航空攝影測量新技術探討

■魏益友，黃雪琴，劉韋華 ■江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌 330001

1 概述

自上世紀八十年代初起，我國各大中型城市陸續開展了利用航空攝影測量技術生成城市大比例尺地形圖的應用。隨著新技術的普及隨之而來的是各城市大中型測繪單位陸續組建航測機構用以開展航空攝影測量以及遙感等方面的業務，技術的推動也帶來了與之相關的高新技術不斷的投入。下面就幾種典型的新技術在航空攝影測量中的應用做個簡要的介紹。

2 航空攝影測量新技術探討

(1)GPS 技術在航空攝影測量中的應用

傳統的空中三角測量采用航空攝影、野外測量分布于特定位置上的地面控制點，以地面控制點為基準進行最小二乘平差以確定地面目標的空間位置的作業方式，這種方式周期長、成本高、自動化程度低。采用GPS 輔助空中三角測量中的導航與定位是利用裝置于飛機和地面基準站上的GPS 接收機精確測定攝影曝光瞬間航攝儀物鏡中心位置，將其視為觀測值引入攝影測量區域網平差中，進行內業加密，這樣可以大大減少地面控制點的數量。

(2)機載激光掃描技術在航空攝影測量中的應用

上世紀九十年代后期機載激光掃描技術開始逐步興起，概括來說它就是將激光測距儀與GPS 定位技術相結合快速獲取地面地物高精度三維坐標的一種技術。相對傳統攝影測量技術而言他具有高精度且所測繪范圍更廣個優勢。利用該技術可以生成大范圍地形測圖以及進行大型工程建設場地測繪。由于他采用非接觸方法直接獲取三維高精度坐標能克服傳統測量技術操作過程中的局限性，能很方便的對任意物體進行掃描，幾乎沒有空間時間的限制，能很快速的將現實地物信息轉換為能處理的影像數據。其高效、高精度、現勢性強等特點，在使用中能大大節約時間成本及資金成本，因而得到了普遍的應用。

機載激光掃描測量技術在工程與環境檢測及城市建設等各方面均有十分成功的案例:譬如大比例尺地形圖繪制、地災評估、地面斷面圖、建筑物立體施工、變形監測、3D 城市模型建立等。

(3)機載側視雷達技術在航空攝影測量中的應用

機載側視雷達是在飛機向前飛行時，利用裝于飛機機身兩側或下方的天線來掃描飛機下方兩側的帶狀地面，從而進行高分辨率地形測繪。采用合成孔徑成像，能實現真實孔徑雷達圖形的實時數字處理劑移動式TV 顯示。

側視雷達工作時間不受限，成像分辨率高影像清晰、拍攝范圍覆蓋面積大，能快速提供信息、拍攝過程不易受到干擾且具有分辨固定物體以及活動目標的能力，將飛行中連續拍攝照片拼接起來加以修正即可生成大面積地形圖。該技術在農林業、資源環境保護、地勘等方面己得到普遍的應用。

機載星載SAR 主要應用于地形立體測繪，他通過雷達圖像來提取有關地形信息，另外雷達干涉測量技術—InSAR 則是基于同軌或異軌雷達圖像立體測量之外的另一種新技術，通過它可生成數字高程模型(DEM)。

雷達測量技術主要應用于監測地殼形變、海面洋流監測、土地利用變化監測及艦船的跟蹤監測等。

(4)低空遙感系統技術在航空攝影測量中的應用

低空遙感更多采用無人機方式進行拍攝，成本相對低廉一些，通常情況不需要申請空域使用，飛行高度處于國家允許范圍以內。能快速對目標區域進行反應以及獲取高質量數據，特別是在救災等方面能夠快速進行災害情況勘探。但是在航行過程中因為承載能力有限，拍攝設備價格相對低廉，對數據定位精度不高，通常將它作為常規航空攝影及衛星遙感的補允手段。

無人飛行器航空系統就是利用無線遙控或程序控制來執行特定航空任務的飛行器，指不搭載操作人員的一種動力空中飛行器，采用空氣動力為飛行器提供所需的升力，能夠自動飛行或遠程引導。超輕型飛行器航攝系統則是采用2000 萬像素以上框幅式數碼相機的有人駕駛輕型固定翼飛機、動力滑翔傘、直升機等平臺進行航空攝影的系統。無人駕駛低空遙感系統則是由飛行器平臺系統、小型多功能觀測傳感器系統、測控及信息傳輸分系統、地面實驗處理與加工系統、遙感空基交互控制系統、綜合保障系統組成，在低平原地區應用較多，多應用于我國北方地區，但是其成果精度不高，適用于低精度要求的影像拼接、災害應急、規劃等。在我國山地平原地區等都有較多應用實例。

(5)定位定姿系統技術在航空攝影測量中的應用

定位定姿系統(position and orientation，POS)利用設在地面上的一個或多個基站上的GPS 接收機和裝在飛機上的GPS 接收機同步連續觀測GPS 衛星信號，采用差分GPS 定位(DUPS)技術精密定位，利用慣性測量裝置(IMU)來感測飛機或其他載體的加速度進行姿態測量，通過積分運算獲取載體的速度和姿態信息。

3 結束語

本文通過對幾種常見的航空攝影技術進行對比分析，梳理出各種技術在攝影測量中的優缺點，在實際工作中我們有必要針對測區實地情況來選取合適的技術進行影像獲取，以提高整體作業效率，提升影像質量。隨著現代攝影技術及互聯網技術的不斷發展，還會有更多新興技術出現，必將為我們的航空攝影測量事業帶來前所未有的機遇和挑戰!

［1］何繼崢，楊朝輝.基于航空攝影測量的數字化測圖實驗教學改革探討［J］.科技創新導報，2011(23).

［2］王厚生.GIS、影像、三維集成系統［D］.北京工業大學，2000.

［3］張劍清.數字攝影測量［J］.城市勘測，1996(01).

［4］彭永超.低空攝影測量的數據處理與誤差分析［J］.物探裝備，2008(02).