航空攝影測量影像定向的若干探討

王波

【摘要】隨著我國經濟的不斷發展，各種各樣的科學技術也在不斷提高，尤其是航空技術。航空攝影的目的是可以觀察目標所處的真實空間，有利于地形考察等多個方面。所以，本文將從多個方面對航空攝影測量圖像定向進行深入的分析以及探討。

【關鍵詞】航空攝影；測量影像；定向；探討；

一、前言

目前，我國在航空事業上取得了很大的進步，例如空間定位技術、計算機信息技術以及遙感技術，由于這幾項技術都取得了質的發展，所以也促進了航空攝影測量定向科學技術的發展。

二、關于航空攝影測量影像定向

航攝測量影像定向就是運用遙感影像來確定地面目標點的空間位置，從而進一步實現目標定位的原理，其重點就是能迅速的獲取空間方位。攝影測量就是利用攝影光束相交確定地面點位的一種方法。這種方法需要外方位元素：為三個線元素和三個角元素。近幾年來，經濟建設、社會建設發展較為迅速，在城鎮和土地調查的成果資料與實際利用現狀存在較大差異，對土地進行科學有效利用則產生較深影響。如果靠控制點并通過空三加密反求光束的外方位因素的傳統攝影成圖技術則不能滿足生產發展和城市測繪的需求。

三、航空攝影測量影像定向技術的發展

1950年以前，人們嘗試用雷達測高儀和激光斷面測量儀等技術手段來測量空間定位，但是由于數據不準確而不能得到理想的結果。到了70年代左右，全球定位系統（GPS）的快速發展，研究人員通過對載波相位差分GPS動態定位技術的研究發現，可以采用此技術來確定攝影瞬間測量目標的空間位置，因此一些研究人員開始重點研究GPS輔助空中三角測量方法，使得此技術得到了快速發展，可是由于其技術要求比較苛刻，對于城市大比例尺、條形區域等的測量很不方便。90年代以后，國際攝影測量界又開始了針對DGPS/IMU組合系統（POS系統）的研究，并用此技術來獲取像片攝影時的空間方位，并直接應用于航空攝影測量影像的空間定位上，然而經過與實地數據作對比，發現其測量精度仍然無法滿足大比例尺測量的精度要求。

進入21世紀以來，著數字化攝影測量技術的快速發展，航空攝像測量技術通過對定向參數進行分析，初步確立了航空攝影測量影像定向技術。隨后，人們主要以3S技術為主要測量手段、以4D產品（DEM、DOM、DLG、DRG）生產技術為輔的測量技術，廣泛應用于航空攝影測量影像定向應用中。我們如何充分利用當代航空攝影測量技術的優勢，進行4D產品的大規模生產，并對相應數據庫實施快速更新，是一個值得關注的問題。同時我們應該充分利用現在的航空攝影測量技術的優勢，發展我國的航空測量事業。

四、我國航空攝影測量影像定向技術的現狀

目前，航空攝影測量主要有常規航空攝影測量、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最主要的區別。航空攝影測量影像定向技術是借助大量地面控制點加密技術獲取模型定向點來實現的。

通過GDPS/IMU來直接測定傳感器的六個外方位元素，能夠讓客戶認為價格是合適的。直接地面參考技術即GDPS/IMU能夠將傳感器數據或目標數據直接轉化到一個本地或者全球的坐標系統，從而能夠進行下一步的處理。將GDPS/IMU數據作為輔助信息用于對比小、沒有明顯特征的地區的空中三角測量的作業是很有用處的，但是直接用校正過的定向參數而不進行整體的空中三角測量，所能達到的地面精度，主要依賴于飛行高度。對于幾何模型考慮的比較簡單，導致即使區域網結構十分完美且檢校場及GDPS/IMU數據聯合處理準確無誤，直接地面參考所能達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編碼、信息翔實等優點，并且能夠輕易實現快速更新和實現變化檢測的自動化與半自動化。

基于已知定向參數影像的航空攝影側量直接解則需要滿足一些要求。首先，必須能夠從數據庫中得到原有影像及它們的定向參數值；其次，影像的重疊度和約束點的分布必須滿足穩定的幾何構造，以保證達到較高的精度；并且新舊影像在內容上必須有相關性，這樣我們才能提取同名點。

五、數字航攝儀DMC

數字航攝儀DMC是一種用于高精度、高分辨率航空攝影測量的數字相機系統。DMC數字航空相機由四個全色傳感器和四個多波段傳感器組成。DMC航空相機通過四個多波段傳感器分別捕捉紅色、藍色、綠色及近紅外數據；而四個全色傳感器分別捕捉的影像，依靠少量的重疊區域生成一個大的768013824鑲嵌影像。DMC能夠滿足小比例尺和高分辨率大比例尺航攝業務的需要。該系統在不同的光線條件下，通過改變曝光時間，確保影像質量，其對地面分辨率可達到5cm。

低空數字航空攝影測量以2000萬像素以上的小像幅數碼相機為傳感器，采用無人飛機進行低空航攝，具有機動、快速、經濟等優勢。該技術能夠在短時間獲取局部區域的較高精度的高分辨率數字影像，且天氣及機場的依賴性小，已廣泛應用于應急保障、防災減災、地形測繪等領域。

六、LIDAR激光測高掃描系統

LIDAR激光測高掃描系統利用GPS輔助空中三角測量技術，可以減少地面控制點，縮短作業周期，降低成本，可以真正應用于困難地區、無圖區及邊境區的基礎測量。利用該種測量技術，在有地面控制點的四角帶，完全可以滿足1∶10000比例尺的地圖精度要求；在地面特征豐富、影像較好時，可以達到1∶50000比例尺的精度要求。這種測量技術對于實施西部大開發戰略、完善國家基本地形圖有重要意義。

七、航空攝影測量影像定向作業的要求及實驗

現代的航空攝影測量在作業上一般在航空攝影、地面控制和內業測繪上有一定的要求。在采用GPS航空攝影測量時一般會將動態GPS接收機與航攝儀固聯以提高影像獲取的質量。

一般在采用DGPS/IMU航空攝影測量時，都會在航攝儀上安裝POS系統。根據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坐標和像片外方位元素。內業測繪采用影像匹配技術識別同名像點，以完成地形和地物的自動測繪現行的4D產品生產中，一般按照單片內定向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行作業，僅僅是在DGPS/IMU航空攝影測量之直接對地目標定位方法中探討如何利用POS系統獲取的影像定向參數進行模型恢復的有關理論和方法。攝影測量加密和直接對地目標定位是航空攝影測量幾何定位的兩種方式。攝影測量加密的含義是將獲得到的影像坐標和地面的控制點或者是影像的外方位元素作為帶權觀測值進行整體光束法區域網平差，從而獲取影像的定向參數和目標點的空間坐標，這樣可以對立體模型測圖提供目標定位定向的控制點和高精度的對地目標定位。

直接對地目標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的像平面坐標按照空間前方交會理論計算出相應地面點的物方空間坐標，以直接確定物點的空間位置，從而實現4D產品的生產。

八、結束語

通過以上詳細的分析以及探討，我們能夠看出當今社會的航空攝影測量影像定向技術還是比較成熟的。所以說，為了更好的了解地理環境，發掘地球的神秘，仍需不斷發展這項技術。

參考文獻

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