數(shù)字航空攝影測量內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式研究.doc

數(shù)字航空攝影測量內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式研究 劉學(xué)杰 （河南省中緯測繪規(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)像控測量與空中三角測量之間數(shù)據(jù)的有效銜接、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的數(shù)字產(chǎn)品制作等幾個主要方面總結(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)字航空攝影測量；測圖精度；內(nèi)外業(yè)一體化；像控測量 1.研究的背景與意義? 1.1數(shù)字航空攝影測量是工程測量發(fā)展的趨勢。 隨著測繪技術(shù)、信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，航空攝影測量技術(shù)也有了前所未有的發(fā)展和進(jìn)步，與傳統(tǒng)的全野外測量相比，航空攝影測量具有獲取地理空間信息快、成本相對較低、且不受區(qū)域限制等優(yōu)勢，一直受到世界各國政府的高度重視，短短幾十年間得到了迅猛發(fā)展，占據(jù)了對地觀測領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，在全球基礎(chǔ)測繪、重點(diǎn)地區(qū)詳細(xì)測繪和局部地區(qū)精確測繪中得到了廣泛應(yīng)用。? 1.2與傳統(tǒng)測繪相比優(yōu)勢。 隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地表自然環(huán)境和人文地理日益錯綜復(fù)雜，地理信息的變化速度日趨加快，給地形圖測繪及更新增添了難度。因此，采用合理的測繪手段，全面、高效并高精度地獲得地理信息數(shù)據(jù)是測繪的一個發(fā)展方向。就現(xiàn)有的測繪手段而言，航測在多方面具有明顯的優(yōu)勢，其與傳統(tǒng)測繪相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：? （1）工期優(yōu)勢：地面測量的作業(yè)模式依靠人力和設(shè)備對地表信息逐點(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：地面測量的產(chǎn)品通常只有線劃圖。航測有DLG、DEM、DOM等多種產(chǎn)品，并且航測產(chǎn)品可大范圍成圖，我們可以充分利用大范圍的航測產(chǎn)品減少現(xiàn)場踏勘工作。另外，種類多的航測產(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)測繪。? （3）成本優(yōu)勢：航測較傳統(tǒng)測繪，能節(jié)約大量的人力、物力及作業(yè)時間，這在一定程度上能夠降低地形圖測繪的成本。 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)項目作為研究具體實施項目，采用了JX4、Geolord-AT、Photoshop、CAD等多種專業(yè)軟件，研究具體實施方案貫穿航測項目整個實施流程，其具體實施的技術(shù)方案如（圖1）。 3.研究的過程與成果? 3.1航測內(nèi)業(yè)作業(yè)流程的優(yōu)化。? 3.1.1數(shù)字城市航空攝影測量作業(yè)流程（見圖2）：? 3.1.2上述的航測內(nèi)業(yè)作業(yè)流程整體是正確的，在數(shù)字城市項目實施的過程中，能夠指導(dǎo)作業(yè)。但是，在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題：? （1）該流程中的各個步驟之間，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)了問題，便會延續(xù)到下一流程，依次傳遞。使得后期修改時，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，影響了后期項目開展的效率，如前期沒有進(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)量缺少項目組內(nèi)部的檢查流程，直接進(jìn)行了檢查驗收； 為了彌補(bǔ)上述作業(yè)流程中存在的這些問題，查閱了相關(guān)的規(guī)程規(guī)范，結(jié)合實際的作業(yè)經(jīng)驗，并依據(jù)上述問題，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；并通過實驗分析，最終形成了一套重點(diǎn)突出、局部細(xì)化的航測內(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航空攝影由國家測繪地理信息局統(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)過加工處理，并通過了檢測單位的檢驗，但是，由于航測軟件對影像要求以及影像自身質(zhì)量原因會影響到數(shù)據(jù)處理，對影像的檢查和預(yù)處理是航測必不可少的步驟。? 3.2.3下面是數(shù)字城市項目中發(fā)現(xiàn)的一些問題：? （1）影像的色調(diào)及亮度/對比度不均勻，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）個別影像不是真實方向。? 3.2.4這些問題會影響到立體模型建立，或者影響到立體模型絕對定向時控制點(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，我們展開了以下研究。? 3.2.4.1研究內(nèi)容一： 針對上述存在的問題，我們列出了對應(yīng)的影像檢查內(nèi)容，增加了影像之間的對比檢查，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研究內(nèi)容二： 針對JX4對影像像幅及影像質(zhì)量的要求，重點(diǎn)研究了影像處理的要點(diǎn)，同時，結(jié)合數(shù)字城市項目影像處理的經(jīng)驗，并反復(fù)試驗，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，通過實驗總結(jié)，形成了一套調(diào)色作業(yè)方法，收錄在航測內(nèi)業(yè)作業(yè)指南中，并錄制了調(diào)色工具講解視頻。? 3.3測區(qū)的區(qū)域劃分。? 3.3.1我們在數(shù)字城市項目中，由于項目開展的需要，我們測區(qū)劃分區(qū)域方案為：測區(qū)北部主要采用的是分航帶進(jìn)行劃分的辦法；測區(qū)南部小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了分塊劃分。? 3.3.2在項目開展后期，我們發(fā)現(xiàn)，測區(qū)的劃分對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)字城市項目開展過程中，我們發(fā)現(xiàn)由于不同單幅影像拍攝角度不同，會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影像之間接邊時常常會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比較麻煩；? （3）若是航線內(nèi)部接邊，即航向接邊。有時接邊處會采用同一張影像，就不會出現(xiàn)接邊問題；有時會有圖示問題，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，分給四個作業(yè)員進(jìn)行分區(qū)域作業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)分幅的邊長為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（見圖5）：? （2）航帶法區(qū)域劃分： 經(jīng)過計算分析，航帶法的接邊邊長要比分塊區(qū)域劃分方法接邊邊長長了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，減少接邊的工作量。 4.成果的與編制? 4.1文檔成果。? （1）航測內(nèi)業(yè)作業(yè)指南。 里面收錄了航測項目前期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、各個流程作業(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)驗等內(nèi)容。? （2）航空攝影測量與遙感基本教材。 里面收錄了航空攝影測量的基本理論知識、常用航空攝影儀的特點(diǎn)、遙感基礎(chǔ)理論知識、常用遙感衛(wèi)星簡介等內(nèi)容；? （3）數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查體系。 制定了數(shù)字測繪成果的基本檢查辦法，設(shè)計了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)量評分標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)；還包括影像預(yù)檢檢查表和像控測量成果檢查表。? 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。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）隨著航測技術(shù)的發(fā)展及航測軟件的不斷更新，我們需要不斷學(xué)習(xí)新知識，了解行業(yè)新動態(tài)，及時對研究成果進(jìn)行更新和總結(jié)。? （2）攝影測量領(lǐng)域除了航空攝影測量，還包括航天衛(wèi)星遙感測量和輕小型低空攝影測量。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家基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)的獲取，輕小型低空攝影測量技術(shù)手段具有機(jī)動靈活、響應(yīng)快、成本低、時效性強(qiáng)等特點(diǎn)。雖然，這兩種航測方式目前難以滿足大比例尺測圖的要求，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)實際，拓展研究思路，將攝影測量技術(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