航空攝影測量影像定向的探討

　　隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展。當前的空間定位技術(shù)、計算機信息技術(shù)和傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，使得航空攝影測量幾何定位方法實(shí)現了超前的進(jìn)展，并且即將實(shí)現脫離地面控制的高水準。下面筆者就和大家一起探討一下航空攝影測量影像定向技術(shù)。

　　一、航空攝影測量影像定向技術(shù)的發(fā)展

　　在當今這個(gè)數字攝影測量時(shí)代，人們是以3S技術(shù)為主要手段、以4D產(chǎn)品(DEM、DOM、DLG、DRG)生產(chǎn)為終極目標的。如何充分發(fā)揮當代航空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行4D產(chǎn)品的大規模生產(chǎn)并對相應數據庫實(shí)施快速更新需要我們不斷的努力探索。

　　二、我國航空攝影測量影像定向技術(shù)的現狀

　　目前，航空攝影測量主要有常規航空攝影測量、GPS航空攝影測量、DGPS/IMU航空攝影測量3種模式。航空影像的獲取和影像定向方法的不同是這三種測量技術(shù)最主要的區別。航空攝影測量影像定向技術(shù)是借助大量地面控制點(diǎn)加密技術(shù)獲取模型定向點(diǎn)來(lái)實(shí)現的。通過(guò)GDPS/IMU來(lái)直接測定傳感器的六個(gè)外方位元素,能夠讓客戶(hù)認為價(jià)格是合適的。直接地面參考技術(shù)即GDPS/IMU能夠將傳感器數據或目標數據直接轉化到一個(gè)本地或者全球的坐標系統,從而能夠進(jìn)行下一步的處理。將GDPS/IMU數據作為輔助信息用于對比小、沒(méi)有明顯特征的地區的空中三角測量的作業(yè)是很有用處的，但是直接用校正過(guò)的定向參數而不進(jìn)行整體的空中三角測量,所能達到的地面精度,主要依賴(lài)于飛行高度。對于幾何模型考慮的比較簡(jiǎn)單,導致即使區域網(wǎng)結構十分完美且檢校場(chǎng)及GDPS/IMU數據聯(lián)合處理準確無(wú)誤,直接地面參考所能達到的精度仍然難以滿(mǎn)足大比例尺測圖的需要。而基于DEM和DOM的航空攝影測量直接解具有地學(xué)編碼、信息翔實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠輕易實(shí)現快速更新和實(shí)現變化檢測的自動(dòng)化與半自動(dòng)化。基于已知定向參數影像的航空攝影側量直接解則需要滿(mǎn)足一些要求。首先，必須能夠從數據庫中能夠得到原有影像及它們的定向參數值；其次，影像的重疊度和約束點(diǎn)的分布必須滿(mǎn)足穩定的幾何構造,以保證達到較高的精度；并且新舊影像在內容上必須有相關(guān)性,這樣我們才能提取同名點(diǎn)。

　　三、航空攝影測量影像定向作業(yè)的要求及實(shí)驗

　　現代的航空攝影測量在作業(yè)上一般在航空攝影、地面控制和內業(yè)測繪上有一定的要求。在采用GPS航空攝影測量時(shí)一般會(huì )將動(dòng)態(tài)GPS接收機與航攝儀固聯(lián)以提高影像獲取的質(zhì)量。一般在采用DGPS/IMU航空攝影測量時(shí),都會(huì )在航攝儀上安裝POS系統。根據不同的情況要選擇不同的地面控制方案，以獲得最佳的加密點(diǎn)坐標和像片外方位元素。內業(yè)測繪采用影像匹配技術(shù)識別同名像點(diǎn),以完成地形和地物的自動(dòng)測繪現行的4D產(chǎn)品生產(chǎn)中,一般按照單片內定向y像對相對定向y單模型絕對定向y立體模型測繪的流程進(jìn)行作業(yè),僅僅是在DGPS/IMU航空攝影測量之直接對地目標定位方法中探討如何利用POS系統獲取的影像定向參數進(jìn)行模型恢復的有關(guān)理論和方法。航空攝影測量幾何定位有攝影測量加密和直接對地目標定位兩種方式。其中，攝影測量加密是將所獲取影像坐標與地面控制點(diǎn)和/或影像的外方位元素作為帶權觀(guān)測值進(jìn)行整體光束法區域網(wǎng)平差,以解求影像的定向參數和目標點(diǎn)的空間坐標,主要是為立體模型測圖提供定向控制點(diǎn)和進(jìn)行高精度的對地目標定位。現行航空攝影測量?jì)葮I(yè)規范對不同比例尺、不同類(lèi)別地形的攝影測量加密規定了具體的加密方法、地面控制方案,并對加密點(diǎn)精度給出了定量指標,已作為一種成熟技術(shù)被廣泛使用。直接對地目標定位是在獲得高精度影像外方位元素的前提下,利用立體像對上同名像點(diǎn)的像平面坐標按照空間前方交會(huì )理論計算出相應地面點(diǎn)的物方空間坐標,以直接確定物點(diǎn)的空間位置,從而實(shí)現4D產(chǎn)品的生產(chǎn)。現行的4D產(chǎn)品生產(chǎn)都是利用攝影測量區域網(wǎng)平差所獲得的加密點(diǎn)作為模型定向點(diǎn)用的,不會(huì )直接使用影像外方位元素來(lái)恢復立體模型。所以,現行規范中并沒(méi)有規定影像外方位元素的精度。一般說(shuō)來(lái),只要加密時(shí)在單個(gè)模型上量測了足夠多的加密點(diǎn),且加密點(diǎn)精度符合限差要求,據其進(jìn)行單個(gè)模型的絕對定向就能建立可量測的幾何模型,進(jìn)而可提取符合要求的三維空間信息。利用現行攝影測量加密方法獲取的影像外方位元素進(jìn)行直接對地目標定位完全可以滿(mǎn)足測繪地形碎部點(diǎn)的精度要求。

　　四、總結

　　對于同一地區利用己知定向參數的影像進(jìn)行新影像的定向的理論和方法,通過(guò)模擬和實(shí)際試驗證實(shí)了方法可行性,純粹利用兩期影像進(jìn)行聯(lián)合光束法區域網(wǎng)平差所確定地面點(diǎn)的精度可滿(mǎn)足規范要求,可真正實(shí)現無(wú)需地面控制點(diǎn)的航空攝影測量作業(yè)，這對于減少攝影測量外業(yè)控制測量、地形圖修測、地理信息數據庫快速更新、多時(shí)相遙感影像的自動(dòng)變化檢測等具有十分重要的意義。符合規范精度要求的攝影測量加密方法獲取的影像外方位元素可以直接用于影像的定向以構建立體模型進(jìn)行4D產(chǎn)品的生產(chǎn),而由POS系統提供的影像外方位元素帶有較大的誤差,目前還難以直接用于攝影測量中提取三維空間信息。當前數字攝影測量時(shí)代可以讓 3種攝影測量模式共同存在，航攝影像的定向手段也變得豐富多彩，從而使得攝影測量作業(yè)也越來(lái)越輕松。通過(guò)本文的研究，我們可以得到這樣的結論：常規攝影測量加密技術(shù)比較成熟，應用的也比較廣泛，GPS輔助空中三角測量則比較經(jīng)濟實(shí)惠，POS直接傳感器定向技術(shù)也越來(lái)越成熟。就基礎地理信息的獲取而言，我們應當根據不同的情況采取不同的技術(shù)方案，才能夠減少消耗以獲得最大的利潤。常規攝影測量方法在交通便利、地勢平坦地區的大比例尺地形測圖中應該要重點(diǎn)的進(jìn)行使用。而無(wú)地面控制GPS航空攝影測量技術(shù)則可以在困難地區、無(wú)圖區或者人員不能通達地區普及使用以獲得基礎地理信息。POS航空攝影測量方法則可以在正射影像圖制作、小范圍的4D產(chǎn)品更新等應用中進(jìn)行使用，而且在城市大比例尺測圖和一些具有比較高水平的科研項目上，POS系統的應用前景是相當的可觀(guān)的。為了能夠經(jīng)濟、快速的獲取地球空間信息，我們應盡快完善POS系統與其他傳感器的集成技術(shù)，不斷的進(jìn)行探索研究，從而達成理想的目標。

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