航空攝影測量在GIS數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

柳葉

（遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧錦州 121003）

應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）中，采集了地球表層空間包括大氣層在內(nèi)的相關(guān)地理數(shù)據(jù)，具備數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、歸納、分析、管理功能。航空攝影測量是基于中心投影的透視變換原理，借助于飛機(jī)或氣球、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等飛行器進(jìn)行航空測量的方式，具有靈活可控、監(jiān)測效率高、高清攝像的技術(shù)優(yōu)勢，在GIS數(shù)據(jù)采集中得到廣泛應(yīng)用，讓GIS系統(tǒng)逐步完善，有效地提升了其工作水平。

一、航空攝影測量及GIS數(shù)據(jù)采集

航空攝影測量是一項(xiàng)借助于飛機(jī)或飛行器搭載專業(yè)攝影裝備，對地面連續(xù)攝取照片，通過地面控制點(diǎn)測量、調(diào)繪和立體測繪等程序，繪制出1:1000到1:100000比例尺地形圖的作業(yè)過程。這種測量方式能夠從空中展開測繪，突破外界環(huán)境對于工程測量的限制，檢測尺度比較大，監(jiān)測效率高，無需重復(fù)測量，即可獲取完整、真實(shí)的地標(biāo)物信息，且含片能夠客觀、永久記錄各種地面特征及動(dòng)態(tài)現(xiàn)象，后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，繪制地形圖，制作三維立體模型，較為方便。

GIS（地理信息系統(tǒng)）的核心為數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理上功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)空間信息到三維立體圖形的轉(zhuǎn)換，直觀展示空間、屬性信，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠深化測繪工程成果在土地管理及利用中的效果。地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建，依賴于各類高精度、高質(zhì)量的測繪手段，其中就包括航空攝影測量。借助于航空攝影測量技術(shù)，能夠全面、迅速獲取各個(gè)區(qū)域的高精度圖像，提取出地標(biāo)物三維坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息，而且還能夠獲取地標(biāo)物的側(cè)視圖，用以判斷房屋建筑、電線桿等物體的結(jié)構(gòu)層次，讓圖像、屬性緊密結(jié)合。航空攝影測量在GIS數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用，讓其擺脫了以往實(shí)地架設(shè)的測繪方式，且測繪過程自動(dòng)化程度高，人力成本消耗低，能夠迅速準(zhǔn)確獲取目標(biāo)區(qū)域的三維數(shù)據(jù)信息，以城中村項(xiàng)目開發(fā)為例，短短數(shù)月即可獲得每一棟房屋的準(zhǔn)確信息，和每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的土地利用總體分布圖，完成屬性數(shù)據(jù)庫、立體數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，為建筑施工，拆遷補(bǔ)償提供了準(zhǔn)確的信息支持。

二、應(yīng)用流程分析

以城中村建設(shè)項(xiàng)目中，GIS系統(tǒng)的構(gòu)建及數(shù)據(jù)采集為例，探討航空攝影測量的應(yīng)用流程。

1.獲取航空攝影測量數(shù)據(jù)

項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間有限，在前期準(zhǔn)備階段，應(yīng)該合理設(shè)計(jì)航空攝影測量方案，在限定時(shí)間內(nèi)完成城中村情況的拍攝工作，輸出1:1000正射影像圖。在工作過程中，應(yīng)該適當(dāng)降低飛機(jī)航行速度，保證攝影的清晰度，為1:4500比例尺地形圖繪制提供精確數(shù)據(jù)。完成航空攝影工作后，將攝影裝備上的平面圖像、數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS系統(tǒng)中，系統(tǒng)中自帶數(shù)據(jù)庫模板，可自動(dòng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，展開數(shù)據(jù)回放，計(jì)算出城市總面積和城中村面積。

2.數(shù)據(jù)及圖像處理

獲取數(shù)據(jù)信息和航測圖像后，技術(shù)人員應(yīng)該對信息進(jìn)行處理，對于建筑長度、高度、面積等航空攝影測量定位內(nèi)容，進(jìn)行精確測繪。按照城中村建設(shè)項(xiàng)目的具體情況及影像雙向查詢要求，合理繪制城區(qū)城中村的一般資料，基于平面數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，提取出超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的全部數(shù)據(jù)。

3.制作三維模型

基于城中村規(guī)劃建設(shè)要求，進(jìn)行三維矢量提取，并在此基礎(chǔ)上，選擇超大幅面立體像，制作三維模型。

在立體采集環(huán)境中，調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，航空攝影測量區(qū)域面積設(shè)置為50平方千米，相對航高設(shè)置為2550米，影像分辨率設(shè)置為6.2~ 9.6厘米，航向重疊度設(shè)置為55%，旁向重疊度設(shè)置為誒85%，隨后，放大視場角度，全面采集城中村建筑物側(cè)面幾何信息，制作實(shí)景紋理，構(gòu)建好高精度傾斜影像空間體框模型后，在空間幾何投影技術(shù)、數(shù)字三維技術(shù)支持下，設(shè)定航空攝影測量模型面，獲得角點(diǎn)三維物的X軸、Y軸、Z軸坐標(biāo)，最后，根據(jù)航空攝影測量傾斜影像預(yù)期對應(yīng)模型面的相交成都，對全部影像展開篩選[1]。

在GIS共線模板中，計(jì)算出每一張航空攝影測量影像中所選定模型面的坐標(biāo)，應(yīng)用篩選算法，綜合考慮影像質(zhì)量、影像投影面質(zhì)量等，對影像排序。同時(shí)，截取出選定影像的紋理部分，計(jì)算紋理坐標(biāo)，映射至GIS系統(tǒng)中。

三、應(yīng)用要點(diǎn)分析

在航空攝影測量中，數(shù)據(jù)精確度較高，但這并不是說測量數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)完全一致，而受到空間數(shù)據(jù)數(shù)量與質(zhì)量的影響，GIS系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值也會(huì)不同。

為了確保GIS數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性，在航空攝影測量過程中，應(yīng)該采取全過程監(jiān)測與最終結(jié)果檢查的方式，嚴(yán)格管控空間數(shù)據(jù)質(zhì)量。

GIS系統(tǒng)存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，因此，可以利用計(jì)算機(jī)自帶的數(shù)據(jù)檢測功能，對航空攝影測量所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容包括數(shù)據(jù)完整性、高程標(biāo)注、漢字標(biāo)注、輸入?yún)?shù)等，而且，可以在工作底圖上選擇合適位置，蒙上回放圖，執(zhí)行計(jì)算機(jī)回放檢查程序，全面檢查數(shù)字完整性、對線性質(zhì)量、對角線精度、圖像尺寸等，確保GIS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。

航空攝影測量階段是數(shù)據(jù)質(zhì)量把控的關(guān)鍵性階段，在此過程中，技術(shù)人員應(yīng)該遵守“數(shù)據(jù)質(zhì)量高于數(shù)據(jù)采集速度”原則，嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)采集、制圖流程及標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，以防產(chǎn)生劣質(zhì)數(shù)據(jù)，影響到數(shù)據(jù)精度。

在GIS系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為特殊，每一組數(shù)據(jù)都處于經(jīng)緯度構(gòu)成的坐標(biāo)系中，有對應(yīng)的地理參照，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)測量目標(biāo)物的特征，設(shè)置合適的坐標(biāo)系，確保坐標(biāo)系內(nèi)數(shù)據(jù)之間保持穩(wěn)定關(guān)系。

四、結(jié)語

綜上所述，GIS數(shù)據(jù)采集是一項(xiàng)應(yīng)用專業(yè)化的航空攝影設(shè)備，采集地球局部或整體表層空間信息，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析的工作，在這項(xiàng)工作中，航空攝影測量發(fā)揮著重要作用，為了確保數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、即時(shí)性，工作人員應(yīng)該全面把握航空攝影測量的實(shí)施要點(diǎn)，嚴(yán)格按照其技術(shù)流程作業(yè)，切實(shí)提升技術(shù)應(yīng)用水平，從而保障GIS數(shù)據(jù)采集工作質(zhì)量，為城市規(guī)劃建設(shè)、自然資源監(jiān)管等工作提供信息支持。