航空摄影测量范文

2019-08-03 版权声明

航空摄影测量

航空摄影测量篇1

【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

航空摄影测量篇2

摘 要:航空摄影测量在资源调查、土地利用、城市规划、国土普查、荒漠化监测、等方面起着极其重要作用。文章阐述航空摄影测量的发展、并结合实际举例阐述其产品在国民经济中的应用。

关键词:航空摄影测量,国民经济,应用

Abstract:Aerophotogrammetry plays an important role in resource investigation, land use, urban planning, territory general investigation and desertification supervision, etc. this paper illustrates the development of aerophotogrammetry, taking an practical use of aerophotogrammetry to state the application of aerophotogrammetry in national economic construction.

Key words: aerophotogrammetry, national economics, applicatio

中图分类号:D993.4文献标识码:A 文章编号:

1、前言

航空摄影测量指从空中由飞机、卫星等航空器拍摄获得的像片。为使取得的航空像片能用于航空测量——在专门的仪器上建立立体模型进行量测,摄影时飞机应按设计的航线往返平行飞行进行拍摄,以取得具有一定重叠度的航空像片。再利用摄影测量学原理及立体测图仪,将像片组成立体模型,以从事各种地图测绘及地物判读工作。航空摄影测量是量测地物空间关系,如:坐标、高程、距离等,最后可得地形图、平面图、影像图以及三维地面模型。航空摄影测量一直是我国基本地图成图的主要方式,由于其制图速度快,精度高且均匀,是我们今后数字制图的一个重要发展方向。随着数字地球在中国的广泛认同,数字城市建设正如火如荼。航空数字测量为数字城市建设提供基础城市空间数据,同时还广泛应用于国土资源调查、土地利用、城市规划、道路交通、港口选址及房地产等方面。按摄影机物镜主光轴相对于地表的垂直度,又可分为近似垂直航空摄影和倾斜航空摄影。近似垂直航空摄影主要用于摄影测量目的。科学考察和军事侦察有时采用倾斜航空摄影。

2、航空摄影测量的产品

从大到一个城市、一个国家小到一个工程项目都离不开测绘,而航空摄影测量又扮演着极为重要的角色。我国的1:1万、1:2万5、 l:5万等小比例尺的地形图都是利用航空摄影测量来完成的,为我国大型基础建设提供及时准确的基础资料,如高速公路、铁路选线、水库建设等一大批国家基础任务节约大量资金,缩短建设周期。随着科学技术的不断发展,目前航空摄影测量已能满足1:500等大比例尺地形图的精度要求。其主要产品有:a)数字高程模型(Digital Elevation Model,缩写DEM)。 b)数字线划地图(Digital Line Graphic,缩写DLG)。 c)数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,缩写DOM)。d)数字栅格地图(Digital Raster Graphic,缩写DRG)。在4D产品以外还有其他产品如数字表面模型DSM等。航空摄影测量还是地理信息系统GIS的主要数来源。

3、航空摄影测量的应用

3.1航空摄影测量在建立三峡库区三维景观图中的应用

1993年秋,三峡工程进入了实质勘察阶段,然而,三峡库区的水文、地貌等资料仍然欠缺,选址、移民等诸多工作无从展开,因此,对三峡库区进行测绘已迫在眉睫。但三峡库区高山林立,山峰陡峭,不可能进行人工实地测绘;卫星测量虽然快捷,但精确度不够;航空摄影测量成了唯一的选择。通过航空摄影手段,获取了三峡水库200m高程以下1:2万黑白航空影像和150m高程以下1:1万彩色航空影像,采用高新GPS技术和数字摄影测量技术对整个库区进行了航外控制测量和内业1:5000DEM采集制作,获取了三峡水库最新的、高精度的基础地理数据和资料,在此基础上充分利用3S技术,在较高精度的数字高程模型(DEM)上考虑多种影响因素后进行库容分析计算,并将计算结果可视化,生成制作便于实际运用的三维库容演算系统。

3.2在测绘地形图中的应用

沈阳市三环项目1:2000地形图测绘为例详细说明航空摄影测量的具体步骤:

为满足沈阳市城市建设和规划管理的需要,2010年5月我公司受辽宁省公路勘察设计院的委托,我公司承担了沈阳三环项目1:2000地形图测绘项目。2010年5月,开始进场进行像片控制测量,5天完成了像片控制测量工作,至6月完成了本次地形图的外业调绘、内业编辑及检查等各项工作。完成工作量本项目共完成像控点195个,成图面积为15.75平方公里。

3.2.1作业依据

中华人民共和国建设部颁布的(CJJ8—99)《城市测量规范》;

国家技术监督局颁布的(GB/T7929—1995)《地形图图式》;

建设部颁发的(CJJ 73-97)《全球定位系统城市测量技术规程》;

国家测绘局(GB7930-87)《l:500、1:1000、1:2000航空摄影测量内业规范》;

国家测绘局(GB7931-87)《l:500、1:1000、1:2000航空摄影测量外业规范》;

3.2.2作业基准平面坐标系统:

沈阳城建坐标系;高程系统:1985国家高程基准;基本等高距为1米 。

3.2.3航空摄影:

本次航摄采用DMC全数字航摄仪航摄航摄比例尺应为1:8000。

3.2.4像控点的布设采用单航线布网法。

3.2.5像片控制测量

平高点采用GPS静态定位方法测量,3台固定站(Locus),2台流动站(Ashtech),观测技术条件如下:采样间隔(s)15;卫星高度角大于15°;有效观测卫星 总数(个) 大于6;流动站至固定站的距离小于8公里。GPS静态观测的预处理采用GPS接收机随机软件Ashtech Solutions 2.60进行基线解算和平差,基线图形检验按《全球定位系统城市测量技术规程》第9.2条执行,点位平面精度限差为 0.05+1ppm,高程精度限差为0.08+2ppm,95%置信度,采用3个三维控制点参与平差,求得待求点三维坐标。

3.2.6内业加密测图

首先进行像片控制测量,然后利用外业控制点以及生成的加密点在软件VirtuoZoAAT中进行空三加密,相对定向:标准点位的残余上下视差不大于0.008mm,个别困难地区可放宽1/2。绝对定向:平面对点误差一般不大于0.2m,最大不大于0.3m;山地一般为0.3 m,最大不大于0.4 m。高程全野外像对高程定向误差不得大于0.2m,其余不得超过0.26m。个别点超过上述限差时,应根据具体情况处理。再用VirtuoZo全数字摄影测量系统生成立体模型进行立体观测来采集数据。数据采集时,保证数据的完整性、正确性,地物不遗漏、移位。相邻地物尽量进行捕捉,如节点、最近点等,对应该闭合的地物要闭合采集(如房屋)。数据采集以成图的图幅为单位进行,每一幅图存放一个文件,文件名与图幅编号一致,扩展名为VVT,然后经转换程序转换为AutoCAD数据,保证所有线型及代码不变,扩展名为DWG。

航空摄影测量篇3

摘要:我国的测量技术随着科技的进步和社会的发展已经有了大大的提高。航空摄影测量已成为测量工程的重要组成部分,我国的经济发展和一些突发事件的发生提供了帮助。笔者就航空摄影测量进行了较为系统的介绍。

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。

地形原图编辑包括对原图中地物地貌表示不合理之处的处理,相邻图幅的接边处理,以及道路、河流、街道等名称的注记。在传统的模拟测图中,原图清绘的主要任务是在铅笔稿原图上进行清理着色,或者在聚脂薄膜上刻绘。对于数字化测图,在经过图形编辑和审校后,可直接利用高精度绘图机绘制线划地形图,还可用磁介质提供数字地形图产品。航空摄影测量是根据摄影过程的几何反转原理,置立体像对于立体测图仪内,建立起所摄地面缩小的几何模型,借以测绘地形图的方法的。航空摄影测量的主题,是将地面的中心投影变换为正射投影。这一问题可以采取许多途径来解决。如图解法、光学机械法和解析法等。在每一种方法中还可细分出许多具体方法,而每种具体方法又有其特有的理论。其中有些概念和理论是基础性的,带有某些共性,如像片的内方位元素和外方位元素,像点同地面点的坐标关系式,共线条件方程,像对的相对定向,模型的绝对定向和立体观测原理等。

参考文献 肖志婷,郝娜. 数字航空摄影测量数据处理关键技术探讨[J]. 测绘与空间地理信息,2014(07). 刘先林,段福洲,宫辉力. 航空摄影科技发展成就与未来展望[J].2007(03).

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