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關鍵詞:航空攝影 測量 影像定向 解析
隨著我國科學技術的不斷發展,空間定位技術、傳感器技術等都被應用到了航空攝影測量中,我國的航空攝影測量技術也獲得了很大的發展,已經從二維過渡到三維了,屬于一門綜合性的科學技術,是人們了解和獲取自己生存空間信息的關鍵技術。航空攝影是通過遙感影像來對自己所要進行攝影測量對象的定位,以起到準確識別航空攝影測量對象的目的。
一、我國航空攝影測量模式的現狀
現階段,我國的航空攝影測量主要包括三種模式:GPS航空攝影測量、常規航空攝影測量以及DGPS/MU航空攝影測量,其作業流程如圖一所示:
(a)常規航空攝影測量 (b)GPS航空攝影測量 (c)DGPS/MU航空攝影測量
圖一 我國航空攝影測量模式的作業流程圖
從圖一中我們發現,我國航空攝影測量模式主要是通過獲取和定位航空影像的方式進行區別。使用常規航空攝影測量方法時,需要在地面設置大量的控制點,以實現對攝影測量對象的準確定位,從而實現航空攝影測量的目的;GPS航空攝影測量是通過GPS定位技術來對航空攝影測量對象準確的定位,以獲取加密后的影像資料;DGPS/MU航空攝影測量是通過影像中存在的外位元素,來順利進行空中的拍攝,實現航空攝影測量的目的。
二、航空攝影測量作業的注意事項
1.航空攝影
隨著我國航空攝影測量技術的不斷發展,對于獲取影像的質量提出了更高的要求,不僅需要在航空攝影器材中安裝控制系統,而且還需要將攝影器材與定位系統連接在一起,特別是在GPS航空攝影測量中,更得將航空攝影器材和GPS定位技術進行固定的連接,以保證拍攝的順利進行。如果使用DGPS/MU航空攝影測量技術進行拍攝的話,就需要將POS系統安裝在攝影器材中,以保證獲取影像的質量。
2.地面控制
在對航空攝影測量進行加密處理時,是通過光束法區域網平差來實現的,但是不同的航空攝影測量模式有不同的地面控制方案存在,都是針對各個航空攝影測量模式的特點制定的,以保證各航空攝影測量模式的順利實施,確保獲取影像的質量。
3.內業測量
在航空攝影測量模式在獲取了外方位元素之后,且外方位元素的準確性得到了保證,就可以將外方位元素作為依據來建立與影像有關的立體模型,并通過匹配技術將立體模型與影像進行匹配和識別,從而完成立體模型中地形特點和地面建筑物的繪制和測量。但是在我國現有的4D產品中,都是按照固定的作業流程開展生產活動的,例如單片內定向—與影像匹配進行定位—單模型絕對定向—立體模型測繪。但是在DGPS/MU航空攝影測量的使用過程中,卻需要使用到POS系統的定向參數,以保證模型恢復的順利進行。
三、航空攝影測量影像定向的試驗和結果分析
在航空攝影測量過程中存在著兩種幾何定位的形式:一種是攝影測量加密,是將影像中的坐標和地面設置的控制點等與獲取的外方位元素通過光束法區域網平差獲取精確性高的定向參數和空間坐標,為航空攝影測量影像的定向提供便利。
1.試驗概述
本次試驗中需要對4個地區進行航空攝影測量影像的拍攝,以保證試驗結果的科學性,所獲得的影像資料都需要掃描成數字影像,在POS輔助光速法區域網平差程序的幫助下,來對4個地區的影像資料進行對比,從而得出地面設置控制點的平面坐標,通過WuCAPS模型來對航空攝影測量影像的定向進行統計,以將測量誤差控制在±6.0 范圍內,然后在使用POS系統進行檢驗和處理,最后得出的影像的外方位元素就是POS系統進行測量之后得出的航空攝影測量影像所具備的外方位元素。
2.影像所具備的外方位元素的精確度
一般情況下,都是使用常規的光束法區域網平差來統計影像所具備的外方位元素的精確度,在影像中,通過光束法區域網平差來計算出6個外方位元素,在根據理論推斷出它們的精確性,然后再使用POS系統來核對外方位元素的精確度。
3.對地目標的直接定位的精度
目前,我國現有的4D產品中,大多數都是通過攝影測量區域網平差來對模型中的定向點進行加密,不用再依靠外方位元素來進行立體模型的恢復了,因此我國還沒有針對外方位元素精度的規章制度存在。通常情況下,只要某個單個模型中設置了符合要求的加密點之后。就可以對這個單個模型進行幾何模型的建立,從而獲取需要的三維空間信息。
四、結語
綜上所述,計算機在我國航空攝影測量影像定向中的使用越來越廣泛,且與地面控制點之間的聯系越來越不緊密,這就給我國的航空攝影測量降低了難度,常規攝影測量是我國航空攝影測量中發展較為成熟的一種技術,是目前我國應用最廣泛的一種技術;GPS航空攝影測量操作簡單,且經濟性高,DGPS/MU航空攝影測量是我國航空攝影測量未來發展的方向。
參考文獻
[1]范業穩.基于DMC的航空攝影測量誤差分析和質量控制方法研究[D].武漢大學,2011.
[2]趙俊羽.GPS輔助空中三角測量在大比例尺航空攝影測量中的實驗研究[D].昆明理工大學,2010.
[3]劉碩.基于POS系統的航空攝影測量試驗研究[D].昆明理工大學,2010.
【關鍵詞】 航空攝影測量 數據采集 精確度
在航空攝影測量數據采集技術,不斷發展的過程中,逐漸進入數字測量時代,對傳統的測繪技術進行了全面的優化和顛覆。其實,航空攝影測量數據采集的過程中,主要是利用飛機航攝儀器對地面連續攝取像片,結合地面控制點測量、調繪和立體測繪等步驟,繪制出地形圖的作業,從而有效的提升了相關測量數據的準確性,對其工作效率也有著顯著的提升,其工作量也有著一定程度上的降低。因此,本文對航空攝影測量數據采集的一些相關內容,進行了簡要的分析和闡述,以此提升了航空攝影測量數據采集的準確性。
一、航空攝影測量數據采集分析
航空攝影測量數據采集的過程中,對航空攝影的質量是有著一定程度上的要求,其要求主要為:航空攝影所獲取的影像和信息,是航空攝影測量數據采集的重要參考依據。其質量與航空攝影測量數據的精準度有著直接聯系。其實,在航空攝影測量數據采集的過程中,影像構成的質量,幾何圖像的質量,表觀質量等方面,都是影響航空攝影測量數據精準度的重要因素。但是,在航空攝影測量數據采集的過程中,應當注意以下幾點:
(1)影像的傾斜角。在航空攝影測量的過程中,其影像是存在一定的傾斜角的,一般情況下,其傾斜角為3°,主要是由影像邊緣的水準器影像中氣泡多處的位置,對其傾斜角進行全面的判斷。同時,在航空攝影測量數據采集的過程中,無水準器所記錄的影響,若是沒有發現任何的質量問題,那么可以在圖像上選擇相對明顯的標志,并且利用攝影測量的方式,進行全面的抽查,這樣可以避免其數據存在一定程度上的誤差,保證了數據的精準度。
(2)航攝比例與航高。在航空攝影測量數據采集的過程中,由于其影像具有一定的傾斜角,其地形相對較為復雜、較為起伏,其比例也就會相對較為復雜,并且所指的位置也是一個相近的概念。同時,在航空攝影測量數據采集的過程中,主要是利用地體比例尺的形式,將影像上的一線段l與地面上相應線段L的水平距離之間的比稱為航攝比例尺:,其中H為相對測區平均水面航高;f為航攝機主體焦距。
另外,在航空攝影測量數據采集的過程中,其航攝的比例并不是隨意而定的,主要是根據測圖的比例,大致與比例尺是一致的。同時,在制定航攝飛行計劃的過中,選定航攝機和航攝比例以后,主要根據上述公式,確定航高的位置H。但是,在航空攝影測量數據采集的過程中,按照相應之前確定好的航高進行飛行,也會存在著一定程度上從差異。因此,應當對其差異,進行全面的控制,一般情況不得小于5%,航高的偏差不能大于50m左右。
二、航空攝影測量數據采集精準度分析
(1)在航空攝影測量數據采集的過程中,要想提升其精準度,并且達到我國相關標準,就要對每一個航攝拍攝過程的精準度,進行全面的提升,這樣主要體現在該項工作展開的細化程度。同時,在航空攝影測量數據采集的過程中,對其相關數據構建相應的模型,對其模型進行全面的測量,保證兩者的數據處于一致的狀態,這樣才能在最大程度上保證了航空攝影測量數據的精準度,避免出現一定的誤差。
(2)應當在映像上添加密點的數量,但是在添加的過程中,應當根據影像位置上的相關要求,其要求主要分為以下幾點:第一,在每個位置上應當設置6個定向點,若是情況相對較為特殊的話,可以設置4個定向點;第二,加密點的位置應當在過主點方位線,同時航空攝影測量數據采集的過程中,其偏離過主點的垂直與方位線不能大于1cm。在選點相對困難的時候,其點位不能小于1.5cm,距離方位線應當不能低于3.5cm,這樣才能在最大程度上保證航空攝影測量數據采集的精準度。
(3)在航空攝影測量數據采集的過程中,會存在著一定的限差,主要為:標準點上上下下視差主要為0.005mm,檢查點的視差為0.008mm;同時,在航空攝影測量數據采集的過程中,內定殘余的誤差主要的分為平面、高程等兩個方面,其中平面應當在0.41mm左右,高程應當在0.68m左右。但是,絕對定向的平面不能低于0.3mm,若是情況相對較為特殊的情況下也不能低于0.4mm。另外,在航空攝影測量數據采集的過程中, 也應當對所測繪地貌、地物等方面,進行全面的檢查,并且在影像上,進行全面的標注,避免發生遺漏的現象,這樣才能在最大程度上保證航空攝影測量數據采集的精準度。
三、結束語
綜上所述,本文對航空攝影測量數據采集以及精準度等方面的一些相關內容,進行了簡要的分析和闡述,通過各個方面可以看出,航空攝影測量數據采集具有一定的先進性,為我國測繪行業的發展,提供了重要的參考信息。
參 考 文 獻
[1]孫富余,郝飛,邢文靜. 航空攝影測量數據采集及精度分析[J]. 人民長江,2015,10: 30-31+35.
[2]范業穩. 基于DMC的航空攝影測量誤差分析和|量控制方法研究[D].武漢大學,2011.
[3]杜學飛. 模型機航空近景攝影測量系統的開發[D].中國科學院研究生院 (武漢巖土力學研究所),2014.
關鍵詞:POS系統;航空攝影測量;應用
Abstract: GPS supplemental aerial photogrammetry technology can greatly reduce the ground the number of control points, shorten the mapping cycle and reduce the cost. This article analyses GPS in the measurement of the aerial photography application.
Keywords: POS system; Aerial photography measurement; application
中圖分類號:J403文獻標識碼:A 文章編號:
基于GPS 導航定位技術的航空攝影輔助空三測量技術,是利用GPS手段只需少量的地面控制點就能內業成圖的一種新的測量方法。該技術可以極大地減少地面控制點的數目,縮短成圖周期,降低成本。
1 常規空中的三角測量
空中三角測量是航空攝影測量室內加密的典型方法。空中三角測量按加密區域分為單航帶法和區域網法;按加密方法可分為航帶模型法、獨立模型法和光束法。以光束法為例,光束法以每張像片所建立的光線束為平差單元,所以像點的像空間直角坐標z,Y,-f為光束法空中三角測量的觀測值。整體平差要求:
①各投影光束中各同名光線相交于一點;
②控制點的同名光線的交點應與地面點重合。
共線條件方程:
是光束法平差的理論基礎。
上式中x3,y3,z3,是攝站點在地面攝影測量坐標系G—XYZ中的坐標。x,y,z是加密點或地面控制點在G—XYZ坐標系的坐標。x,Y,-f是像點的像空間直角坐標。a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,C2,C3是三個外方位元素φ,ω,k的函數。像點坐標可以從像片上量測得到,因而從上式可知,光束法空中三角測量的待求值有兩組,一組是每張像片的六個外方位元素(用t表示),另一組是加密點的地面攝測坐標值(用x表示)。其誤差方程形式如下:
方程形式為:
解求法方程式時,可消去一組未知數,解求另一組未知數。常規的方法是消去像片外方位元素這一組,直接解求加密點的地面坐標值。
2 GPS用于空中三角測量的可行性
從以上三式中可以得知,方程中含有像片的六個外方位元素,GPS用于空中三角測量的實質在于利用機載GPS測定的天線相位中心位置間接地確定攝站坐標(亦即外方位直線元素)。GPS用于空中三角測量需要機載GPS天線相位中心位置達到什么樣的精度呢?計算機模擬計算結果表明,GPS攝影機位置的坐標在區域網聯合平差中十分有效,使具中等精度的GPS能滿足航攝測圖的規范要求(見下表)。
上表所要求的GPS定位精度是完全可以達到的,而且由于GPS確定的每個攝站位置均相當于一個控制點,因而可以減少地面控制至最低限度,直至完全取消地面控制。由于攝站坐標的加入,大大增強了圖形強度,使空中三角測量加密的精度有所提高。
3 應用實例及結果分析
3.1 工程基本情況
某航測工程有9個架次的飛行,測區面積約為28.2km2。采用運-5型飛機作為航攝飛行平臺,航攝儀采取雙拼相機的方式以獲取更大的單幅影像覆蓋面積,航攝儀上安置了一臺Trimble5700型GPS接收機,用來記錄相機曝光時刻的時間,同時還安裝有電動數字羅盤用來控制飛行旋偏角。地面布設了一個GPS基準站(點號為jz01),其坐標由某測繪局提供,飛行軌跡以及基準站位置情況見圖1所示,飛行剖面圖見圖2。
整個飛行作業從早上8點20分開始至中午12點20結束,其中純飛行時段從8點55分開始至中午12點結束,共計進行3h。分別按照1∶1000和1∶2000攝影比例尺進行了飛行,其中1∶1000飛行10條航線,1∶2000飛行了4 條航線,航向重疊度約為65%,旁向重疊度約為35%。飛行期間,單臺相機共曝光578次。地面基站GPS提前開機近半小時進行初始化,機載GPS在起飛前10min開始觀測,數據采樣率為0.2s,共計觀測約3h,從圖3中可以看出飛行過程中有少部分衛星出現了中斷比較嚴重現象,比如1、6、25、29號衛星,大部分時段還是有相當數量的衛星可用,因而GPS數據的整體質量不錯。從圖4可以看出整個飛行階段衛星的DOP值都小于4,而且絕大部分飛行時段衛星的DOP值都在3以下,最大值為3.8,這說明觀測期間衛星的幾何圖形強度相對不錯。
3.2 航測內業處理流程
內業具體處理流程為:①原始影像航攝漏洞檢查(主要檢查航攝空白區用以判斷是否進行航攝補拍);②影像畸變糾正處理(消除影像的畸變差和主點偏移量);③影像勻光勻色處理(消除成像條件對數字影像的各類影響);④雙拼虛擬影像生成(主要包括糾正為水平影像、影像子像元相關、速成小空三、虛擬影像生成等);⑤攝站坐標的解算(應用雙差或PPP 方法進行解算);⑥GPS輔助空三;7)DEM、DLG等的制作。其中在GPS輔助空中三角測量過程中需要攝站GPS坐標的支持,能否解算出精度相對比較高的機載GPS數據是GPS輔助空中三角測量能否取得預期結果的決定性因素。
3.3 PPP處理結果質量分析
在PPP方法中,通常使用觀測值的驗后殘差及由殘差所計算的RMS值的大小來評價參數估計的內符合精度或模型精度。驗后殘差越小,其對應的RMS值越小,其理論上的定位精度越高。圖5給出了每個歷元根據驗后殘差計算得到的三維RMS 值。從圖中可以看出絕大多數歷元的驗后三維RMS 值都在2cm以內,最大值為2.1cm,最小值為0.2cm,由此可以說明PPP在動態定位中的理論精度可以達到幾個cm級的水平。
下面從靜態數據模擬動態數據進行處理的角度來進一步探討PPP的理論定位精度。利用PPP將工程中所布的基準站數據采用動態的方式進行解算,其解算結果中的每個歷元三維RMS值如圖6 所示(由于靜態觀測的數據量比較大,這里只截取了中間時段的歷元,所以其橫坐標GPS 時間的起點和終點與圖5不同)。圖中可以看出所有歷元的RMS值都小于1.2cm,同比之下比實際動態數據解算的RMS 值要小,這是因為靜態數據的質量往往要比動態數據的質量好,衛星出現周跳的次數較少,而且多路徑誤差也小的多。
3.4 PPP同雙差解和已知坐標的比較分析
首先通過Trip軟件對地面基站的數據采用靜態的方式進行解算,用以保證兩種方法處理動態數據時歷元的一致性。然后分別應用兩種方法對動態數據進行處理。其中PPP方法采用Trip軟件,雙差方法采用GrafNav7.60軟件。首先將PPP的處理結果同雙差的處理結果進行差值計算,并轉化為N、E、U三個方向上的分量,然后將三個方向的互差數據進行統計分析,三個分量中還分別存在著一定的系統誤差,這種誤差可能主要是由兩種方法的模型差異造成的,部分可能來自于軌道誤差、衛星鐘差以及對流層濕延遲的估計誤差等。因為這些因素在雙差模型中都被雙差過程消除掉了,而PPP采用非差模型,使用IGS提供的衛星鐘差和軌道產品,盡管IGS分析中心提供的產品精度已經很高,但是對于幾個小時的飛行數據處理,定位結果還是會受到二者的影響。事實上,這種比較方式不足以反映PPP的真實定位精度,不過由于目前航測中一般都應用雙差方法進行動態定位,盡管雙差解法也存在誤差,但是其精度是可以滿足航測規定要求的,所以將其作為檢驗PPP精度的一個參考標準。
相比之下,應用基準站靜態數據模擬動態的方法更能體現PPP的實際動態定位能力或潛在的定位精度,因為基準站的坐標由四川省測繪局提供,具有比較高的精度,其參照價值也更大。其方法是應用PPP采用動態的解算方式來解算基準站靜態觀測的數據,將其解算結果與已知的坐標進行差值計算,并轉化為N、E、U方向上的分量進行統計。不過應用這種模擬的方法得到的PPP定位精度顯然要比實際的動態定位精度高,這是由于靜態數據的質量往往都比動態數據質量好,而且對于某些參數的估計靜態數據要更準確,比如對流層參數估計等。
4 結束語
綜上,高精度GPS動態定位的GPS航空攝影測量技術已日趨成熟。可以大范圍推廣,而這一技術的推廣和應用,“無疑會引出測繪業從技術手段到隊伍結構的革命性變革”,從而產生重大的社會效益和經濟效益。
參考文獻:
[1]袁修孝.GPS 輔助空中三角測量原理及應用[M].測繪出版社,2001.
關鍵詞:航空攝影測量 技術數字化
中圖分類號:D993.4 文獻標識碼:A 文章編號:
1 數字航空攝影測量的最新進展與應用領域
自本世紀初數字航空相機問世以來,ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空攝 影 儀不斷涌現,近幾年GPS技術、慣導技術、數碼掃描、激光掃描、雷達等高精端技術與航空攝影的緊密結合,形成了多種航空攝影新技術,如GPS輔助航空攝影技術、IMLJ(POS)/DGPS輔助航空攝影技術、利用高解像率的CCD陣列取代膠片,獲取地面的地物地貌光譜數字信息的數字航攝儀、SAR合成孔徑雷達成像系統、LIDAR激光測高掃描系統等,也在推動著數字航空攝影測量的發展。
數字航空攝影測量技術主要應用于高效率的地圖數據更新、城市規劃服務和土地測量、GIS/LIS數據庫以及資源環境管理中的理想的專題制圖和三維數據采集、林業、農業、土地利用、地質等領域的地理數據獲取等,還可廣泛用于城市建筑、城市環境工程、城市交通、水利工程、礦山測量、考古、地質、醫療、生物、材料力學、工業測量等領域。
2 航空攝影測量數據處理關鍵技術
2.1 空三加密
利用VirtuoZoAAT+Pat-B自動空三加密模塊,以數碼航片作為空三加密的原始數據,運用Pat-B平差軟件進行光束法區域網平差。通過航測內業方法(包括內定向、相對定向、公共連接點的轉刺)構建空中三角網,并將外業控制點成果和POS數據導入系統按嚴密的數字模型進行區域整體平差,得到優化后的外方位元素和加密點成果。
以航測外業已劃分的區域分區為內業空三加密的基本單元。使用數字攝影測量系統采集像點坐標,采用解析空三平差程序解算大地坐標。加密分區間參加大地定向的公共像控點必須是唯一的,即同點號、同坐標值。加密限差按GB 7930-87《1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖航空攝影測量內業規范》有關規定執行。加密分區間必須接邊,作業完成后應填寫圖歷表,輸出加密成果(作業說明、外業控制點分布略圖、加密點分布略圖、外業像控點坐標、加密點坐標、大地定向、檢查點坐標、接邊點坐標和檢驗報告等)。
2.2 數字正射影像圖(DOM)數據生產
2.2.1 技術路線
本文研究利用Virtuozo全數字攝影測量系統工作站進行1:1000數字正射影像圖DOM的制作。在全數字攝影測量工作站中,導入空三成果恢復測區并創建立體像對,作業生產區域DEM數據,并用特征點、線參與計算修改生成DEM。利用DEM數據對原始影像進行數字微分糾正,通過自動生成的鑲嵌線對整個測區的模型正射影像進行無縫拼接,并最終完成數字正射影像圖。最后按40cm×50cm矩形圖廓對影像進行分幅裁切,形成DOM數據成果。
2.2.2 DEM生產
利用空三成果,自動建立測區立體模型及其參數文件,在此基礎上生成核線影像。DEM數據采集時應采用影像自動相關技術,生成DEM點(或視差曲線)。采用視差曲線編輯過程時,視差曲線間隔要合理。視差曲線(或DEM點)必須切準地面,真實反映地形態勢。
(1)采集特征點、線、面主要是針對一些在完成影像自動匹配比較困難的地區和部位,例如大片居民區、水域及高層建筑旁被黑影遮蓋部分等所作出的處理,主要方法是量測出相應部位的特征點、線、面。
采用顯示等高線模式或顯示等視差模式,在立體模型中對匹配結果進行檢查、編輯。本項目中應注意對以下的情況下進行檢查、編輯:
1)影像的不連續、被遮蓋及陰影等區域原因,檢查匹配點是否切準地面;2)建筑物、樹林等部位,檢查匹配點是否為地面點,而非物體表面上的點;3)大面積平坦地區、溝渠及地形破碎區域,檢查匹配點和等視差曲線是否真實表現地形;4)大面積跨圖幅的靜水面,對涉及的模型均給定值,保證水面DEM高度保持一致;5)高架橋、高架鐵路、高架公路根據具體情況對其抬高或置平,保證DOM影像不變形。
2.2.3 建立DEM
根據加密點直接按區域生成大范圍區域DEM,通過引入特征點、線、面等采集數據構三角網,進行插值計算,按2.5m×2.5m格網間距建立數字高程模型即DEM。
2.2.4 DOM生產
利用DEM完成影像微分糾正,按照分區對測區內影像以像元大小為0.1m進行雙線性內插或三次卷積內插法進行重采樣,生成分區正射影像(DOM)。通過自動生成的鑲嵌線對整個測區的模型正射影像進行無縫拼接。DOM接邊中高大建筑物的投影差帶來的接邊倒影,可采用調換左右片生成正射影像進行貼補,使高層建筑物達到無縫接邊,并最終完成數字正射影像圖。
2.2.5 正射影像檢查修補
檢查所生成的正射影像是否失真、變形,尤其是房屋、橋梁和道路,是否有房角拉長、房屋重影、橋梁和道路扭曲變形等。若有此情況,則要重新采集生成DEM,重新糾正,確保影像無誤。對正射影像上局部出現的模糊、重影現象,通過貼補糾正后的單模型正射影像進行修補。
2.2.6 影像勻色
為保證鑲嵌后正射影像色彩一致、均勻,針對航攝過程中出現的色差,需對所生成的正射影像進行色彩糾正,包括單影像色彩調整與多影像色彩均衡。勻色標準:選取幾個有代表性的圖幅,對測區中代表不同地貌的幾個影像圖進行勻色,分析效果,調整出一幅符合整個測區顏色信息的標準樣圖。根據標準樣圖,對測區正射影像進行全自動色彩調整和平衡處理, 確保最終DOM的整體色彩均勻一致。影像應色彩真實、影像紋理清晰、層次豐富、反差適中、色調飽滿,色調正常,圖幅與圖幅之間色彩過渡自然、色調一致。
2.2.7 正射影像鑲嵌
相鄰的數字正射影像必須在空間和幾何形狀上都要精確的匹配。必須進行可視化的檢查,以確保相鄰的數字正射影像中地面特征沒有偏移。還應該盡量利用鑲嵌線避開由于高程特征引起的偏移和錯位,同時應盡量保證地物的完整性。
2.2.8 DOM檢查
(1)利用空三加密的保密點對DOM進行檢查,當同名點平面差異較大時應查明原因,必要時進行返工。(2)相鄰DOM影像鑲嵌處的接邊限差以目視直接判讀不得出現明顯接邊痕跡為主要原則,不應大于4個像素,對滿足接邊精度要求的影像進行無縫接邊,對于接邊超限的影像,須查明原因進行修改。(3)正射影像鑲嵌前的接邊檢查,還需要檢查相鄰DOM影像鑲嵌處的顏色,保證相鄰DOM影像鑲嵌后影像過渡自然,不得出現明顯色差。
2.2.9 正射影像分幅裁切
按GB/7930-87的分幅規則,采用40cm×50cm規格進行分幅,確定圖幅四個圖廓點坐標為裁切范圍,每幅面積為0.2km2。
2.2.10 正射影像質量控制
(1)采用目視檢查的方法進行圖面檢查,保證正射影像圖面清晰,反差適中,色調均勻。(2)正射影像圖不得有重影,模糊或紋理斷裂等現象,影像應連續完整,灰度無明顯不同,色彩平衡一致。并保證相鄰圖幅間的影像色調基本一致。(3)正射影像上的地物地貌真實,無扭曲變形,無噪聲等缺陷。(4)正射影像覆蓋范圍內的影像無漏洞。
3結語
數字航空攝影測量是一門相對年輕的學科,它利用計算機替代“人眼”,使得數字攝影測量在理論和實踐中都得到迅速發展,它將在三維可視化、GIS數據更新、數學近景攝影測量等方面得到廣泛的應用與發展。它的發展使得膠片攝影被數字攝影所取代成為必然趨勢,數字航空攝影測量系統的研究已成為當前航空遙感領域的研究熱點和發展方向,新型數字航空攝影機的應用必將為航空攝影測量技術帶來一次變革,并把我國航空攝影測量技術推向數字航空攝影時代。
參考文獻
[1] 山海濤,郝向陽,哈長亮,陳杰.視覺基本矩陣與攝影測量中相對方位元素的關系推導[J]. 海洋測繪. 2012(01)
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[3] 仝海飚.大比例尺航空攝影測圖技術設計[J]. 科技情報開發與經濟. 2012(01)
關鍵詞:航空攝影測量 POS 系統 誤差 應用
中圖分類號:P231 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)12(c)-0060-04
GPS(Global Position System,全球定位系統)輔助空中三角測量的方法得到廣泛應用始于20世紀90年代,通過GPS獲得的定位信息對空中三角測量進行輔助,表明導航技術在測繪領域的前景。解決了像片的定位問題,GPS技術對像片的姿態參數卻無法獲取,對地面控制不能完全擺脫。航空攝影測量技術和慣性導航技術發展的同時,應用于航空攝影測量――定位定向系統(Position and Orientation System,簡稱POS系統)輔助航空攝影的一種新的方法也隨之而產生。機載POS系統結合GPS技術與慣性導航技術,或開創準確地獲取航攝相機曝光時刻的外方位元素(GPS測量得到位置參數,慣性導航系統得到姿態參數)的先例,進而使地面無或是少量控制點,甚至空中三角測量加密工序也不再需要,就能直接定向測圖,使航空攝影作業周期縮短,生產效率得以提高,且成本也降低了。POS系統將使傳統航空攝影的方法從根本上改變,并引發航空攝影理論與技術的重大突破。伴隨發展的計算機技術及其不斷提高的慣性、GPS器件精度水平,無論定位定向精度還是實時數據處理能力POS都會有質的提升,其在航空攝影測繪方面發揮的作用也將越來越大。POS系統應用的關鍵技術是其高精度定位定向技術,對它的研究能使POS系統的發展得到極大的推進。
1 POS系統結構的組成
在本質上,POS系統集DGPS(Differential GPS,差分GPS)技術與慣性導航技術于一體,慣性導航系統、DGPS 與POS計算機系統是其主要的硬件組成部分,POS還包含一套用于融合數據事后處理的軟件,示意圖見圖1。
其中,通過用戶與基站GPS接收機,DGPS可提供實時差分GPS定位信息,載體實時角速度與加速度信息由慣性導航系統提供,實時信息通過POS計算機系統融合,得到載體速度、姿態、位置等導航信息,同時利用POS系統事后處理軟件處理POS系統采集慣性導航系統與DGPS的數據信息,得到的導航信息有載置、速度、姿態等。以下研究的是最重要的慣性導航系統和衛星導航系統,接著再簡單介紹其POS計算機和事后處理軟件。
1.1 慣性導航系統
以牛頓力學定律為基礎的慣性導航技術,是利用一組加速度計測量載體的加速度,一組陀螺儀測量載體的角運動,經過積分運算得到載置、速度和姿態信息的一項技術。根據慣性導航原理在物理平臺中的實現,稱為慣性導航系統,按有無實際物理平臺分為平臺式慣性導航系統和捷聯式慣性導航系統兩種。由于慣性物理平臺被數學平臺取代了,因此捷聯式慣性導航系統與平臺式慣導系統相比,結構簡單,體積、重量小和成本低,也已經廣泛應用于各類導航設備中。
捷聯慣性導航系統解算原理見圖2 ,除利用陀螺儀的輸出實時計算姿態轉移矩陣(即“數學平臺”)和姿態角與平臺慣性導航系統不同外,它的解算則與平臺慣性導航系統一樣。陀螺儀和加速度計的組合體捷聯慣性導航系統中通常稱為慣性組件(Inertial Measurement Unit, IMU),對系統而言,IMU是開環的,只有慣性傳感器信號輸入的作用,不能反饋控制IMU,在計算機內實現對所有的信號處理,故易于實現。
通過圖2可以得出,導航計算機實現的慣性平臺,即“數學平臺”是捷聯慣性導航系統的核心所在。數學平臺解算姿態矩陣是用陀螺測量的載體角速度來實現的,實時姿態角信息可以從姿態矩陣中得到,將加速度計輸出用姿態矩陣從機體坐標系變換到導航坐標系,再導航解算。
捷聯慣性導航系統目前發展比較成熟,尤其是出現并日漸成熟的高精度激光、光纖陀螺,使捷聯慣性導航系統逐步成為航空載體的主流配置,采用捷聯慣性導航系統的POS 系統與航攝相機集成安裝容易實現,內部器件的更新和維護也更加便利。不過,受工作原理限制的慣性導航系統,其導航參數誤差隨時間發散,長期穩定性不好,因此要用其他導航系統來校正,而首選就是高精度與穩定性好的衛星導航系統。
1.2 衛星導航系統
GPS是美國國防部聯合海陸空三軍研制的導航系統即衛星導航系統,包括地面監控部分、空間導航衛星部分、用戶接收機三部分,其顯著特點有高精度、全天候、高效益、性能好、自動化、應用廣等,能夠對三維的位置、速度和GPS時間等信息進行實時的提供。
以GPS衛星和用戶GPS接收機天線之間的空間距離作為觀測量,是GPS定位的基本原理,根據已知的GPS衛星空間坐標,可對用戶GPS接收機天線的空間位置進行定位。以星地空間距離為半徑的三球交匯是GPS定位方法的實質,所以,需要將3個衛星在一個測站上到接收機天線的距離觀測量。具體定位原理見圖3。
與無線電導航類似,GPS導航采用的原理是單程測距。因接收機鐘和衛星鐘不能嚴格地保持同步,GPS實際的觀測量并不是衛星至用戶接收機天線之間的真實距離,還包含了接收機鐘和衛星鐘同步誤差的距離,所以也叫偽距。不過,可以通過衛星導航電文中所提供的相應鐘差參數修正衛星鐘差的,而要準確測定接收機的鐘差是比較難的,因此,須將接收機的鐘差作為一個未知量,與用戶三維位置在數據處理中一同解出。所以說,同一個觀測點上,要實時求解4個未知參數(3維空間坐標及一個GPS接收機鐘差),需要至少4顆衛星進行同步觀測。
1.3 POS計算機與事后處理軟件
POS系統的核心部分是POS計算機系統(POS computer system,PCS)中實時運行以及在事后處理軟件中的INS/DGPS組合算法。如IMU和DGPS等其他模塊的硬件平臺就是POS計算機系統,這些模塊的完成需通過軟件算法來實現;同時,還需要通過POS計算機系統來實現用戶對 POS 系統的操作和控制。
通過分析市場上POS產品、POS計算機系統的特點與POS應用航空攝影的背景,可得出POS計算機系統的特點須具備三個方面:
(1)在性能方面,計算能力必須更加強大。POS計算機系統需要實時接收并儲存 IMU和GPS數據、實時對數據進行運算處理,這就對POS計算機系統提出的要求也較高了。
(2)在功能方面,導航器件兼容性須很強大。目前,導航器件存在不同的精度、性能、數據格式等等,因此在條件允許的情況下,需要導航計算機對不同的器件給出的處理方案也要不一樣,以滿足用戶需要。另外,POS計算機系統需要對系統控制、輸出和功能的擴展進行滿足。
(3)在環境適應性方面,抗震性能必須要很好。POS系統在對航空攝影進行輔助時,其環境的主要特點就是高機動,同時還需要嚴格限制其外形尺寸和功耗。
事后處理軟件顧名思義就是事后離線處理算法軟件,事后處理慣性導航系統采集的IMU數據與GPS系統采集的DGPS數據,高精度像片外方位元素經過系統解算可以獲得。對事后處理流程進行說明利用的是航空攝影中應用廣泛的Applanix POS/AV 510自帶事后處理軟件POSPac,其流程詳見圖3。
2 航空攝影應用中的POS系統主要誤差分析
機載POS系統輔助航空攝影時,誤差不可避免的存在于系統器件精度、集成安裝或其它機動物理特性等環節,POS系統的性能都會受到這些誤差的影響,所以必須分析其誤差。衛星導航系統誤差、時間同步誤差、慣性導航系統誤差是機載POS系統的主要誤差源。
2.1 慣性導航系統誤差
分析慣性導航系統誤差的目的在于,通過對系統性能產生影響的各種誤差因素進行分析確定,對POS系統采用慣性器件提出精度要求,尤其是陀螺的精度要求;另一方面,通過分析慣性系統誤差,可以評價POS系統的工作情況和器件質量。根據誤差產生的原因和性質,慣性導航系統誤差大體上可以分為三類:(1)IMU儀表誤差;(2)初始對準誤差;(3)計算誤差與運動干擾誤差。
2.2 衛星導航系統誤差
因較短的觀察時間和高精度的定位特點,GPS 在測繪領域展現出的應用前景也是巨大的。不過與生俱來的缺點也對GPS的應用產生了很大的限制,其中,GPS高精度定位主要影響因素就是其誤差。目前來看,有很多因素會引起GPS發生誤差,主要來源有以下幾個方面。
(1)主要有衛星時鐘誤差、衛星星歷誤差、SA誤差等與GPS衛星有關的誤差;(2)主要有電離層的附加延遲誤差、對流層的附加延時誤差和多路徑誤差等與GPS信號傳播有關的誤差;(3)主要包括觀測誤差、接收機鐘差、天線相位中心誤差和載波相位觀測的整周不定性影響等與接收機設備相關的誤差。而誤差源對GPS影響較大的具體有以下幾點。
2.2.1 衛星時鐘誤差
GPS系統是通過測量衛星信號傳播時間來測距的,時鐘的誤差將直接變成測距誤差。GPS系統中各衛星鐘要求互相同步并與地面站同步,即使采用原子鐘計時也不可能絕對穩定,而是存在著漂移。接收機可以通過接收衛星導航電文中鐘差參數直接對衛星時鐘誤差進行改正。
2.2.2 衛星星歷誤差
星歷誤差是指GPS衛星星歷提供的衛星空間位置與實際位置之差。通過地面監控站將星歷數據注入衛星,而監控站對衛星測量的誤差、衛星運動時的攝動因素等都會造成星歷中一直都會有誤差存在,且不可能消除。
2.2.3 電離層與對流層折射誤差
衛星發射電波到達地面接收機,必須穿過電離層與對流層才能到達GPS接收天線。在不同的介質中電磁波具有不同的傳播特性,電波對流層與電離層會發生折射,從而引起延時誤差。非電離層大氣對電磁波的折射就叫對流層折射誤差。針對這種折射誤差加以改正時一般需要建立電離層與對流層模型,目前GPS接收機中一般都有誤差改正模型。
通過以上可知,影響GPS定位誤差有很多的因素,利用差分GPS可以完全消除衛星時鐘和星歷誤差,對傳播造成的延遲誤差也能夠消除很大部分,但是對于接收機相關的誤差則消除不了,不過這些誤差卻是極小的,幾乎可以完全忽略。
2.3 航空攝影過程中POS系統內部不同信息源的時間同步誤差
DGPS定位輸出頻率一般為1 Hz,而IMU數據的輸出頻率可以高達20~50 Hz,所以POS系統的輸出頻率與IMU數據輸出相同。機載POS系統航空攝影過程中,POS系統接收航攝相機的曝光脈沖并記錄該時刻jt,POS系統輸出時刻it與航攝相機的曝光時刻jt往往不同步,詳見圖4。通常情況下,航空攝影過程中飛機是在勻速飛行的,POS系統采用線性內插的方法得到導航參數。這種內插法使用在飛機勻速飛行的時候是不會有誤差產生的。不過,飛機在實際飛行的時候是不可能一直是勻速飛行的,那么線性內插法就勢必會導致誤差產生,這樣產生的誤差就被稱之為時間同步誤差。
100~200 m/s是航攝飛機的一般飛行速度,在較短的時間之內,飛機速度的變化不可能太大。所以為了方便分析問題,假設線性內插誤差POS系統輸出頻率的1%,那么對行速度為150 m/s的航攝飛機和輸出頻率為50 Hz的POS系統,就存在約為0.3 cm的時間同步誤差。對POS系統來說,可以完全忽略不計這一數量級的誤差的。
3 POS系統在航空攝影中的應用需求分析
在分析POS系統組成及其誤差分析的基礎上,有必要針對其應用需求進行研究分析。POS系統可以與多種航空攝影器材或航空傳感器集成相連,如ADS40航攝相機、光學相機、SWDC相機、機載激光雷達等,從而實現傳感器直接定向或輔助定向測量,如下圖5所示。不同的航攝相機對POS系統精度要求不一樣,但是針對它們對測量精度的共性要求研究,對POS系統應用提出具體的技術要求是非常有必要的。
3.1 航空攝影對POS系統的應用要求
我們知道,POS系統本質上是高精度INS/GPS組合導航系統。但POS系統輔助航空攝影中與導航定位中INS/GPS組合導航系統不同,這是針對它的應用場合提出了新的要求。以航空攝影中應用較廣的航攝相機為例,在攝影過程中,其中拍攝瞬間時間非常短,在這個瞬間時刻內,載荷平臺的運動誤差特別是高機動運動誤差將嚴重降低攝影成像質量。另外,隨著空間分辨率的提高,運動誤差頻率也相應提高,低頻運動轉變為高頻運動引起高頻誤差,加劇了相片質量的退化。下面針對幾種常用的航空攝影相機對POS系統應用的技術要求進行分析。
綜上所述,無論是光學攝影成像、掃描成像還是雷達測距都對POS系統提出了非常苛刻的精度要求。不僅要求POS系統在較短的成像周期內具有很高的絕對精度和相對定位精度,同時某些成像載荷對姿態測量誤差更為敏感。
綜合前面對POS系統組成及其應用需求的分析,對POS系統及其器件在應用航空攝影提出以下幾點技術要求。
(1)IMU器件是POS系統測量姿態角的關鍵器件,一般來說,IMU測角中誤差精度要求:橫滾角和俯仰角誤差不得大于0.01 °,航向角誤差不得大于0.02 °,記錄頻率要高于50 Hz。所以目前只有精密級慣性器件(陀螺偏移小于0.001°/h)符合要求;
(2)差分GPS接收機是POS系統高精度位置獲取的主要器件,機載GPS天線安裝在航空飛行載體外表面,必須保證其在高機動情況下地正常工作;航空攝影數據需要厘米級的定位精度,故GPS接收機采用高精度動態載波相位差分模式,其基站GPS接收機一般在100 km范圍內;GPS最小采樣間隔一般在1 s以內;
(3)POS導航計算機是POS系統完成導航解算,輸出運動參數的主要部分,其電源系統應滿足航攝作業期間無間斷供電,導航計算機能夠實時記錄和存儲航攝作業所有IMU數據、GPS數據及其它必要數據;
(4)具有同步時間信號時標輸入接口,能夠將航攝相機快門開啟脈沖(即曝光時刻)通過接口準確的傳入POS系統,與POS系統進行時間對準,減小時間同步誤差的影響。
3.2 POS系統在航空攝影中的應用方案對比分析
通過POS系統的組成可以得出,POS系統本質上是航空攝影應用中的高精度GPS/INS組合導航系統。但是與導航中的GPS/INS組合系統的區別又在于,GPS/INS組合系統主要用于航空、航天、海洋中的運輸載體導航定位,通過它對載體的定位信息進行實時反饋,最終實現載體的航行任務;POS系統應用航空攝影主要完成對地球表面的地形、地貌進行攝影定位,因為一段時間內該攝影地區的定位信息不會發生重大變化,因此可以在實時定位的基礎上,再對導航信息進行一次離線事后處理,沒有時間的限制,綜合各方面的信息,能夠獲得比實時更好的定位精度。
所以,目前在POS系統輔助航空攝影應用方面,主要有兩種應用方案:事后處理與實時融合。在航空攝影同時將IMU與DGPS進行實時融合就叫實時融合,對POS系統有比較高的器件要求;在航空攝影同時將IMU與DGPS數據進行存儲,利用離線處理算法對保存數據進行信息融合的就是事后處理,因為不受時間的限制,在進行融合處理時可采用一些耗時但精度較高的算法,這樣獲得的精度相對較高。POS系統兩種應用方案的特點具體見表1。所以,POS系統應用和數據處理時,需根據POS系統所處的應用階段的不同,來設計不同的技術處理方案,進而使POS系統輔助航空攝影的任務得以實現。
4 結語
該文首先介紹了POS系統內部慣性導航系統和GPS導航系統兩個最重要部分,同時分析了它們各自的誤差,從而分析了POS系統輔助航空攝影應用的兩種方案及特點,還分別比較分析了實時處理與事后處理方案。
參考文獻
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摘要:隨著科技的不斷發展,高科技產品在生活和生產中的應用不斷推廣。無人機因為精準度較高,能在人們不易到達的地方完成任務等優點,得到廣泛的應用。地形繪圖在對一個地方的了解或者是其他任何的用途中,都有著重要的作用,所以進行地形圖的繪制也是發展的必然的措施。無人機的航空攝影測量用在地形圖的測繪方面,能夠促進無人機以及地形繪圖質量雙方面的積極作用。文章就當下的無人機航空攝影的現狀進行分析,就其在地形繪圖中的應用進行一定的研究。
關鍵詞:無人機;航空攝影;地形測繪;發展需要
1前言
時代的發展對于處于其中的人和物的要求都不斷提高,許多新的事物的需求依靠人們自身的能力都無法完成,于是高科技產品便成了最有力的幫手。無人機在航空攝影中的應用,有許多積極的成果,攝影的優質效果也是的地形圖測繪的相關人士認識到實際可用性。在實際的應用中表現出的具體的優勢,也使得無人機的航空攝影測量在地形圖的測繪中的應用不斷推廣。在具體的應用中,因為操作技術或是實施環境等的影響,還有許多亟待調整的方面,還有很大的進步空間。
2無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的現狀
無人機的航空攝影是一中新型的測量方式,發展低空的無人機的航空技術的發展是當下測量工程重要的發展趨勢,是國家在技術領域發展的需求和數字化城市建設的具體的需要。航空攝影測量在現實的測量工程的應用范圍十分廣泛,在實際的使用過程中,因為有速度較快,測量的精度較高等方面的優點,應用的范圍和方式還在不斷的多樣化,在工程測量以及其他相關領域的時間中都有一定的應用價值。隨著我國社會經濟的快速發展,城市化建設的步伐不斷推進,城市中的區域規劃以及交通、水利等的布局都要依賴于實際的地形情況,在數據獲取方面的需求量越來越大,質量要求也越來越高,相應和更新的速度雖然在不停的加快,但是作為一種新型的測量手段,還是有很多值得注意和改進的地方。無人機的航空攝影可以快速獲取分辨率較高的影響,結合數字化的測量軟件的發展,后期數據的處理也更加簡單和精準化,成圖的質量也有了大大的改善,所以相關部門支持該技術進行進一步的推廣和改進,對經濟和科技發展積極作用也驅動著相關的應用進一步的落實。航空數字攝影的測量方式是基礎的地理信息獲取采集的最有效的途徑之一,無人機航空攝影中的資料和數據的包含量越來越多,符合發展的實際的需求。無人機航空測量的具體的優點有機動靈活、成本較低以及載荷多樣性、操作簡單等,在測繪行業的作用越來越重要。地形圖的測繪也是建設工程必須要進行的基礎工程之一,所以地形圖的測繪對于建設的質量有著關鍵的影響,獲取的數據的精準度也便有了更加重要的實際的意義。無人機航空攝影的成本也較低,符合相關建設單位的預算承受能力,所以應該進一步研究,充分發揮無人機航空攝影測量在地形圖的測繪中的廣泛的使用價值。
3無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的應用
無人機航空攝影的測量應用在地形圖測繪的許多方面,筆者經過相關資料的調查,得出具體的應用主要在以下幾個方面:
3.1航空攝像測量中的像片控制
利用無人機的航空攝影測量的技術可以對該地區的相關的地形進行較為全面的掌握,在進行像片控制方面,可以將無人機的航拍于全球定位系統進行一定的結合,將航空的具體數據與地面實際情況進行一定對應,保證獲得的數據能和實際的地面的測量數據進行一定的相互轉換,達到實現測量地區實際地形的掌握,也方便地面對于接受的信息能夠進行及時記錄,保證信息完整性。航空在具體的攝影過程中,通過對像片控制點的特殊的布置和設計,在結合全球定位系統等相關的測量技術,就可以對測量地區的信息進行完整全面的掌握。通常情況下的數據測量要求乖拐點的控制點分布,但是在進行控制點分布時,一定要記住具體的點之間的關系以及具置關系,保證后期測量受到一定的便捷度影響。
3.2航空攝像機測量中的空中三角
在進行無人機的航空攝影時,空中三角形的作用主要是對地形測量的準確度的把握上。設置好空中三角,人工就可以減少對航空攝影的內部的相關內容的定向進行一定的干預,系統可以根據空中三角的相關設置,進行自動的數據的收集和計算,也可以減少人力方面使用和消耗。在進行人工選取連接點之后,就可以進行連接點以及設定位置之間的調整測試,達到滿足于測量地點實際的比例需求時,就可以依靠技術對地面的地形情況進行準確的測繪了。
3.3航空攝影的立體采編的測量
上述的步驟都是無人機在航空攝影中的部分細節之處的要求,但是在完成上述的步驟之后,應該注意對地形內部收集到的測量數據進行統一的采編。利用無人機可以保證一定的精準度,但是后期節點數據的分析和準確性的檢驗也是不可忽略的重要的步驟。但是無人機進行數據收集后,關于等高線和水涯線一定要用手繪的方式進行,對屋檐角等測量時可能產生較大誤差的地方,應該進行一定的標記,在后期處理的時候可以進一步處理,提高整個地形測繪圖的準確性。
3.4外業補測的操作
在運用航空攝影測量技術時,對測量不到的地方應該進行補測等措施處理,要求測量人員應該有相當高的技術水平,補測的測量人員應該積極的進行結果的比較,進行比較之后,可以就不同的地方進行補測,糾正測量的錯誤,并且積極實施改正,發揮補測的精準性,確保測量結果的準確性。
4無人機航空攝影測量在地形圖測繪中的重要性
無人機航空攝影測量在地形測繪中的應用不斷推廣,不僅是因為技術自身的優點,還因為實際的需求使得無人機的技術有較大的可實施性。筆者經過對相關資料的調查得出無人機航空攝影測量的可行性在以下幾方面:
4.1安全靈活無人機的技術
隨著科學技術的進步已經有了較大的發展,在地形測量方面的可靠性已經有了較大的提高。因為利用無人機,可以不需要機上的工作人員,所以對工作人員的生命健康也是極大的保護,所以在使用過程中,可以充分發揮出無人機自身的優越性。不同于直升機等載人的飛行,無人機的起落都不需要專門的場地,所以使得具體的使用又多了一層靈活性,在不同的地形也可以正常的運作,大大提高了無人機的使用效率。因為測量的地方大都是經過較大改變或是地形較為復雜的地方,所以無人機的使用大大提高了工具的實用性。無人機經過設置后可以根據預先的路線進行運作,所以事先制定的計劃可以充分發揮作用,也能保證穩定性和數據的準確性。經過無人機采集的數據,也可以根據事先的程序設定,及時的傳導地面的工作地點,可以及時的進行數據的交換,提高數據的準確的和完整性。所以無人機因為具有的可靠性和靈活性,在地形測繪中的應用逐漸推廣。
4.2成本較低
于載人的數據收集飛機相比較,因為沒有固定的場地需求等原因,無人機的成本較低、又因為使用的飛行平臺和控制系統都成本較低,所以利用無人機的航空攝影技術進行數據處理時,總的費用較低,性價比較高。無人機使用的人員進行訓練的程序以及相應的技能掌握都較低,所以工作人員培訓方面投入也較低。維修和保養的費用較低,因為無人機制造材料清潔和維護便利等先天優勢,所以無人機的外部修護的費用也較低。因為設備的等級較低,所以相應的配置也不回太高,成本的費用便進一步降低。
4.3多角度測繪
無人機配置的數碼成像的設備的精度都較高,所以在使用中,拍攝的角度可以多變,經過調整之后,還可以進行多角度的交錯拍攝,全方位的獲取測量地點的數據,可以解決高層建筑的問題,也可以根據實際的地形進行及時的調整,所以測量的數據的準確都較高。測量成像的分辨率較高,對收集的數據的精確性便也有了一定的保障。
5結束語
綜上所述,無人機航空攝影的技術在具體的地形測繪中有重要的實際意義。在應用中有許多方面的積極作用,所以要根據無人機的積極作用進行相應的應用,充分發揮無人機測量技術的作用。與傳統的技術相比,有著不可替代的優越性,應用的范圍也會不斷推廣。
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關鍵詞:無人機;水利工程;測量技術
水利工程測量中,主要采用人工實地測量和衛星遙感測量兩種模式,雖然也可以為工程建設與管理運行提供必要的數據參考,但是存在明顯的弊端,例如人工測量的效率低、誤差大,RS測量的成本較高等。我國民用無人機的研究與開發雖然起步較晚但發展迅速,2018年我國民用無人機市場規模達到150億元,僅次于美國。在無人機應用中,航空攝像測量是一個重要領域,但是由于水利工程規模大小、所在位置、測量精度等具體內容不同,對無人機航測的操作技術也提出了較高要求,探究無人機航測技術的操作流程和應用要點,具有重要的現實意義。
1.無人機航空攝影測量的技術優勢
一是操作靈活,測量方便。無人機體積小、重量輕,可以搭載微型高清攝像機,人為操控對特定的目標區域進行測量,操作十分靈活方便。在飛行模式上,可以垂直升降,不需要專門場地,或是彈射架等輔助設備。根據無人機實時反饋的航測影像,如果技術人員對航測結果不滿意,還可以操作無人機對局部區域進行多角度反復航測,直到獲取滿意影像資料或數據信息為止。另外,由于無人機小巧輕便,能耗較低,續航能力較強,目前一些主流無人機,續航能力通常在30min以上。二是環境適應能力強。很多水利工程位于山區等環境復雜地帶,或是地形比較復雜、危險,人工測量可能會面臨較多安全隱患。而無人機航測則具有較強的適應能力,根據地面站系統提前規劃好飛行線路,以躲避高大樹木或建筑物,安全完成航測任務。三是數據精確,反饋速度快。在水利工程測量中,對數據結果和影像資料的精確度有較高要求,無人機搭載的高清數碼相機,可以獲取1:2500~1:1000之間的大比例、高精度影像資料,完全能夠滿足一般水利工程的建設、管理需要。另外,短距離無人機航測,還可以在攝影測量的同時,及時將測量數據、影像資料,通過無線通訊模塊反饋給地面站,地面站接收信號后,利用計算機進行處理,幾乎是同步導出結果,為技術人員了解水利工程所在地區的地質信息提供了參考。
2.無人機航空攝像測量技術在水
利工程測量中的應用一是布置外業像控點。確定水利工程所在位置和測量區域后,進行航線規劃。確定若干處需要重點測量的外業像控點,作為本次航測的重點對象。將這些像控點按照一定順序連接起來,形成無人機的航線。盡量減少重復路線,可以節約航測時間,保證無人機在續航時間內完成航測任務。同時,還要注意做好飛行高度、轉彎半徑、拍攝角度等具體要素的設計,以保證無人機能夠獲取更加清晰的影像資料。二是航空攝影。在完成航測前的設計與準備工作后,選擇晴朗、無風的天氣進行航空攝影測量,可以減小測量誤差。航測時,為了盡可能全面地獲取水利工程地形地質信息,可以將航向重疊度調整為50%,后期數據處理時,再將重疊部分刪除,可以保證最終測量結果的完整性。無人機飛行測量過程中,以系統預設參數為基準,按照既定航線完成測量,同時也可以根據需要,人為調節飛行參數。例如某無人機搭載了索尼A7RII型號的定焦單反相機,結合該相機參數,若想保證成圖精度達到1:1200,要求無人機行高控制在300~350m之間。如果工作人員若要獲得局部位置更加精確的影像資料,就需要人為調整無人機飛行高度。三是立體測圖。將航測所得數據及影像資料統一收集,并將這些數據導入VirtuoZo平臺,像對定向元素直接由加密成果導入測圖工作站,數據采集以成圖模型為單位進行,每一幅圖存放一個文件,文件名與圖幅編號一致,擴展名為xyz,然后經轉換程序直接轉成dwg數據。四是外業高層采集。水工建筑物調查測量:對測區內淤地壩、溢流壩壩頂高程、淤積面高程即臨水坡腳高程進行調查測量,對抽水泵站管徑及位置進行調查測量。地形圖調繪:依據拼接影像,結合測量范圍進行實地調繪,主要調繪測區內村莊名稱、房屋屬性、通訊線、電力線、道路材質、交通橋等地物。調繪過程中,根據需要采用GPS-RTK方法實測部分管線設施。五是內業數據處理。影像糾偏:鏡頭正中間畸變最小,越到邊緣畸變越大,結合相機檢校報告,采用專業軟件,對所采集像片進行糾偏和格式轉換。空三加密:各類空三加密軟件使用步驟大同小異,基本是按照“新建工程-導入數據-生成航帶-處理影像-提取同名點-刺點測量-平差解算-精度評估-建立模型”這幾個步驟進行。數據生產:使用專業軟件生成DEM、DOM等數據,借助立體眼鏡、手輪腳盤,使用航天遠景、適普、JX4等線畫圖采集軟件,由專業采集人員完成線畫圖采集工作。六是精度評估。經過處理后的數據,還需根據水利工程測量要求,檢驗其精度是否達到要求。評估形式分為兩種,其一是模型精度評估,將所得內業數據,帶入帶空三模型,對比實際測得檢查點的三維坐標,與空三模型中檢查點的三維坐標是否相符。如果存在差異,誤差是否在允許范圍內。一般而言,模型精度誤差在0.5m以內,都屬正常范圍,但是如果誤差過大,則不得使用。其二是成果精度評估,以1:1200成圖精度為基準線,采用人工抽檢方式,將達不到該精度的數據篩選出來。
3.無人機航空攝像測量精度影響因素及處理
一是傳感器誤差及處理。為保證無人機航測數據及影像資料的實時傳輸,通常需要在無人機上搭載無線傳輸模塊。但是考慮到無人機載重小,以及為了延長續航時間,只能安裝簡易的傳感模塊,通信傳輸效果相比于常規設備會有一定的削弱。在數據傳輸過程中,容易產生一定的誤差,影像資料發生畸變的情況時有發生。針對此類問題,一種措施是選擇最新的通訊裝置,雖然成本較高,但可以兼顧小體積和高精度;另一種措施是增加無人機內置存儲模塊容量,將采集到的影像資料暫存于存儲設備,待無人機航測任務結束后,將影像資料直接導出。這樣不經過傳感器的壓縮處理,也可以保證影像資料的精度。二是無人機平臺因素及處理。無人機在航測過程中,因為受到風力作用,拍攝時發生較為嚴重的抖動,因為飛行偏離既定航線,或是拍攝角度不理想,而導致最終獲得影像資料模糊不清,分辨率達不到使用要求。針對這種情況,措施之一是選擇無風、晴朗天氣開展航測工作,避免外界因素對無人機航測作業產生影響。措施之二是采用智能導航與人工操控相結合的模式,輔助無人機飛行,以便獲取更加準確的影像資料。措施之三是安裝機載POS和GPS定位,輔助空三測量,也能夠達到提高數據精度的目的。
4.無人機航空攝影測量技術的發展趨勢
隨著無人機技術的日益成熟,在航空攝影測量方面將會發揮更加顯著的應用優勢。另外,無論是水利工程測量,還是地籍測繪、災后救援等活動,對無人機航測結果的精度、信息反饋的時效,都提出了更高要求,這也迫使無人機航測技術不斷創新和提高。未來主流發展趨勢主要有兩個方面:其一是智能化程度進一步提升,例如現階段航測中仍存在較多無效數據,或是影像資料重疊度高、模糊影像多。隨著無人機智能化程度進一步提升,可以自動進行曝光補償、調整拍攝角度等,獲取更加清晰的影像資料。其二是無人機及其搭載設備(通訊模塊、攝影設備等)的微型化,以實現更長的航行時間,完成更多的航測任務,適用于更大規模的水利工程。
5.結語
關鍵詞:西氣東輸二線工程;航測;遙感技術
中圖分類號:TP7文獻標識碼: A 文章編號:
1 航空攝影測量與遙感技術
航空攝影測量[ aerial photogrammetry ]指的是在飛機上用航攝儀器對地面連續攝取像片,結合地面控制點測量、調繪和立體測繪等步驟,繪制出地形圖的作業。
遙感是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器,在遠離目標和非接觸目標物體條件下探測目標地物,獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息(如電場、磁場、電磁波、地震波等信息),并進行提取、判定、加工處理、分析與應用的一門科學和技術。
當前,隨著計算機技術、電子與信息技術、網絡技術、空間技術的發展和各種測量高新技術的不斷出現,使得油氣長輸管道勘察設計的測設手段得到了迅速發展。航空攝影測量與遙感技術作為現代測繪技術的先進代表和大范圍內采集地形原始數據最理想、最有效的方法和手段,已成為我國長距離、大口徑、高壓力的油氣管道測設中最主要的地形數據來源之一。航測與遙感技術應用在長輸管道線路設計中,對改進長輸管道測設技術和能力、提高工程設計質量以及推動長輸管道測設新技術的發展起到了重要作用。
2西氣東輸二線工程在設計中應用航測與遙感技術
西氣東輸二線工程西起新疆的霍爾果斯口岸,管道總體走向為由北向南、由西向東,東至浙江、上海,南至廣東、廣西,途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、江西、廣東、廣西、浙江、上海、湖南、江蘇、安徽和香港共15個省、市、自治區,線路總長約8600km,設計輸氣能力300´108m³/a,是一條連接中亞進口氣源、國內塔里木氣田、準噶爾氣田、吐哈氣田、長慶氣田和沿線中西部地區、華東、華南、長三角、珠三角等用氣市場的重要能源通道。該項目的建設,將進一步滿足快速增長的天然氣市場需求,提高我國清潔能源利用水平,是構筑我國油氣戰略通道的重要工程。
西氣東輸二線工程是目前世界上最長的大口徑高壓輸氣管道工程,作為我國戰略性能源工程,建設人員在可行性研究階段決定全線引入航測與遙感技術作為管道線路設計的輔助手段,發揮航測與遙感技術優勢,提高設計質量,減少設計人員內外業反復工作量,縮短設計周期,為西氣東輸二線建設提供優質的設計服務。
在西氣東輸二線工程的建設過程中,航測與遙感技術主要應用于線路設計的工作中。作為線路選擇和優化的輔助工具,遙感技術主要通過影像圖片和數字高程信息實現其輔助功能。
在利用遙感技術之前,設計人員首先根據地形圖確定管道的擬定路由,然后根據擬定路由的中線坐標確定航測路線,待影像圖片和數字高程信息拍攝、測量完成后對圖片進行糾正、裁剪、拼接等處理,最后由線路設計人員應用軟件在處理好的影像圖片上添加帶有坐標的線路文件,對擬定路由進行優化,實現其輔助功能。
3 航測與遙感技術的優勢
西氣東輸二線工程全線采用了航空攝影測量的手段獲得遙感圖像和地面高程信息,遙感圖像為真彩色全波段圖像,分辨率0.5m,地面高程信息精度為每1m一個高程點,這些遙感資料經過GIS手段構建模型,服務于選線工作。作為管道設計的新技術,遙感技術具備以下優點:
a時效性較強。由于傳統地形圖繪制時間多在上世紀50-90年代,存在區域性更新及更新速度慢的問題。然而近三十年是中國經濟騰飛的三十年,各地方經濟隨之發展,人口增加,縣、市、鎮、村的規模擴大,河湖、交通線等地物都發生了變化,單純依靠年代久遠的地形圖經常造成線路選擇的失誤,造成沒有必要的反復工作量。西氣東輸二線工程所用的遙感影像圖均為線路設計階段拍攝航空遙感圖片,其反映出的地物信息均為最新的信息,時效性非常好,從而在保證設計準確性的同時大大減少了線路設計人員的內業工作量。
b 視覺效果更直觀。選線時,同地形圖、行政區圖、交通圖等傳統地圖相比,遙感的真彩色影像圖視覺效果更加直觀、準確。傳統地圖只能依靠各種抽象的圖例、顏色、線條等表示地形地物,而真彩色影像圖以照片的方式把地物呈現給設計人員,地物清晰、具體、直觀,容易判別。
c 不受地形限制。選線時,由于地形的差別,山區地段選線比平原段要困難得多,在新疆、甘肅、寧夏等高寒地區,人跡罕至,選線人員到達線路位置的難度非常大甚至存在安全風險。在傳統的選線模式下,由于地形限制,大型河流穿跨越工程、隧道工程確定穿越點、隧道入(出)口的選擇都存在難于總體把握和全面考慮的問題。遙感技術利用航測的影像圖片和數字高程可以打破地形的限制,使選線人員可以在不親臨現場的情況下獲取擬定線路方案所需的地形地貌信息,從而在保證設計質量的同時大大減少了線路設計人員的外業工作量。
4 航測與遙感技術需要改進的問題和建議措施
作為西氣東輸二線工程設計工作應用的新技術,航測與遙感技術在與線路設計的結合過程中還存在一些問題,需要在以后的工作中加以改進:
a航測與遙感技術受天氣的影響
西氣東輸二線工程全部的遙感圖像都需要在飛機上拍攝出來,天氣情況對機的飛行和遙感圖像清晰度都有很大影響,對于春季沙塵天氣,夏季雷雨天氣,冬季風雪天氣,這些都會延誤遙感圖像的拍攝工作,在一定程度上影響設計的進度。
克服天氣的影響主要有兩種措施可以采用,第一,采用航天遙感方法拍攝的衛星圖片避免航空遙感受天氣的限制,以遙感圖像時效性為代價確保工程進度;第二,根據不同地區的氣候特點選取最佳航測季節,及時關注航測區域的天氣預報,選取晴好天氣有計劃的提前開展航測工作。
b航測與遙感技術航帶寬度問題
西氣東輸二線工程遙感圖像的寬度為管道中線兩側各600m,如果在遙感圖像拍攝完成后再發生改線幅度大于600m的情況,就需要進行現場人工測量來獲取數據,因此遙感圖像有限的寬度對線路的選擇存在束縛。
發生超出航帶寬度改線主要是原因:
城鎮規劃范圍、土地資源利用的調整速度過快,環境敏感區域級別變更。
地下特殊地質結構、重要歷史文物等在現行勘察規范不能完全滿足工程前期需要。
建議在線路設計的各個階段注重和地方相關部門結合與溝通,同時在設計工作前期針對特殊地段,特殊情況應提前進行有針對性的勘察工作,在局部可做加寬航測帶方式處理。
c航測與遙感技術費用高
西氣東輸二線工程采用的是航測與遙感技術,利用飛機在飛行過程對中線兩側拍攝遙感圖像,由于安全要求較高,此項工作必須委托專業的測繪機構來完成,需要花費高額的費用來完成遙感資料的獲取工作。同時航測帶寬度也是影響最終費用的因素之一,傳統測繪方式多為管道中心線兩側各200m。
對于航空器費用高的問題,建議可采用相對廉價的航天遙感技術。即采用人造衛星代替飛機拍攝遙感圖片或更為廉價的航空器遙感技術,如高空氣球、無人機。這樣在時效性可以接受的范圍內節省大筆費用。針對航測帶寬的問題,需要大量的工程經驗積累以及經驗豐富的工程專家技術把關。同時可考慮根據地形地貌難度區域性劃分航測帶寬度的方法降低航測費用。
5結語
航測與遙感技術作為近年來引入管道設計工作的新技術,為西氣東輸二線工程線路的選擇提供了很大幫助,不但為設計工作節省了大量的人力、物力、財力和時間,而且對一些不易地面踏勘觀測的地形地物從俯瞰的角度給出了清晰的表示。因此,航測與遙感技術在以后的管道設計工作中還有很大的利用空間,需要繼續深入研究、實踐,使其更好的融入到設計工作中,發揮更大的輔助作用。
參考文獻:
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[ 4 ]西氣東輸二線工程可行性研究報告
【關鍵詞】航空攝影技術;鐵路工程測量
中圖分類號:P216文獻標識碼: A
一、前言
伴隨世界范圍內的電子計算技術的迅猛發展,并應用到航空攝影測量專業,航空攝影測量迅速進入解析攝影測量時代。航空攝影技術在鐵路工程測量中的主要應用,為我國鐵路的工程施工、安全運輸、技術改造和科學管理做出了突出貢獻。
二、航空攝影測量技術發展歷程
航空攝影測量技術從19世紀初產生以來,經歷了一個世紀的發展,實現了一次又一次技術上的飛躍,如今已成為地理信息原始數據獲取的主要技術手段。本文在航空攝影技術起源開始直到目前數字攝影測量時代的技術發展進程中發現,目前IMU/DGPS輔助航空攝影測量技術在國際上屬新興技術,隨著技術進步和應用實踐日益成熟,并逐步應用到航空遙感的各個領域。2004年國際攝影測量與遙感大會上。該技術也是重點討論技術之一。會議認為該技術是對傳統的攝影測量的重要革新,是未來航空遙感和航空攝影測量技術發展的趨勢。
首先,數字航空攝影像機、機載GPS輔助測量、IMU/DGPS已經在國家基礎航空攝影項目得到大量應用,但對鐵路測繪1:2 000比例尺以上的地形圖(鐵專院曾做過機載GPS試驗,鐵三院也少量使用過數碼航片測繪地形圖)以上,在技術上要達到規模化的實際生產應用,其發展趨勢是不容置疑的。另外,機載激光探測與測距系統(LIDAR)、數碼航攝儀、機載GPS及慣性導航系統(INS)有機結合,使用大容量高速計算機,經過專用軟件處理,可在空中完成地面高程模型DEM及數字正射影像圖DOM的生產模式,將大大提高航測成圖的作業生產效率,減少生產環節,縮短生產周期,提高成圖精度,提供更為豐富的地理信息。我們相信,在不遠的將來LIDAR系統將走進鐵路航空攝影測量行列中來,科學技術的不斷發展將給鐵路航空攝影測量帶來不斷的變化,就像電子計算機技術帶來了數字航空攝影測量時代的巨大變革一樣,一切都是可能的。
三、航測技術進入我國鐵路測量的必要性分析
(一)既有鐵路測量只有引入先進技術才能適應鐵路運輸發展的需要
20世紀80年代,開放改革政策促使我國國民經濟高速發展,國家開始對鐵道部門提出挖潛、提高速度、提高運量的要求。面對全國上萬千米的鐵路線,當時的技術力量與手段只能進行線上與鐵路相關建筑物的測量工作,在既有鐵路測量中引人先進的測繪技術已成為當務之急。1984年,鐵道部專業設計院向鐵道部送上《關于在鐵路營業線上積極采用航測遙感技術的建議》,李森茂部長做出“這項工作應該支持去做,但應按急需分步去搞”的重要批示。1985年3月鐵道部委托基建總局舉辦“鐵路航測知識技術干部普及班”,專業設計院授課,主要參加人員是各鐵路局主管工務的領導。孫永福副部長在開學典禮上講話,強調要在鐵路復測中推廣應用航測技術。此后,航測在既有鐵路測量中應用得到較快發展,至今已成為我國既有鐵路測量的重要技術。
(二)航測技術進入既有鐵路測量產生巨大的社會經濟效益
據鄭州鐵路局統計,既有鐵路測量采用航測技術可以縮短復測周期,比地面人工測量快3-4倍。航測測繪的大比例尺圖比人工地面測繪的質量高,通過調繪資料可檢查糾正、補充現場測量、調查的錯誤和不足,從而獲得準確、詳細的鐵路帶狀地形圖;鐵路局采用航測比地面測繪節省經費10%-20%。據北京局統計,采用航測方法僅用6年時間就完成了用常規方法需20年才能完成的復測任務,費用僅為地面人工測量的50%。既有鐵路測量引入航測先進技術具有以下的主要作用:(1)加決既有鐵路復測工作進度,及時建立起反映現場狀況的鐵路臺帳;(2)有效地解決鐵路用地測量問題,較快地完成鐵路地籍測量;(3)可獲取詳盡、豐富、逼真、準確的地物、地貌信息,擴大了測量成果的應用范圍,成圖范圍大于地面人工測量;(4)通過航測手段,獲取大量的圖形圖像數據,建立鐵路工務用地等管理信息系統,提高鐵路運輸管理的科學性。據了解,既有鐵路航測成果不僅用于工務,還用于土地、房管、運輸、機務、電力、規劃、設計、路基防洪、公安保衛、環境保護。既有鐵路航測為鐵路技術改造、電氣化改造和干線提速等提供了豐富、可靠的基礎技術資料。
四、航空攝影技術在鐵路工程測量中的應用展望
我國現代既有鐵路航測主要表現在兩方面。一方面是使用先進的測繪設備、新的測繪技術;另一方面是為用戶(鐵路局)提供高科技產品,為鐵路運輸安全,實現信息化和現代化管理創造條件。
比如,鐵路航空攝影一般為黑白片航空攝影。無論從技術,還是經濟角度,黑白航空攝影已完全滿足了鐵路航測制圖的需要。但是,現在的情況發生了變化,測繪鐵路1:2 000比例尺地形圖仍采用傳統的黑白片航空攝影,但在有特殊需要的鐵路樞紐和大型車站時,開始使用彩色航空攝影,例如鐵四院在武昌-廣州鐵路客運專線項目中,對困難復雜的長沙地區實施了真彩色航空攝影;一般既有鐵路復測也是黑白片航空攝影,但很多鐵路局也開始要求對既有鐵路實施真彩色航空攝影,并提供彩色正射影像圖,使提交的既有鐵路復測資料面貌一新。此外,由于現有市場招投標競爭的復雜性,高科技含量往往具有更大的奪標勝算,所以,一些地鐵、輕軌項目也逐步采用大比例尺彩色航空攝影。例如,鐵二院完成的深圳-龍崗地鐵項目采用了1:4 500大比例尺彩色航空攝影,收到良好效果。
(一)結合鐵路測量的實際,發揮衛星定位,即全球定位系統(GPS)的測量作用
GPS技術在既有鐵路航測中的主要應用范圍是:航空攝影。在航空攝影時,使用GPS導航,可以取得質量更好的航空攝影資料。既有鐵路航測外業。根據鐵路測量是沿鐵路的帶狀測量,建立窄帶狀的GPS控制網,采用靜態測量方式,進行高精度的導線測量。另外以快速靜態測量方式測定像控點、線路聯測點。實時動態(RTK)定位技術是以載波相位觀測值為根據的實時差分GPS(RTDGPS)技術,它是GPS測量技術發展的一個新突破,在鐵路工程中有廣闊的應用前景實時動態定位(RTK)系統由基準站和流動站組成,建立無線數據通訊是實時動態測量的保證。其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點,安置一臺接收機作為參考站,對衛星進行連續觀測,流動站上的接收機在接收衛星信號的同時,通過無線電傳輸設備接收基準站上的觀測數據,隨機計算根據相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標和測量精度。這樣用戶就可以實時監測待測點的數據觀測質量和基線解算結果的收斂情況,根據待測點的精度指標,確定觀測時間,從而減少冗余觀測,提高工作效率。
(二)充分應用電子計算技術,實現內外業一體化和CAD技術自動繪圖
在既有鐵路航測外業和復測中,充分使用電子計算機技術。全站儀與計算機配套使用,控制測量及曲線測量中所有數據,作到互相傳輸通訊,并應用自行研制的從野外測量數據獲取到數據處理軟件,對數據實時處理,而這些結果能與航測內業軟件接口,實現航測外、內業一體化。
(三)鐵路帶狀電子影像圖集和三維景觀圖
電子計算技術與影像處理技術相結合,可制作既有鐵路的帶狀電子影像圖集。該圖集是航空攝影影像與數字線劃圖的結合,直觀地反映既有鐵路現場的各種信息。電子版影像數據無需任何圖像軟件就能打開,方便使用。沿線三維景觀圖直觀地再現鐵路及兩側的地物、地貌,有利于搶險救災和立交道口的技術改造。由模擬儀器過度到數字化成圖系統,在采集方法上有了較明顯的變化,航空攝影測量大比例地形圖應該說精度較高。對于 5%高程較差大于 0.3m 是由于測標切準地面時分不清所致,應提高作業員判斷立體影像的能力,對于山區在選擇像片控制點時,應注意點位分布,對于鐵路工程來說,在當今鐵路發展迅猛,邊遠山區鐵路建設對我國經濟發展也很重要,但山區地形圖的測繪采用全野外測圖比較困難,采用航空攝影測量是比較經濟合理的,而且大大地提高了工程效率及降低了勞動強度。航空攝影測量技術在山區、林區有較大優勢。
五、結束語
綜上可見,航空攝影技術在我國鐵路工程測量中得到了較好的應用,因為航空攝影技術能以較高的速度,投人較少的人力,獲取優質和豐富的既有鐵路地形信息和鐵路信息。
參考文獻