航空攝影測量影像定向的探討

　　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量影像定向技術(shù)。

　　一、航空攝影測量影像定向技術(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)代航空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行4D產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)并對相應(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、我國航空攝影測量影像定向技術(shù)的現(xiàn)狀

　　目前，航空攝影測量主要有常規(guī)航空攝影測量、GPS航空攝影測量、DGPS/IMU航空攝影測量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量技術(shù)最主要的區(qū)別。航空攝影測量影像定向技術(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比小、沒有明顯特征的地區(qū)的空中三角測量的作業(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量,所能達(dá)到的地面精度,主要依賴于飛行高度。對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圖的需要。而基于DEM和DOM的航空攝影測量直接解具有地學(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)代的航空攝影測量在作業(yè)上一般在航空攝影、地面控制和內(nèi)業(yè)測繪上有一定的要求。在采用GPS航空攝影測量時(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)測繪采用影像匹配技術(shù)識別同名像點(diǎn),以完成地形和地物的自動(dòng)測繪現(xiàn)行的4D產(chǎn)品生產(chǎn)中,一般按照單片內(nèi)定向y像對相對定向y單模型絕對定向y立體模型測繪的流程進(jìn)行作業(yè),僅僅是在DGPS/IMU航空攝影測量之直接對地目標(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。航空攝影測量幾何定位有攝影測量加密和直接對地目標(biāo)定位兩種方式。其中，攝影測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圖提供定向控制點(diǎn)和進(jìn)行高精度的對地目標(biāo)定位。現(xiàn)行航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范對不同比例尺、不同類別地形的攝影測量加密規(guī)定了具體的加密方法、地面控制方案,并對加密點(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)模型的絕對定向就能建立可量測的幾何模型,進(jìn)而可提取符合要求的三維空間信息。利用現(xiàn)行攝影測量加密方法獲取的影像外方位元素進(jìn)行直接對地目標(biāo)定位完全可以滿足測繪地形碎部點(diǎn)的精度要求。

　　四、總結(jié)

　　對于同一地區(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)的航空攝影測量作業(yè)，這對于減少攝影測量外業(yè)控制測量、地形圖修測、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)變化檢測等具有十分重要的意義。符合規(guī)范精度要求的攝影測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量中提取三維空間信息。當(dāng)前數(shù)字攝影測量時(shí)代可以讓 3種攝影測量模式共同存在，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)攝影測量方法在交通便利、地勢平坦地區(qū)的大比例尺地形測圖中應(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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