數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式研究.doc

數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式研究 劉學(xué)杰 （河南省中緯測(cè)繪規(guī)劃信息工程有限公司河南焦作454000） 【摘要】從航空影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、外業(yè)像控測(cè)量與空中三角測(cè)量之間數(shù)據(jù)的有效銜接、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的數(shù)字產(chǎn)品制作等幾個(gè)主要方面總結(jié)不同的作業(yè)方法，分析不同作業(yè)模式下對(duì)最終成圖的精度影響，最終形成一套內(nèi)外業(yè)銜接緊密、作業(yè)模式靈活、成果精度較高的數(shù)碼航空攝影測(cè)量作業(yè)方案，從而為數(shù)字城市建設(shè)提供可靠的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞數(shù)字航空攝影測(cè)量；測(cè)圖精度；內(nèi)外業(yè)一體化；像控測(cè)量 1.研究的背景與意義? 1.1數(shù)字航空攝影測(cè)量是工程測(cè)量發(fā)展的趨勢(shì)。 隨著測(cè)繪技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，航空攝影測(cè)量技術(shù)也有了前所未有的發(fā)展和進(jìn)步，與傳統(tǒng)的全野外測(cè)量相比，航空攝影測(cè)量具有獲取地理空間信息快、成本相對(duì)較低、且不受區(qū)域限制等優(yōu)勢(shì)，一直受到世界各國(guó)政府的高度重視，短短幾十年間得到了迅猛發(fā)展，占據(jù)了對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，在全球基礎(chǔ)測(cè)繪、重點(diǎn)地區(qū)詳細(xì)測(cè)繪和局部地區(qū)精確測(cè)繪中得到了廣泛應(yīng)用。? 1.2與傳統(tǒng)測(cè)繪相比優(yōu)勢(shì)。 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地表自然環(huán)境和人文地理日益錯(cuò)綜復(fù)雜，地理信息的變化速度日趨加快，給地形圖測(cè)繪及更新增添了難度。因此，采用合理的測(cè)繪手段，全面、高效并高精度地獲得地理信息數(shù)據(jù)是測(cè)繪的一個(gè)發(fā)展方向。就現(xiàn)有的測(cè)繪手段而言，航測(cè)在多方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其與傳統(tǒng)測(cè)繪相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：? （1）工期優(yōu)勢(shì)：地面測(cè)量的作業(yè)模式依靠人力和設(shè)備對(duì)地表信息逐點(diǎn)進(jìn)行野外采集，幾乎所有工作量都在野外完成。航測(cè)的作業(yè)模式依靠航飛獲取地表信息，絕大部分工作量在室內(nèi)完成，不受天氣、交通等自然條件影響，工作效率較高，能大幅度縮減工期。? （2）產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：地面測(cè)量的產(chǎn)品通常只有線劃圖。航測(cè)有DLG、DEM、DOM等多種產(chǎn)品，并且航測(cè)產(chǎn)品可大范圍成圖，我們可以充分利用大范圍的航測(cè)產(chǎn)品減少現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作。另外，種類多的航測(cè)產(chǎn)品提供了充足的空間數(shù)據(jù)資源，其重復(fù)利用率明顯高于傳統(tǒng)測(cè)繪。? （3）成本優(yōu)勢(shì)：航測(cè)較傳統(tǒng)測(cè)繪，能節(jié)約大量的人力、物力及作業(yè)時(shí)間，這在一定程度上能夠降低地形圖測(cè)繪的成本。 2.研究的技術(shù)方案? 課題以數(shù)字焦作地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目作為研究具體實(shí)施項(xiàng)目，采用了JX4、Geolord-AT、Photoshop、CAD等多種專業(yè)軟件，研究具體實(shí)施方案貫穿航測(cè)項(xiàng)目整個(gè)實(shí)施流程，其具體實(shí)施的技術(shù)方案如（圖1）。 3.研究的過(guò)程與成果? 3.1航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)流程的優(yōu)化。? 3.1.1數(shù)字城市航空攝影測(cè)量作業(yè)流程（見(jiàn)圖2）：? 3.1.2上述的航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)流程整體是正確的，在數(shù)字城市項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，能夠指導(dǎo)作業(yè)。但是，在作業(yè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題：? （1）該流程中的各個(gè)步驟之間，缺少必要的質(zhì)量檢查步驟，若前一流程作業(yè)成果出現(xiàn)了問(wèn)題，便會(huì)延續(xù)到下一流程，依次傳遞。使得后期修改時(shí)，不得不整體修改，增加了修改的工作量；? （2）流程前期還缺少一些必要的步驟，影響了后期項(xiàng)目開(kāi)展的效率，如前期沒(méi)有進(jìn)行影像預(yù)處理，使得后期DOM的制作和處理的工作量大大增加。? （3）最后成果質(zhì)量缺少項(xiàng)目組內(nèi)部的檢查流程，直接進(jìn)行了檢查驗(yàn)收； 為了彌補(bǔ)上述作業(yè)流程中存在的這些問(wèn)題，查閱了相關(guān)的規(guī)程規(guī)范，結(jié)合實(shí)際的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，并依據(jù)上述問(wèn)題，分析概括了流程中要補(bǔ)充的步驟，如：航空影像的檢查與預(yù)處理、測(cè)區(qū)區(qū)域的劃分、數(shù)據(jù)的初采集和精度的初檢查等；并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，最終形成了一套重點(diǎn)突出、局部細(xì)化的航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)流程，如圖3：? 3.2航空影像數(shù)據(jù)檢查與預(yù)處理。? 3.2.1航空攝影由國(guó)家測(cè)繪地理信息局統(tǒng)一安排飛行，數(shù)字航攝，彩色影像，GPS導(dǎo)航，航線沿測(cè)區(qū)東西方向敷設(shè)。最終的影像包括：TIFF格式的數(shù)字影像和彩色照片影像。? 3.2.2雖然航攝單位提交的影像資料，已經(jīng)經(jīng)過(guò)加工處理，并通過(guò)了檢測(cè)單位的檢驗(yàn)，但是，由于航測(cè)軟件對(duì)影像要求以及影像自身質(zhì)量原因會(huì)影響到數(shù)據(jù)處理，對(duì)影像的檢查和預(yù)處理是航測(cè)必不可少的步驟。? 3.2.3下面是數(shù)字城市項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題：? （1）影像的色調(diào)及亮度/對(duì)比度不均勻，或清晰度不夠等現(xiàn)象；? （2）航攝單位提交的影像分辨率、影像像幅大小不正確；? （3）個(gè)別影像不是真實(shí)方向。? 3.2.4這些問(wèn)題會(huì)影響到立體模型建立，或者影響到立體模型絕對(duì)定向時(shí)控制點(diǎn)選點(diǎn)的精度，從而影像到立體模型的精度，不利于后期3D數(shù)據(jù)的制作。因此，我們展開(kāi)了以下研究。? 3.2.4.1研究?jī)?nèi)容一： 針對(duì)上述存在的問(wèn)題，我們列出了對(duì)應(yīng)的影像檢查內(nèi)容，增加了影像之間的對(duì)比檢查，以便影像能更好的拼接。主要有以下幾點(diǎn)：? （1）確保每幅影像的分辨率正確；? （2）確保單幅影像的真實(shí)方向，保證各幅影像間方向一致，滿足航向重疊度在60%以上，旁向重疊度在15%以上的要求；? （3）借助Photoshop圖像處理功能，做好影像色彩處理工作，保證整體影像色調(diào)基本一致，并控制影像文件的大小。 我們將這些內(nèi)容列入到了影像預(yù)檢檢查表中。? 3.2.4.2研究?jī)?nèi)容二： 針對(duì)JX4對(duì)影像像幅及影像質(zhì)量的要求，重點(diǎn)研究了影像處理的要點(diǎn)，同時(shí)，結(jié)合數(shù)字城市項(xiàng)目影像處理的經(jīng)驗(yàn)，并反復(fù)試驗(yàn)，形成了影像處理的流程及基本方法。 影像預(yù)處理使用軟件是Photoshop，通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)，形成了一套調(diào)色作業(yè)方法，收錄在航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)指南中，并錄制了調(diào)色工具講解視頻。? 3.3測(cè)區(qū)的區(qū)域劃分。? 3.3.1我們?cè)跀?shù)字城市項(xiàng)目中，由于項(xiàng)目開(kāi)展的需要，我們測(cè)區(qū)劃分區(qū)域方案為：測(cè)區(qū)北部主要采用的是分航帶進(jìn)行劃分的辦法；測(cè)區(qū)南部小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了分塊劃分。? 3.3.2在項(xiàng)目開(kāi)展后期，我們發(fā)現(xiàn)，測(cè)區(qū)的劃分對(duì)DOM成果接邊有著較大的影響，下面是我們進(jìn)行的研究分析：? 3.3.2.1接邊復(fù)雜度的比較。? （1）在數(shù)字城市項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)由于不同單幅影像拍攝角度不同，會(huì)造成影像中高大建筑物及其他有高度地物在影像上的傾斜方向不一樣的現(xiàn)象，這樣就使得DOM影像之間接邊時(shí)常常會(huì)有地物接不上的情況，如圖4：? （2）若是航帶之間接邊，即旁向接邊。由于兩作業(yè)區(qū)分別選用的兩條航線的影像，那么接邊處將都會(huì)是圖上所示情況，而旁向重疊區(qū)域較小，應(yīng)用影像二次鑲嵌、影像貼圖等方式處理起來(lái)比較麻煩；? （3）若是航線內(nèi)部接邊，即航向接邊。有時(shí)接邊處會(huì)采用同一張影像，就不會(huì)出現(xiàn)接邊問(wèn)題；有時(shí)會(huì)有圖示問(wèn)題，但由于航向重疊區(qū)域較大，應(yīng)用影像二次鑲嵌、貼圖等方式處理起來(lái)也比較方便。? （4）結(jié)論：我們應(yīng)盡量減少航帶之間的接邊，以減少接邊的復(fù)雜程度，即盡量不采用航帶區(qū)域劃分，而采用分塊區(qū)域劃分法，他可以有效減少航帶之間的接邊區(qū)域，減輕接邊的復(fù)雜程度。? 3.3.2.2接邊邊長(zhǎng)大小的比較：? （1）我們將含有10行10列1：1000標(biāo)準(zhǔn)分幅圖的區(qū)域，分給四個(gè)作業(yè)員進(jìn)行分區(qū)域作業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)分幅的邊長(zhǎng)為500m，分別采用航帶區(qū)域劃分和分塊區(qū)域劃分兩種方式進(jìn)行了作業(yè)區(qū)域的劃分，都分成了四小塊。 分塊法區(qū)域劃分（見(jiàn)圖5）：? （2）航帶法區(qū)域劃分： 經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，航帶法的接邊邊長(zhǎng)要比分塊區(qū)域劃分方法接邊邊長(zhǎng)長(zhǎng)了5000m，也就是接邊工作量要比分塊區(qū)域劃分法大。? （3）結(jié)論：合理的分塊區(qū)域劃分法能有效的減少區(qū)域之間的接邊邊長(zhǎng)，減少接邊的工作量。 4.成果的與編制? 4.1文檔成果。? （1）航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)指南。 里面收錄了航測(cè)項(xiàng)目前期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、各個(gè)流程作業(yè)方法、空三加密作業(yè)方法、單模型定向方法、3D數(shù)據(jù)采集方法和3D數(shù)據(jù)采集作業(yè)經(jīng)驗(yàn)等內(nèi)容。? （2）航空攝影測(cè)量與遙感基本教材。 里面收錄了航空攝影測(cè)量的基本理論知識(shí)、常用航空攝影儀的特點(diǎn)、遙感基礎(chǔ)理論知識(shí)、常用遙感衛(wèi)星簡(jiǎn)介等內(nèi)容；? （3）數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查體系。 制定了數(shù)字測(cè)繪成果的基本檢查辦法，設(shè)計(jì)了5種質(zhì)量檢查表。包括3D數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查表，里面給出了成果質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；還包括影像預(yù)檢檢查表和像控測(cè)量成果檢查表。? 4.2視頻成果。 組織作業(yè)人員錄制了各類作業(yè)視頻共18個(gè)。包括空三模型定向、非空三模型定向、矢量數(shù)據(jù)采集、DEM制作、DOM制作、影像調(diào)色以及影像接邊處理等作業(yè)視頻。 5.展望與建議? （1）隨著航測(cè)技術(shù)的發(fā)展及航測(cè)軟件的不斷更新，我們需要不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，了解行業(yè)新動(dòng)態(tài)，及時(shí)對(duì)研究成果進(jìn)行更新和總結(jié)。? （2）攝影測(cè)量領(lǐng)域除了航空攝影測(cè)量，還包括航天衛(wèi)星遙感測(cè)量和輕小型低空攝影測(cè)量。其中，航天衛(wèi)星遙感，主要適用于大范圍、宏觀以及中小比例尺國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的獲取，輕小型低空攝影測(cè)量技術(shù)手段具有機(jī)動(dòng)靈活、響應(yīng)快、成本低、時(shí)效性強(qiáng)等特點(diǎn)。雖然，這兩種航測(cè)方式目前難以滿足大比例尺測(cè)圖的要求，但隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛。我們要結(jié)合公司的生產(chǎn)實(shí)際，拓展研究思路，將攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于公司的日常生產(chǎn)業(yè)務(wù)中。 參考文獻(xiàn) 1趙磊，張森，尹志強(qiáng)，張嘉琛.ADS40數(shù)字航空攝