航空摄影测量中新技术应用与发展

航空摄影测量中新技术应用与发展

摘要:随着科技进步,航空摄影测量技术广泛应用于城市测绘、复杂地形及国界等测绘区域。目前,航空摄影测量技术发展迅速,测绘技术向数字化转变,出现了数字航摄仪DMC、IMU／DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术。本文首先简要论述了航空摄影测绘技术的意义与研究现状,然后详细分析了数字航摄仪DMC、IMU／DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用与发展。

关键词:数字航摄仪DMC IMU/DGPS 激光测高扫描系统

摄影测量是利用摄影光束相交确定地面点的点位的一种方法。这种方法确定投影光束需要外方位元素:即三个线元素和三个角元素。近年来,经济建设和社会建设发展迅速,现有城镇、土地调查成果资料与实际利用现状存在较大差异,对土地的科学有效利用产生较大影响。依靠控制点并通过空三加密反求光束的外方位因素的传统摄影成图技术不能满足生产发展、城市测绘的需求。

自20世纪80年代,航空摄影测量技术陆续应用于我国各个大城市测绘城市大比例尺地形图。随着生产发展的需要,各城市测绘单位,在航测机构增添航空摄影测量业务,大比例尺航测成图技术在国内各城市测绘单位得以快速的应用推广。目前,随着数字航摄仪DMC、IMU ／DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用,

航空摄影测量技术逐渐成为大比例尺地形图的主要测绘方法。但是,航空摄影测量技术应用于地籍测绘领域时间短,加之航测本身的技术缺陷以及测绘精度问题,有时仍然难以达到预期目标。

1 数字航摄仪DMC

数字航摄仪DMC是一种用于高精度、高分辨率航空摄影测量的数字相机系统。DMC数字航空相机由四个全色传感器和四个多波段传感器组成。DMC航空相机通过四个多波段传感器分别捕捉红色、蓝色、绿色及近红外数据;而四个全色传感器分别捕捉的影像,依靠少量的重叠区域生成一个大的768013824镶嵌影像。DMC能够满足小比例尺和高分辨率大比例尺航摄业务的需要。该系统在不同的光线条件下,通过改变曝光时间,确保影像质量,其对地面分辨率可达到5 cm。

低空数字航空摄影测量以2000万像素以上的小像幅数码相机为传感器,采用无人飞机进行低空航摄,具有机动、快速、经济等优势。该技术能够在短时间获取局部区域的较高精度的高分辨率数字影像,且天气及机场的依赖性小,已广泛应用于应急保障、防灾减灾、地形测绘等领域。

2 IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术

GPS,即全球定位系统,应用于航空摄影测量后,通过空三的方法获取角元素,部分实现了直接获取投影光束。IMU/DGPS,即惯性测量单元/差分GPS,应用与航空摄影后,可直接获取三个线元素和三个角元

素,无需或只需极少数的地面控制点就可进行航空摄影测量,简化和加速航片定向乃至整个测图工作。

IMU/DGPS辅助航空摄影测量是通过联合IMU、DGPS数据联合处理后,从而获得高精度外方位元素相片的航空摄影测量理论、技术和方法。其首先通过飞机上的GPS接收机和地面或基站上的GPS接收机连续而同步地观测GPS卫星信号,然后经过GPS载波相位测量差分定位技术从而获取航摄仪的位置参数,进而应用于航摄仪紧密固连的高精度惯性测量单元直接测定航摄仪的姿态参数。IMU/DGPS辅助航空摄影测量方法主可以分为IMU/DGPS辅助空中三角测量法和直接定向法。IMU/DGPS技术可以直接获得每张像片的外方位元素,将其作为带权观测值参与摄影测量区域网平差,从而获得更高精度的像片外方位元素成果的测量方法为IMU/DGPS辅助空中三角测量方法;高精度差分GPS和惯性测量单元获取航空摄影曝光时刻影像确定空间方位,而后对其进行误差的校正,从而获得每张像片的高精度外方位元素的测量方法为直接定向法。

3 LIDAR激光测高扫描系统

LIDAR激光测高扫描系统利用GPS辅助空中三角测量技术,可以减少地面控制点,缩短作业周期,降低成本,可以真正应用于困难地区、无图区及边境区的基础测量。利用该种测量技术,在有地面控制点的四角带,完全可以满足1∶10000比例尺的地图精度要求;在地面特征丰富、影像较好时,可以达到1∶50000比例尺的精度要求。这种测量

技术对于实施西部大开发战略、完善国家基本地形图有重要意义。

4 结语

随着计算机技术和互联通信技术的发展,航测技术由模拟测绘向数字测绘转变,由计算机代替“人眼”,迈向信息化测绘时代。航空摄影测量已成为当前大比例尺地图绘制技术中的热门话题,各种航空摄影新技术一定会逐步完善。根据航摄地区的特点选择合适的技术获取影像,极大地提高航摄效率,缩短获取影像周期,提高影像质量。

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