空影像的获取在一定程度主要依靠的是国外的数字航摄仪，不仅维修起来难而且价格也昂贵，且存在着大比例尺地形图测绘高程精度低，中小比例尺测图数据冗余大、效率低等问题。因此，我们应该加强数字航空影像获取的关键技术的创新与研究，对实现测绘仪器国产化和提升我国测绘技术水平具有十分重要的现实和战略意义。

数字航测仪可采集地面山川河流的海量数据，再通过影像数据处理，生成全数字化三维地形图。为实现“把地球搬回家”提供了最好工具。

数字航空摄影测量关键技术成果产品――数字航摄仪是将镜头所成影像的光信号转化成电信号，再把这种电信号转化成计算机可以识别的“数字信号”记录下来，最后转换成影像。数字航测仪可采集地面山川河流的海量数据，再通过内业利用自主研发的 JX-4 数字摄影测量工作站进行影像数据处理，生成全数字化三维地形图。该技术被认定为整体达到国际先进水平，改写了中国航空摄影测量长期采用胶片的历史，推动了我国测绘从传统向数字化技术体系的跨越式发展，为实现“把地球搬回家”提供了最好工具。

1.2 IMU/DGPS的应用

随着现代测绘的技术的发展，为了应对复杂条件下的测绘需要，出现了GPS全球定位系统，因其具有较高的精度以及高效率和自动化技术非常强等特点，一直在地形测量和航空摄影测量以及对资源的勘察中被广泛应用。而另一种惯性导航系统在测绘中有较好的抗干扰性和精度比较高的导航参数能被提供和其较高的隐蔽性，但是它有其自身的缺点，在长时间的累计中，惯性测量单元会造成误差，不适合长时间进行导航。因此上，GPS和INS两种系统能够进行互补，将两者进行结合，对系统的整体性能有一个很大的提高。这两个系统进行结合对活动的物体的数据信息就能容易的获得，集成IMU/DGPS系统，它能够获取每张相片以外的满足1:10000的高精度图像, 能够辅助航空测量减少图像控制点的布设, 能够大大减少地面控制工作,提高了测绘效率,同时，不仅提高了工作效率,而且提供了新的技术手段为在难以同行地区的测绘工作。

1.3 LIDAR激光测高扫描系统

LIDAR系统是一种比较先进的主动传感系统，这种系统将能受自身控制的一种激光发射，进而对地面上的目标以及地面进行照射，并且不依靠太阳的光照，因此上说它是可以获得地面三维数据的一个全天时日夜的系统。在获取地面三维数据上比传统的测量方法更为先进以及准确，其具有的优点有：高密集、高精度、快速和成本低等的优点。可同时取得DTM 和DSM。并且通过其自身的处理技术，对地面以及地面的建筑物和植被能将其分离开来。如果在LIDAR系统中将数码相机进行集成，也能获得高精度的数码正射影像，因此，其在国家地形图的更新工作中具有广泛的应用前景。

2、新技术的应用的发展

2.1 航空摄影测量

随着航空摄影测量技术的更新与进步，生产作业时间大大缩短，其成果的应用也逐渐广泛，不仅在资源普查、灾害调查与分析、现代城市管理过程中发挥着非常重要的作用，也使得以往只能通过经验判断和估计的工程及研究有了量化的可能性。对于传统的航测过程来说，航空摄影测量技术的更新与进步也大大减少了航测外业的工作量，提高了航测成图的效率。根据应用分类，其需求领域主要体现在以下几个方面。

(1)现代数字测绘的发展趋势及基础空间数据的全覆盖和现势性需求。

(2)丰富地理信息资源的需求。

(3)政策科学制定及有效决策的需求。

(4)动态监管的需求。

(5)资源环境调查、地灾预防及公共应急救急测绘保障服务的需求。

(6)各项规划设计的需求

计算机技术的快速更新，各种软件、硬件的更新发展必将推进航摄技术由现在的在人工干预下完成向全自动化流程化智能化发展，而这种发展趋势又将带动航摄技术向其他需要航摄产品却因现在人工干预下无法快速完成处理获得的相关领域应用得到扩展，其数据和产品与其他领域产品的结合与集成也将更广泛。

2.2 IMU/DGPS 辅助航空摄影测量技术的发展

(1)加密区大小的选择，在航摄比例尺为1:25000，成图比例尺为1:10000 情况下，采用IMU/DGPS 辅助空三方法，加密区域的选择要适当，跨度不宜过大，一般选取航线为4-6 条，每条航线13-20 片左右作为一个加密分区，每区应布设适量的检查点；

(2)像控点的布设，对丘陵地和山地而言IMU/DGPS 辅助空中三角测量，仅采用四角点布设平高控制点就可以对1:10000 航测成图精度要求得到满足；平坦地区以加密区为单位，采用加密区域两排高程点+四角点方案可满足1:10000 航测成图精度要求。不规则区域增设像片控制点在其周边，一般在山地和丘陵地的转折处将平高地面控制点布设，在凸转折处布设平地的平高地面控制点，凹转折处1条基线时布设高程地面控制点。

(3)IMU/DGPS 辅助航空摄影测量的特点除在减少像控点的布设外，还有一个突出特点在于每张像片外方位元素的平面精度的获取对1:10000 航测成图精度完全满足，可直接建立模型进行室内定位判调，然后到实地进行定性检查，在很大程度上提高了调绘效率。

2.3 传统作业方法与LIDAR测高的比较

传统的1:10000高程测量方法有全野外高程碎部点采集和航空摄影测量法，其中:航空摄影测量法一般用于对丘陵地、山地、高山地图幅的高程采集，平原地区由于高程精度要求较高，一般采用全野外高程碎部点采集的方法。

(1)全野外高程碎部点采集方法，自动化程度低，外业工作量大，即使采用GPS测量代替几何水准的作业方法，仍需要大量的人力和物力。另外，全野外高程碎部点采集方法，虽然获取的地形高程可以达到精度要求，但是高程点密度明显偏低，对于制作1:10000DLG来说，一个公里格网只有10-15个点，无法对地形进行精确描述。

(2)数字摄影测量的方法可以结合DOM生产，通过外业像控、内业空三加密，建立正确的立体模型。生产人员在立体模型上采集高程点线。数字摄影测量采集的高程特征点线虽然较外业描述的要好并且快捷方便，但是无法满足平坦地区高程精度要求。而且不能有效解决植被遮挡、云影、阴影等因素对立体判读的影响。

(3) LIDAR测高具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产周期短、精度高等特点。LIDAR传感器发射的激光脉冲能有效的穿透植被遮挡，直接获取真实地面的高精度三维地形信息，具有传统摄影测量方法无法取代的优越性，该技术在地形测绘、三维城市建模、电力巡线、灾害监测、森林调查、考古发现等诸多领域具有广阔的发展前景和应用需求，将为测绘行业带来一场新的技术革命。

结语

伴随着先进科学技术的迅猛发展，航空测绘经历了模拟测绘时代、数字测绘时代，信息化测绘年代也即将到来。通过具体实践分析得知，航空新技术的优势对有些地区的航测影响的抓取，具备提升航测效能、减少作业时间，提高影像质量的作用。与此同时，伴随着通信科技的快速进步，航空测绘科技也日益成熟，面临着愈加严峻的挑战。

参考文献

[1]惠守文.航空测绘相机几何标定方法[J].红外,2013,09:13-18.

[2]刘金华.浅析地形测绘技术的自动化[J].河南科技,2013,21:88.

[3]高卫新.现代测绘技术的发展与新技术对测绘的影响[J].科技资讯,2008,33:8.