航空攝影測(cè)量影像定向的探討

　　隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展。當(dāng)前的空間定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，使得航空攝影測(cè)量幾何定位方法實(shí)現(xiàn)了超前的進(jìn)展，并且即將實(shí)現(xiàn)脫離地面控制的高水準(zhǔn)。下面筆者就和大家一起探討一下航空攝影測(cè)量影像定向技術(shù)。

　　一、航空攝影測(cè)量影像定向技術(shù)的發(fā)展

　　在當(dāng)今這個(gè)數(shù)字攝影測(cè)量時(shí)代，人們是以3S技術(shù)為主要手段、以4D產(chǎn)品(DEM、DOM、DLG、DRG)生產(chǎn)為終極目標(biāo)的。如何充分發(fā)揮當(dāng)代航空攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行4D產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)并對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫實(shí)施快速更新需要我們不斷的努力探索。

　　二、我國航空攝影測(cè)量影像定向技術(shù)的現(xiàn)狀

　　目前，航空攝影測(cè)量主要有常規(guī)航空攝影測(cè)量、GPS航空攝影測(cè)量、DGPS/IMU航空攝影測(cè)量3種模式。航空影像的獲取和影像定向方法的不同是這三種測(cè)量技術(shù)最主要的區(qū)別。航空攝影測(cè)量影像定向技術(shù)是借助大量地面控制點(diǎn)加密技術(shù)獲取模型定向點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。通過GDPS/IMU來直接測(cè)定傳感器的六個(gè)外方位元素,能夠讓客戶認(rèn)為價(jià)格是合適的。直接地面參考技術(shù)即GDPS/IMU能夠?qū)鞲衅鲾?shù)據(jù)或目標(biāo)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化到一個(gè)本地或者全球的坐標(biāo)系統(tǒng),從而能夠進(jìn)行下一步的處理。將GDPS/IMU數(shù)據(jù)作為輔助信息用于對(duì)比小、沒有明顯特征的地區(qū)的空中三角測(cè)量的作業(yè)是很有用處的，但是直接用校正過的定向參數(shù)而不進(jìn)行整體的空中三角測(cè)量,所能達(dá)到的地面精度,主要依賴于飛行高度。對(duì)于幾何模型考慮的比較簡單,導(dǎo)致即使區(qū)域網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分完美且檢校場及GDPS/IMU數(shù)據(jù)聯(lián)合處理準(zhǔn)確無誤,直接地面參考所能達(dá)到的精度仍然難以滿足大比例尺測(cè)圖的需要。而基于DEM和DOM的航空攝影測(cè)量直接解具有地學(xué)編碼、信息翔實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠輕易實(shí)現(xiàn)快速更新和實(shí)現(xiàn)變化檢測(cè)的自動(dòng)化與半自動(dòng)化。基于已知定向參數(shù)影像的航空攝影側(cè)量直接解則需要滿足一些要求。首先，必須能夠從數(shù)據(jù)庫中能夠得到原有影像及它們的定向參數(shù)值；其次，影像的重疊度和約束點(diǎn)的分布必須滿足穩(wěn)定的幾何構(gòu)造,以保證達(dá)到較高的精度；并且新舊影像在內(nèi)容上必須有相關(guān)性,這樣我們才能提取同名點(diǎn)。

　　三、航空攝影測(cè)量影像定向作業(yè)的要求及實(shí)驗(yàn)

　　現(xiàn)代的航空攝影測(cè)量在作業(yè)上一般在航空攝影、地面控制和內(nèi)業(yè)測(cè)繪上有一定的要求。在采用GPS航空攝影測(cè)量時(shí)一般會(huì)將動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)與航攝儀固聯(lián)以提高影像獲取的質(zhì)量。一般在采用DGPS/IMU航空攝影測(cè)量時(shí),都會(huì)在航攝儀上安裝POS系統(tǒng)。根據(jù)不同的情況要選擇不同的地面控制方案，以獲得最佳的加密點(diǎn)坐標(biāo)和像片外方位元素。內(nèi)業(yè)測(cè)繪采用影像匹配技術(shù)識(shí)別同名像點(diǎn),以完成地形和地物的自動(dòng)測(cè)繪現(xiàn)行的4D產(chǎn)品生產(chǎn)中,一般按照單片內(nèi)定向y像對(duì)相對(duì)定向y單模型絕對(duì)定向y立體模型測(cè)繪的流程進(jìn)行作業(yè),僅僅是在DGPS/IMU航空攝影測(cè)量之直接對(duì)地目標(biāo)定位方法中探討如何利用POS系統(tǒng)獲取的影像定向參數(shù)進(jìn)行模型恢復(fù)的有關(guān)理論和方法。航空攝影測(cè)量幾何定位有攝影測(cè)量加密和直接對(duì)地目標(biāo)定位兩種方式。其中，攝影測(cè)量加密是將所獲取影像坐標(biāo)與地面控制點(diǎn)和/或影像的外方位元素作為帶權(quán)觀測(cè)值進(jìn)行整體光束法區(qū)域網(wǎng)平差,以解求影像的定向參數(shù)和目標(biāo)點(diǎn)的空間坐標(biāo),主要是為立體模型測(cè)圖提供定向控制點(diǎn)和進(jìn)行高精度的對(duì)地目標(biāo)定位。現(xiàn)行航空攝影測(cè)量內(nèi)業(yè)規(guī)范對(duì)不同比例尺、不同類別地形的攝影測(cè)量加密規(guī)定了具體的加密方法、地面控制方案,并對(duì)加密點(diǎn)精度給出了定量指標(biāo),已作為一種成熟技術(shù)被廣泛使用。直接對(duì)地目標(biāo)定位是在獲得高精度影像外方位元素的前提下,利用立體像對(duì)上同名像點(diǎn)的像平面坐標(biāo)按照空間前方交會(huì)理論計(jì)算出相應(yīng)地面點(diǎn)的物方空間坐標(biāo),以直接確定物點(diǎn)的空間位置,從而實(shí)現(xiàn)4D產(chǎn)品的生產(chǎn)。現(xiàn)行的4D產(chǎn)品生產(chǎn)都是利用攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差所獲得的加密點(diǎn)作為模型定向點(diǎn)用的,不會(huì)直接使用影像外方位元素來恢復(fù)立體模型。所以,現(xiàn)行規(guī)范中并沒有規(guī)定影像外方位元素的精度。一般說來,只要加密時(shí)在單個(gè)模型上量測(cè)了足夠多的加密點(diǎn),且加密點(diǎn)精度符合限差要求,據(jù)其進(jìn)行單個(gè)模型的絕對(duì)定向就能建立可量測(cè)的幾何模型,進(jìn)而可提取符合要求的三維空間信息。利用現(xiàn)行攝影測(cè)量加密方法獲取的影像外方位元素進(jìn)行直接對(duì)地目標(biāo)定位完全可以滿足測(cè)繪地形碎部點(diǎn)的精度要求。

　　四、總結(jié)

　　對(duì)于同一地區(qū)利用己知定向參數(shù)的影像進(jìn)行新影像的定向的理論和方法,通過模擬和實(shí)際試驗(yàn)證實(shí)了方法可行性,純粹利用兩期影像進(jìn)行聯(lián)合光束法區(qū)域網(wǎng)平差所確定地面點(diǎn)的精度可滿足規(guī)范要求,可真正實(shí)現(xiàn)無需地面控制點(diǎn)的航空攝影測(cè)量作業(yè)，這對(duì)于減少攝影測(cè)量外業(yè)控制測(cè)量、地形圖修測(cè)、地理信息數(shù)據(jù)庫快速更新、多時(shí)相遙感影像的自動(dòng)變化檢測(cè)等具有十分重要的意義。符合規(guī)范精度要求的攝影測(cè)量加密方法獲取的影像外方位元素可以直接用于影像的定向以構(gòu)建立體模型進(jìn)行4D產(chǎn)品的生產(chǎn),而由POS系統(tǒng)提供的影像外方位元素帶有較大的誤差,目前還難以直接用于攝影測(cè)量中提取三維空間信息。當(dāng)前數(shù)字攝影測(cè)量時(shí)代可以讓 3種攝影測(cè)量模式共同存在，航攝影像的定向手段也變得豐富多彩，從而使得攝影測(cè)量作業(yè)也越來越輕松。通過本文的研究，我們可以得到這樣的結(jié)論：常規(guī)攝影測(cè)量加密技術(shù)比較成熟，應(yīng)用的也比較廣泛，GPS輔助空中三角測(cè)量則比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，POS直接傳感器定向技術(shù)也越來越成熟。就基礎(chǔ)地理信息的獲取而言，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的情況采取不同的技術(shù)方案，才能夠減少消耗以獲得最大的利潤。常規(guī)攝影測(cè)量方法在交通便利、地勢(shì)平坦地區(qū)的大比例尺地形測(cè)圖中應(yīng)該要重點(diǎn)的進(jìn)行使用。而無地面控制GPS航空攝影測(cè)量技術(shù)則可以在困難地區(qū)、無圖區(qū)或者人員不能通達(dá)地區(qū)普及使用以獲得基礎(chǔ)地理信息。POS航空攝影測(cè)量方法則可以在正射影像圖制作、小范圍的4D產(chǎn)品更新等應(yīng)用中進(jìn)行使用，而且在城市大比例尺測(cè)圖和一些具有比較高水平的科研項(xiàng)目上，POS系統(tǒng)的應(yīng)用前景是相當(dāng)?shù)目捎^的。為了能夠經(jīng)濟(jì)、快速的獲取地球空間信息，我們應(yīng)盡快完善POS系統(tǒng)與其他傳感器的集成技術(shù)，不斷的進(jìn)行探索研究，從而達(dá)成理想的目標(biāo)。

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