航 空 影 像 处 理 与 应 用

航空影像处理与应用

合肥是测绘设计研究院殷年程春阳

[摘要]简述航空影像的获取手段、针对不同的影像产品通过不同的处理方法来获取相应的数字产品，并简述了这些数字产品在城市规划建设中的应用。

[关键词]航空影像数据处理 4D产品

DATA HANDLE AND APPLICATIONS OF AERIAL IMAGES

HEFEI SURVEYING AND MAPPING INSTITUTE YIN Nian Abstract：The paper introduces the image data collection，data handle method and the applications of aerial images in urban planning.

Key words：aerial images；data handle；4D products

一、前言

航空影像数据是“数字城市”建设的重要组成部分。在美国前副总统戈尔提出“数字地球”的概念中，他认为“数字地球”是以1米分辨率的卫星影像为基础，虽然我们知道“数字地球”是一个更加广泛的概念，但我们从中可以知道影像数据的重要作用。很显然在“数字城市”建设中，1米分辨率的卫星影像是不能满足它的要求的，高分辨率的航空影像更适于“数字城市”建设的需要。

航空影像数据以其直观、信息量丰富，可读性强等诸多优点，使它既是基础地理数据产品的重要组成部分，又是生产或合成其它基础地理数据产品的信息来源与基础。利用航空影像数据，通过全数字摄影测量系统的处理，可以生产数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）等4D产品并建立相应的数据库，通过这些基础数据产品，还可以制作生产一个地区的等高线图，三维景观图等其他附加产品。

二、航空影像数据的获取

航空影像数据的获取是通过在飞机上加载摄影平台（航摄仪），按一定的要求拍摄地面来获取影像数据的。随着仪器的不断发展，技术手段的不断更新，航空影像数据获取变得更加快捷、高效率、高质量。

1、普通航摄仪：如RC系列、LMK系列等，他们采用航摄胶片来记录拍摄的地面影像数据，数字影像数据要经过专用的航片扫描仪处理来获得。

2、数字航摄仪（DMC）：如德国Carl Zeiss（卡尔·蔡司）公司和美国Intergraph 公司合作生产的用于地图量测的数字航空摄影仪，数字航摄仪主要由陀螺平台、像机镜头单元、像机中心电子单元、数据存储系统、航飞管理控制系统、飞行软件系统和航空摄影数据后处理系统七大部分组成。可同时得到黑白、彩红外和真彩色的数字影像。相对于普通航摄仪，数字航摄仪既节约了成本，又提高了工作效率，并在产品种类、质量和成果可靠性上都有较大的提高。

3、LIDAR +CCD相机：如加拿大OPTECH公司生产的ALTM3100和德国IGI 公司生产的LiteMapper5600。LIDAR也叫机载激光雷达，是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统，是由GPS（全球卫星定位系统）、INS（惯性导航

系统）和激光测距三大技术的集成应用系统。ALTM3100和LiteMapper5600机载激光扫描遥感系统同时还集成了CCD相机，它与激光探测与测距系统协同作业，同步纪录探测点位的影像信息，因此它可直接获取一个地区高精度的数字高程模型（DEM）、数字地表模型（DTM）、数字正射影像图（DOM）, 由于这种

方法可以直接获取高精度的正射影像数据，免去了影像处理的环节，它的成果可以广泛应用于城市测绘、规划、林业、交通、电力、灾害等部门。

三、航空影像处理的方法

航空影像处理经历了从模拟摄影测量、解析摄影测量到全数字摄影测量三个阶段的发展。每个阶段的发展都是技术的一次飞跃与革新，也是生产力提升的重要体现。由于目前模拟摄影测量手段落后，仪器设备也都已经淘汰，下面就解析摄影测量、全数字摄影测量、单片微分纠正、数字影像几何精纠正等几种方法作简要介绍

1、解析摄影测量方法：

解析摄影测量的方法无法直接生成数字影像产品，但我们可以根据它所生产的DEM数据成果，扫描航摄底片获取数字影像，通过单片微分纠正的方法来获取正射影像数据，该方法在下面将会介绍到。

2、全数字摄影测量方法

全数字摄影测量现已成为大规模生产4D产品的主要方法与手段，它的普及程度非常广泛，它的成果经过处理与合成还可以生产等高线图、三维景观图等附加产品，全数字摄影测量的推广与应用为国民经济与社会发展做出了重要贡献。

3、单片微分纠正

单片微分纠正是利用已有的DEM数据来对航片或卫片进行正射纠正的一种处理方法，由于航片本身可用来生产DEM数据，因此这种方法多用于卫星影像的处理。

4、几何精纠正

几何精纠正采用一般采用双线性内插、二次多项式、三次多项式等纠正算法来纠正单片影像数据，纠正后的影像数据再拼接镶嵌，形成整幅影像数据。

四、航空影像数据的应用

1、用于生产基础空间信息产品（4d产品）

●数字线划图（DLG）。

●数字高程模型（DEM）。

●数字正射影像图（DOM）。

●附加产品：等高线图、城市三维模型数据。

2、用于专题地图产品制作

●单纯影像地图产品：《影像地图集》、《影像交通图》。

●与卫星影像的叠加融合来突出城市建设、用地扩展、绿化、水资

源利用、土地利用等专题信息。

●作为矢量数据的背景，应用于各种专题数据的统计、分析。

3、专题地理信息系统的研制

●《影像地图查询系统》。

●《城市三维地理信息系统》。

●《绿化调查系统》。

●《违章建筑监控系统》。

●《三维报建系统》。

等等……

五、结束语

我院自建院以来共组织了五次航摄飞行，并大规模生产了基础空间数据产品，《合肥市区彩红外遥感影像图》、《合肥市区影像地图集》等航空影像产品以其直观、信息量丰富，可读性强等诸多优点在合肥城市规划、城市建设中发挥了重要作用，受到广大城市规划、建设决策者和工程技术人员的青睐，在我院未来的测绘工作中，生产高品质的航空影像产品仍然是一项重要工作，同时，我们会加强产品开发的系统化深度，促进３Ｓ技术的融合，努力提高航空影像产品的应用层次和应用范围。

参考文献：

[1]张祖勋，张剑清，数字摄影测量[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996

[2]陈述彭，鲁学军，周成虎，地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，2000

[3]翁永玲.论数字摄影测量的产品与GIS的融合[J],铁路航测,2002,(2):12-13

[4]田村秀行等，计算机图像处理技术[M]北京：北京师范大学出版社, 1986

作者简介：

殷年（1972-），男，工程师，安徽省太湖县人，1995年毕业于武汉测绘科技大学摄影测量与遥感专业。现就职于合肥市测绘设计研究院，主要从事航测、地