航空遥感与摄影测量应用

航空遥感与摄影测量应用

发表时间：2019-04-28T11:25:57.140Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：李长伟

[导读] 摘要：航空遥感,是从不同的航空高度上,应用各种传感器:航空测量照相机,多波段照相机、多波段扫描仪、红外辐射扫描仪、微波传感器、合成孔径测视雷达、感光胶片及磁带等。

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摘要：航空遥感,是从不同的航空高度上,应用各种传感器:航空测量照相机,多波段照相机、多波段扫描仪、红外辐射扫描仪、微波传感器、合成孔径测视雷达、感光胶片及磁带等。接收和记录传输来自地球表层的各类地物的各种电磁波谱信息,并对这些信息影像数据进行分析研究,从而达到对不同的地物及其特性进行远距离的探测的综合技术。

关键词：航空遥感；摄影测量；应用

1、前言

摄影测量是应用几何光学的理论和精密的光电仪器技术,对航空遥感信息影像进行三维空间的定位定量的测量和制图,它与航空遥感结合组成一个完整的技术体系,航空遥感的前身就是航空摄影测量。本文论述了目前航空遥感在城市规划、建设、管理与服务领域的应用情况，并就城市航空遥感应用研究的方向和任务提出了一些意见和建议。

2、航空遥感技术的发展状况

航空遥感是快速获取和更新基础地理信息的重要技术手段之一。近年来，大量专业影像资料的应用，特别是大比例尺航空影像资料的应用极大地丰富了地图产品的种类。航空遥感资料不仅是测制和更新地形图和影像图的基础数据源，也是当前地理信息系统建设获取原始数据和数据更新的主要信息源。城市信息化进程的快速推进，使得社会各部门对于航空遥感资料的需求越来越大、要求也越来越高。随着传感器技术、航空航天技术和数据通讯技术的不断发展，现代遥感技术已经进入一个能动态、快速、多平台、多时相、高分辨率地提供对地观测数据的新阶段。

经过几十年的发展，城市航空遥感数据获取能力不断提高，航空摄影测量技术逐渐成熟，利用航空摄影测量进行地理信息采集在各行业中发挥出越来越重要的作用，特别是在大面积的地理信息采集过程中，航空摄影测量以其工期短、成本低、精度高、信息量丰富等特点显示出巨大的优越性。航空遥感技术作为空间信息技术的重要组成部分，在国家经济建设诸多领域的发展与应用前景十分广阔。当前航空遥感技术的发展状况可以概括为：

1）数码航空摄影方式逐步普及。随着大幅面数码航摄像机 DMC、UCD、ADS40 以及国产数码航摄像机SWDC 的出现，基于数码航空摄影的数据获取及应用大幅增长。相对于传统航空摄影，数码航摄可以直接获取高质量影像信息，同时可以在不增加飞行成本的基础上获得较大的航向重叠度（例如 80%以上），可以消除城市高层建筑产生的遮掩问题，因此多视影像在影像匹配、三维重建及数码城市建模方面的应用已成为研究热点。

2）基于差分 GPS 和 IMU 的定位定向系统得到广泛应用。利用在飞机上装载的差分 GPS 和惯性测量单元 IMU 构成的定位定向系统（POS），可以直接获取航摄像机的外方位元素和飞机的绝对位置，实现定点摄影成像和极少地面控制甚至无地面控制的高精度对地直接定位。

3）机载激光扫描技术日趋成熟。机载激光雷达（LIDAR）集激光、全球定位系统和惯性导航系统三种技术于一体，可以高精度地定位激光束打在物体上的光斑，能够部分穿透树林的遮挡，直接获取真实地表的三维信息。在需要依靠大量人工完成的大范围城市三维建模及纹理采集、粘贴等方面，LIDAR 具有较大的优势。

4）数字摄影测量处理平台不断完善。随着数码航摄像机的引入，高分辨率、高重叠度、多时态的数据获取方式带来大量的数据，传统的数据处理方式受到新的挑战。新一代数字摄影系统的完善和高性能遥感影像处理系统像素工厂（PF）的出现，打破了传统的摄影测量流程，突破了像片、像对的限制，同时集数据编辑、入库、质量检查和流程管理等功能为一体，极大地提高了摄影测量的工作效率。

5）航空遥感的研究和应用领域越来越广泛深入。航空遥感的数据获取和处理已经突破原有的框架，数据产品在原有 4D 产品的基础上出现了新的数字表面模型（DSM）和真正射影像图（TDOM），其主要应用领域不再局限于测绘，在数字城市、智能交通、环境监测以及社会科学等众多领域已有广泛应用，服务趋于大众化和多元化。

近 10 多年来，航空遥感技术取得了较快的发展，航空遥感信息产品更丰富、成果应用更广泛，为城市规划和国土资源管理、城市建设和全社会可持续协调发展提供更直接、有效的支持与服务，在服务政府决策、服务城市管理、服务重大工程建设、服务人民群众生活等方面取得了良好的社会经济效益。

3、摄影测量和遥感技术的应用分析

3.1 绘制地形图

摄影测量技术领域的一项重要产品是数字线划矢量图。数字线划矢量图能为各类地理信息系统的建立提供基础性信息数据，为工程规划设计、施工管理等工作提供科学依据。例如，在工程建设过程中，需要使用到 1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000 等不同比例尺的地形图，利用全数字摄影测量技术可进行不同比例尺地形图的绘制，数据资料可直接传入 CAD 软件系统以及地理信息系统中，为工程设计工作带来很大便利。

3.2 建立数字地面模型

数字影像技术与三维坐标数据共同构成的地形虚拟现实就叫做数字地面模型，这些基础信息在水利工程建设中发挥着重要作用。通过数字高程模型进行工程设计、渲染流域三维景观等，该模型能把施工区域内的地形、地貌状况进行直观展示，设计方案经过渲染后就会形成景观图，既能将设计意图直接展示出来，又能利用相关软件实现三维动画漫游，对水库淹没情况进行动态模拟，对水库容量、汇水面积加以计算，以此提高设计方案的科学性、合理性。

3.3 制作正射影像地图

作为数字化摄影测量计算的重要产品之一，影像地图在工程建设领域发挥着独特优势。对于中心投影的航摄影像，影像地图可利用数字高程模型实现纠偏处理，将投影差有效消除，同时将各种标注加设在垂直投影影像上，包括等高线、坐标格网等，影像地图不但涵盖各类地表原始信息，又具备线划地图以及影像的优势，将地物地貌信息全面、直观地展示出来，成图速度与更新速度都很快，在工程管理、