計算機發(fā)展對攝影測量的影響

1、計算機開展對攝影測量的影響計算機開展對攝影測量的影響攝影測量學(xué)是通過影像研究信息的獲娶處理、提取和成果表達的一門信息科學(xué)。通過上世紀(jì)八九十年代對數(shù)字?jǐn)z影測量的研究、開發(fā)與推廣,進入21世紀(jì),我國數(shù)字?jǐn)z影測量以世人難以想象的速度開展,數(shù)字?jǐn)z影測量工作站在中國的論文聯(lián)盟攝影測量消費中獲得了普遍的應(yīng)用與推廣。本文主要介紹計算機開展對攝影測量的影響。1攝影測量的回憶航空攝影測量是通過量測航空像片計算地面真實坐標(biāo)。攝影測量工作者早就關(guān)注計算機在該領(lǐng)域中的應(yīng)用,但是由于這種計算極為復(fù)雜,因此隨著計算機的開展,計算機在攝影測量中的應(yīng)用才逐步深化。攝影測量中的航片與地面關(guān)系公式是攝影測量中最根本公式,該公式為

2、1:x=-fa1(X-Xs)+b1(Y-Ys)+1(Z-Zs)a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+3(Z-Zs)y=-fa2(X-Xs)+b2(Y-Ys)+2(Z-Zs)a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+3(Z-Zs)式中a、b、為方向余弦,與航向、旁向傾角和旋角有關(guān),其關(guān)系式為:a1=ss+sinsinsinb1=ssin-sinsins1=sinsa2=-ssinb2=ss2=sina3=-sins+ssinsinb3=-sinsin-ssins3=ssf為攝影機焦距。x、y為像點坐標(biāo)。Xs、Ys、Zs為攝站投影中心坐標(biāo)。X、Y、Z為地面點坐標(biāo)。攝影測量中的其它許多公式可由此公式推導(dǎo)而成

3、,因此該公式是攝影測量的根底,從該公式中可清楚看到計算關(guān)系的復(fù)雜性。在此介紹該公式的目的是為了說明解算該公式的方法確定了攝影測量開展的三個階段,即模擬、解析和全數(shù)字測圖。在計算機程度開展還不高時,測圖無法用計算機來實現(xiàn),只能用機械模擬的方法,例如多倍儀和各種精細(xì)全能測圖儀,還有為了降低造價,利用簡化公式設(shè)計的模擬儀器。這些儀器由于精度要求極高,因此制造困難,價格昂貴。這些儀器在測繪事業(yè)中起到了一定的歷史作用。在60-70年代,由于容量和計算速度的限制,計算機僅用于攝影測量的加密。到80年代,計算機的開展,使得解析測圖儀問世,將計算機用于測圖領(lǐng)域,把原來模擬儀器的機械交會求解改用計算機計算,從而

4、簡化了儀器構(gòu)造,降低儀器造價。測圖過程與模擬儀器相仿。到90年代,計算機有了飛躍開展,特別是1995年以后,其計算速度和存儲容量有了明顯進步,使數(shù)字?jǐn)z影測量成為現(xiàn)實。2計算機開展對攝影測量的影響隨著計算機的不斷開展,攝影測量中最困難的測圖局部用計算機來解決,從而使攝影測量步入計算機處理的新時代,使得攝影測量產(chǎn)生了宏大的變化,該變化可從以下四個方面得到反映。(1)測量儀器的徹底改變傳統(tǒng)攝影測量儀器主要分二大類,一類用于測量像片的坐標(biāo),用于加密,提供測圖時控制點坐標(biāo)。第二類是用于測圖,通常為機械模擬方式。這些儀器由于精度高,制造比擬困難,過去大局部從德國、瑞士進口,價格自然昂貴。而如今只要有高精度

5、像片數(shù)字化儀和基于計算機的處理系統(tǒng),便可實現(xiàn)航測消費的全過程。這些儀器與原來儀器相比,具有構(gòu)造簡單、體積孝重量輕、價格低、效率高等特點。假如將來航空攝影采用數(shù)碼像機,直接得到數(shù)字影像,到那時像片數(shù)字化儀都不要,利用基于計算機的一些處理系統(tǒng)便可實現(xiàn)地形圖等測繪產(chǎn)品的消費。由此可看出,計算機的開展對航測儀器帶來了徹底變革。(2)產(chǎn)品形式的改變由于計算機的開展,測繪消費的產(chǎn)品形式發(fā)生了根本變化,由過去的模擬表達方式改為全數(shù)字形式,即4D產(chǎn)品。在數(shù)字測繪產(chǎn)品消費中,首先應(yīng)重視數(shù)據(jù)的格式,即制訂數(shù)據(jù)消費標(biāo)準(zhǔn)。目前各國的標(biāo)準(zhǔn)不一致,因此在用數(shù)據(jù)前,必須先理解數(shù)據(jù)格式,否那么無法應(yīng)用。在數(shù)字測繪產(chǎn)品中,另一

6、重要轉(zhuǎn)變是產(chǎn)品的管理,在模擬圖時代,利用倉庫儲存,用戶親自領(lǐng)取的方式。在數(shù)字時代,利用計算機管理。在管理上更為科學(xué),使用更為方便。(3)消費工藝的改變由于處理方法和產(chǎn)品形式的改變,使得消費工藝流程也產(chǎn)生重大變化,朝著簡單、高效方向開展。模擬產(chǎn)品消費中一個重要缺陷是繪圖結(jié)果不能有效利用,從消費原圖到出版須重復(fù)標(biāo)描屢次,而在數(shù)字產(chǎn)品消費中該問題就不存在。由此也導(dǎo)致航測與制圖無明確分界。如今的消費工藝流程主要包括以下局部:航片數(shù)字化,把模擬圖論文聯(lián)盟像變?yōu)閿?shù)字影像;影像處理和信息提取,包括影像幾何糾正及產(chǎn)品信息的提取與編輯;建立數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效管理和應(yīng)用。(4)理論方法上的改變在過去,攝影測量

7、主要著重模型的研究,目的是為了進步測量精度,而如今計算機的程度,對攝影測量計算而言,已根本解決,可以用最嚴(yán)密的公式計算,解算精度能得到完全保證。攝影測量幾何模型已不再是研究的重點,而轉(zhuǎn)向影像匹配與信息自動提取方面。影像匹配是數(shù)字?jǐn)z影測量的核心,數(shù)字?jǐn)z影測量的效能能否得到充分發(fā)揮在某種程度上取決于影像自動匹配的程度。影像匹配不僅在數(shù)字?jǐn)z影測量中占有重要地位,同時也是計算機視覺目的自動識別的核心,為此影像匹配引起許多學(xué)者的關(guān)注。經(jīng)過多年研究,結(jié)合計算機開展程度,影像匹配已從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用,這是攝影測量獲得的重大進展。由于地面影像極其復(fù)雜,影像匹配尚不能做到完全成功,目前當(dāng)匹配失敗時尚需人工干

8、預(yù)。在信息提取方面,已進展了大量研究,有些進展,但距實際應(yīng)用尚有較大間隔 ,這方面是今后應(yīng)努力研究的方向。3計算機的開展在測繪變革中的作用測繪技術(shù)由于現(xiàn)代科技的開展正在經(jīng)歷一場深化的變革,從該變革中我們可清楚看到科學(xué)技術(shù)的開展對進步勞動消費率所起的作用。由于計算機的開展,使得測繪消費工具發(fā)生徹底變革,例如航測成圖消費中所使用的全能測圖儀將要進入歷史博物館,基于計算機的各種處理和管理系統(tǒng)登上歷史舞臺。由于消費工具的改良,使得傳統(tǒng)的消費方式得到徹底的改變。由于測繪中引用了這些高科技,使得信息獲取更為方便,消費速度加快,消費本錢降低,勞動強度減輕。不僅如此,還為測繪產(chǎn)品的應(yīng)用提供了廣闊前景。由于測繪

9、產(chǎn)品為數(shù)字形式,不僅使用方便,經(jīng)過適當(dāng)組合和處理,便可生成形式多樣的產(chǎn)品或其它形式的副產(chǎn)品,例如,從DE可以生成坡度圖、坡向圖、暈渲圖,利用DE和專題圖可生成暈渲專題圖。由于是數(shù)字形式,為綜合分析提供了條件,為深層次的應(yīng)用提供了可能。測繪技術(shù)雖然得到很大開展,但在開展進程中又面臨著新的問題和困難,例如航天遙感的開展,可以大量獲取各種信息,如何快速、高效處理這些數(shù)據(jù),己擺在我們面前。目前計算機的程度,對于數(shù)值計算和文字處理己能滿足,但是對于數(shù)字影像的信息提取和影像分析尚不能適應(yīng),期望新一代計算機的研制。我們相信,隨著現(xiàn)代科技的開展,攝影測量將會進步到一個新的程度。4攝影測量開展的新契機從20世紀(jì)

10、初起,以純精細(xì)、光機的模擬攝影測量儀器為特征的攝影測量一直持續(xù)了半個多世紀(jì)。在此期間,攝影測量的教學(xué)、極少量的科研,除所謂的變換光束理論研究以外,多數(shù)是圍繞歐洲的幾個著名廠商消費的模擬攝影測量儀器進展。到50年代末計算機開場進入攝影測量,攝影測量的研究領(lǐng)域得到了很大的擴展:如解析法空中三角測量、在線空中三角測量、區(qū)域網(wǎng)平差、粗差檢測理論、正射糾正、數(shù)字測圖等。90年代隨著數(shù)字?jǐn)z影測量時代的到來,相對于傳統(tǒng)的模擬、解析攝影測量,其最大的特點是將計算機視覺、形式識別技術(shù)應(yīng)用到攝影測量,實現(xiàn)了內(nèi)定向、相對定向、空中三角測量、數(shù)字高程模型(DE)生成等的(半)自動化。數(shù)字?jǐn)z影測量不僅僅將傳統(tǒng)攝影測量儀器各種功能全部應(yīng)用計算機,以進步工效、降低對作業(yè)員的要求,而且正在不斷地擴大攝影測量的功能。但是我們必須清醒地認(rèn)識到:一些數(shù)字?jǐn)z影測量工作站只是解析測圖儀的替代品;目前的數(shù)字?jǐn)z影測量工作站主要只合適于航空、航天攝影測量,而近景、地面攝影測量與它有很大差異,將數(shù)字?jǐn)z影測量應(yīng)用于近景攝影測