季鵬 皮青山

臨沂市國(guó)土資源局測(cè)繪院，中國(guó)·山東 臨沂 276000

航空攝影；地理信息；地形測(cè)量

1 引言

傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)受自然條件的影響，使得測(cè)繪困難，準(zhǔn)確性降低，甚至無(wú)法測(cè)量。例如，在深山連綿，森林茂密的復(fù)雜地形中，傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的局限性，人員安全及其他外部因素大大降低了測(cè)繪的準(zhǔn)確性，甚至無(wú)法測(cè)量。航空攝影測(cè)量技術(shù)是一種現(xiàn)代的，先進(jìn)的快速測(cè)量方法，它可在空中進(jìn)行不受地形情況的限制，通過(guò)它可以逐步取代傳統(tǒng)全野外費(fèi)時(shí)費(fèi)力的測(cè)量方法，徹底改變傳統(tǒng)的測(cè)量生產(chǎn)方式?？紤]到這一點(diǎn)，本文旨在通過(guò)分析低空航空攝影技術(shù)的發(fā)展結(jié)合測(cè)繪生產(chǎn)工作中的實(shí)際應(yīng)用，以期為業(yè)界提供相關(guān)建議和方法。

2 航空攝影測(cè)量概述

航空攝影測(cè)量是指的是從飛機(jī)上對(duì)地面進(jìn)行攝影，根據(jù)航攝相片所提供的圖像信息，在特定的航攝一起上測(cè)制各種比例尺地形圖從而為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供最原始的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一種攝影測(cè)量技術(shù)，是攝影測(cè)量的重要組成部分[1]。

2.1 航空攝影測(cè)量發(fā)展現(xiàn)狀

攝影測(cè)量進(jìn)入中國(guó)后,中國(guó)在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方面的發(fā)展取得很大的進(jìn)步。在北京四維遠(yuǎn)見(jiàn)公司、武漢適普公司研發(fā)的系統(tǒng)都在20世紀(jì)末通過(guò)相關(guān)鑒定。這兩家公司的系統(tǒng)都集成了數(shù)據(jù)后處理的大部分工作,主要包含空三測(cè)量、4D產(chǎn)品生產(chǎn)等。國(guó)際數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的涌現(xiàn)大大的促進(jìn)了航空攝影測(cè)量在各個(gè)方面的發(fā)展。雖然中國(guó)在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站和其他航空攝影測(cè)量的理論方面取得了較為長(zhǎng)足的進(jìn)步，但這些并不能掩蓋我們的相對(duì)落后。光學(xué)鏡頭、在機(jī)載POS、CCD 制作技術(shù)和水平等方面我們還很落后，需要奮起直追。沒(méi)有自己的核心技術(shù)產(chǎn)品,數(shù)字航空攝影的好多方面如自動(dòng)化工作站、規(guī)范的制定、數(shù)字航空攝影的應(yīng)用等都會(huì)受到一些牽絆。

2.2 低空航空攝影測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)

地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集離不開(kāi)高精度、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集儀器，通過(guò)航空攝影測(cè)量在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集中的合理應(yīng)用，可以從根本上降低數(shù)據(jù)質(zhì)量控制不嚴(yán)格、不標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致的地理信息系統(tǒng)服務(wù)不合格問(wèn)題。同時(shí)利用航空攝影測(cè)量提供的高質(zhì)量空間信息，可以及時(shí)、快速的在各種劣質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行精確度較高的圖像的收集，為地理信息系統(tǒng)優(yōu)化完善提供依據(jù)。除此之外，利用航空攝影測(cè)量后獲得的側(cè)視圖，可以判定建筑物結(jié)構(gòu)層次，同時(shí)促使圖像、屬性緊密結(jié)合，幫助技術(shù)人員構(gòu)建建筑物相關(guān)技術(shù)信息管理方案。

3 低空航空攝影測(cè)量在測(cè)繪中的應(yīng)用

3.1 低空航測(cè)平臺(tái)

選擇平臺(tái)是航空攝影測(cè)量的第一步，合理的攝影平臺(tái)的選擇可以讓整個(gè)測(cè)量過(guò)程效率更高，質(zhì)量更好，同時(shí)還可以避免測(cè)繪結(jié)果不明確，測(cè)繪圖像不清晰的情況發(fā)生，因此，必須在航空攝影的過(guò)程中選擇合適的攝影平臺(tái)為下一步測(cè)量工作奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段的低空航空攝影平臺(tái)主要包含各類(lèi)型的無(wú)人機(jī)以及動(dòng)力懸掛滑翔三角翼等，以動(dòng)力懸掛滑翔三角翼為例，該航拍平臺(tái)相對(duì)穩(wěn)定，具有導(dǎo)航定位功能，對(duì)提高測(cè)量精度有積極作用，該平臺(tái)性能較高，能最大限度地發(fā)揮平臺(tái)的作用。根據(jù)特定的天氣條件來(lái)選擇合適的平臺(tái)可以提高平臺(tái)的穩(wěn)定性，確保航空攝影的質(zhì)量，并提高測(cè)量的準(zhǔn)確性[2]。

3.2 低空航空攝影測(cè)量在地理信息數(shù)據(jù)采集中應(yīng)用

航空攝影任務(wù)的實(shí)行一般包含項(xiàng)目委托、訂立合同、航飛技術(shù)制定、空域?qū)徟w行獲取、數(shù)據(jù)處理、成果檢查驗(yàn)收等環(huán)節(jié)。數(shù)碼航攝一般包括影像數(shù)據(jù)、航線示意圖、航攝相機(jī)在飛行器上安裝方向示意圖、航空攝影技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)、航空攝影飛行記錄、相機(jī)檢定參數(shù)文件、航攝資料移交書(shū)、航攝軍區(qū)批文、航攝資料審查報(bào)告、其他相關(guān)資料等。

GIS 可將一些略顯凌亂的信息在地里空間中進(jìn)行整理，并在整理的過(guò)程之中使信息存在關(guān)聯(lián)性，并運(yùn)用地圖，或一些比較特殊的符號(hào)將保存在系統(tǒng)之中的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，比如GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)便是其中關(guān)鍵一部分，顧名思義，它可儲(chǔ)存地理數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，方便系統(tǒng)使用。在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之中，存在請(qǐng)求編譯器，用來(lái)檢查數(shù)據(jù)，若請(qǐng)求是正確的，便會(huì)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)控中的處理機(jī)制之中。GIS中存在硬件與軟件，在數(shù)據(jù)庫(kù)中存在多個(gè)文件，文件儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，若想訪問(wèn)數(shù)據(jù)便需要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理進(jìn)行，其中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)在磁盤(pán)上將輸入、輸出進(jìn)行保存，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，便可有效實(shí)現(xiàn)文件結(jié)構(gòu)在物理上進(jìn)行集合[3]。

航空攝影最重要的是獲取航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)并按需求提取地理信息數(shù)據(jù)。即在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，利用航空攝影測(cè)量對(duì)區(qū)域情況進(jìn)行拍攝，并獲得正射影像圖、數(shù)字高程模型、三維模型等成果。隨后將航空攝影測(cè)量獲取的各類(lèi)數(shù)據(jù)導(dǎo)出至地理信息軟件。同時(shí)利用地理信息系統(tǒng)自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)模板，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)回放。以某項(xiàng)目為例，通過(guò)上述操作，分析出該區(qū)域總面積為90km2，建成區(qū)范圍為20km2。其次，在獲得上述數(shù)據(jù)信息之后，為保證整體地理信息數(shù)據(jù)監(jiān)控科學(xué)全面性，檢測(cè)技術(shù)人員可結(jié)合拍攝到的圖像及數(shù)據(jù)，進(jìn)行長(zhǎng)度、建筑面積、高度等航空攝影測(cè)量定位內(nèi)容的精確測(cè)繪。并依據(jù)文本、影像雙向查詢要求，對(duì)該區(qū)域一般資料進(jìn)行合理繪制，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)前期航空攝影測(cè)量問(wèn)題。假定該區(qū)域分析階段平面數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)為20m2。即大于20m2的部分可全部提取，反之則忽略不計(jì)。最后，為充分滿足要求，在三維矢量提取的基礎(chǔ)上，可選擇超大幅面立體像，進(jìn)行三維模型制作。即在立體采集環(huán)境中，設(shè)置號(hào)航空攝影測(cè)量區(qū)域的面積，調(diào)整相對(duì)航高高度，影像分辨率為以及航向重疊度和旁向重疊度分別為等參數(shù)。同時(shí)放大視場(chǎng)角度，以便最大程度采集到城中村建筑物側(cè)面幾何信息。隨后進(jìn)行實(shí)景紋理制作。即在制作出精度較高的傾斜影像空間體框模型之后。結(jié)合GIS 定位后航空攝影測(cè)量?jī)A斜影像本質(zhì)特點(diǎn)，利用空間幾何投影技術(shù)、數(shù)字三維技術(shù)，選定一個(gè)航空攝影測(cè)量模型面，獲取其角點(diǎn)三維物方X 軸、Y 軸、Z 軸坐標(biāo)。隨后依據(jù)每一張航空攝影測(cè)量?jī)A斜影響與相應(yīng)模型面相交程度，對(duì)全部影像集進(jìn)行篩選。最后在GIS 共線模板中，對(duì)所選擇模型面在每一張航空攝影測(cè)量影像中投影像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)利用篩選算法，依據(jù)影像質(zhì)量、影像投影面最優(yōu)原則，進(jìn)行影像排序。并截取所選擇影像紋理部分，計(jì)算紋理坐標(biāo)。隨后將計(jì)算結(jié)果映射至GIS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中[4]。通過(guò)這些操作，可以獲取DOM、DLG、三維模型等大量的地理信息數(shù)據(jù)。

3.3 應(yīng)用展望

伴隨著地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在地理信息系統(tǒng)之中，關(guān)于地理信息具體應(yīng)用，所應(yīng)用到地里數(shù)據(jù)一般都呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)化的狀態(tài)，軟件在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，為達(dá)到效率，也便是提升速度，經(jīng)常將標(biāo)準(zhǔn)化所忽略，地理信息系統(tǒng)在應(yīng)用到不同領(lǐng)域的過(guò)程之中，共享數(shù)據(jù)便是由這些數(shù)據(jù)說(shuō)行程的，所以嚴(yán)格要求數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，在制圖的過(guò)程中，滿足數(shù)字化地形圖，以此為前提之下，便可根據(jù)GIS 的要求將地理信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)庫(kù)制作出來(lái)[5]。與此同時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的規(guī)模，以及質(zhì)量進(jìn)行一定重視，并對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行嚴(yán)格的控制，GIS 在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程當(dāng)中，需要將數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)控制的出現(xiàn)的不合理、不嚴(yán)格進(jìn)行有效的控制，并防止此類(lèi)情況的發(fā)生，偽劣數(shù)據(jù)會(huì)影響到空間數(shù)據(jù)，需要將此類(lèi)問(wèn)題有效避免[6]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，低空航空攝影在應(yīng)急測(cè)繪、森林普查、衛(wèi)片執(zhí)法檢查、土地確權(quán)、村莊拆遷建筑核算、資源普查等諸多方面都將發(fā)揮出重要的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著航空器以及測(cè)量技術(shù)設(shè)備的不斷進(jìn)步，航空攝影測(cè)量技術(shù)也在不斷的發(fā)發(fā)展革新，未來(lái)的測(cè)繪也將為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)便捷和實(shí)惠，航空攝影測(cè)量作為地理信息數(shù)據(jù)收集的重要手段，通過(guò)改善許多領(lǐng)域中豐富的地理空間信息度量，使每個(gè)用戶都可以高速便捷的應(yīng)用地理空間數(shù)據(jù)?；谶@些技術(shù)手段，測(cè)繪地理信息的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛，相信將會(huì)有越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)來(lái)促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)，社會(huì)和城市發(fā)展，測(cè)繪也必將迎來(lái)更美好的明天。