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航空摄影测量影像定向问题的思考

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：谭政聪

[导读] 摘要：在我国航空摄影测量技术快速发展的今天，其对所获取影像的质量的要求也越来越高。

        广东君和经纬测绘技术有限公司广东东莞 523000
        摘要：在我国航空摄影测量技术快速发展的今天，其对所获取影像的质量的要求也越来越高。航空摄影测量中，不仅要在航摄仪上安装控制系统，同时还需将航摄仪与定位系统连接于一起。特别是GPS航空摄影测量中，通常都会将航摄仪与动态GPS接收机固联，这样方可有效保证航空摄影测量工作的顺利开展。基于此，本文重点分析了航空摄影测量影像定向问题。
        关键词：航空摄影；测量；影像定向
        1.航空摄影测量影像定向问题
        航空摄影测量影像定向则是通过遥感影像确定地面目标点的空间位置，其优势就是能够快速确定空间方位。而摄影测量则是一种运用摄影光束的交点来确定地面点位，但是此方法却需要线元素及角元素等外方位元素。近年来，随着我国城市化进程的加快，城乡土地调查结果与实际使用情况存在较大差异，这将会在一定程度上降低土地的利用率。测量过程中，若使用传统的摄影成图技术则很难获得精确地数据信息，这将无法满足城市测绘及生产发展的需求。
        当前所使用的航空摄影测量模式主要包括以下三种：常规航空摄影测量、GPS航空摄影测量以及DGPS/IMU航空摄影测量。上述三种测量模式的最大区别就是航空影像的获取及影响定位方法存在差异。航空摄影测量影像定位技术则是通过地面上的大量控制点加密技术获取模型的定向点。使用GPS航空摄影测量时，为提升成像质量，通常都会将动态GPS接收机与航摄仪固联。
        受像点坐标误差的影响，航摄像片的边缘部分与中心部分相比，边缘部分的像点位移及影像变形情况相对较为严重。为了进一步提升内业点位量测精度以及外业判读刺点的量测精度，则必须确保所选控制点的位置距离像片边缘的距离在1cm或者1.5cm以上。其次，为了提升内业立体观察效果，则可适当提升内业的定向精度、缩减外业控制点的布设数量，与此同时，还需保证像片上像控点的距离压平线、框标标志等标志的距离不小于1cm，像控点与方位线之间的距离大于3cm或4.5cm且其还必须分布于航向三度重叠及旁向重叠中线附近。
        选择像控点时，不仅要考虑不同成像方法对像控点的布点要求，同时还需保证像控点必须是影像位置可以清楚识别的目标点，并能够满足良好的通视性以及理想的交会图像等要求。
        不论是平面点、高程点还是平高点都必须选择明显的目标点。所谓的明显的目标点，即像片影像位置及野外实地位置均能够清楚辨认的点。理想的明显目标即接近直角与水平线状地物的交点以及地物拐角，通常情况下，航空影像测量影像定向都会选择固定的田角及道路交叉点作为理想目标。
        使用GPS航空摄影测量时，通常会将航摄仪与动态GPS接收机固联于一起，这样方可有效提升成像质量。但使用DGPS/IMU航空摄影测量时，均需将POS系统安装与航摄仪上。若要获取最佳加密点坐标及像片外方位元素，不同情况所选择的地面控制方案也会不同。内业测绘则是运用影像匹配技术识别具有相同名称的像点，自动测绘地形、地物。当前生产4D产品时，针对于相对定向y单模型以及绝对定向y立体模型的测绘流程均会在单片内定向y像，该流程仅用于研究有关如何使用POS系统获取的影像定向参数直接定位航空摄影测量DGPS/IMU地面目标的方法来恢复模型的相关理论和方法。现阶段，所使用的航空摄影测量的几何定位方式主要包括直接对地目标定位及摄影测量加密两种。其中，摄影测量加密则是用获取的影像坐标、地面控制点以及影像外方位元素作为带权观测值对整体光束法区域网平差，确定目标点的空间坐标以及影像定位参数，这样做的目的则是为了提升地目标定位的精度，为立体模型测图提供定向控制点。针对于不同类型的地形摄影测量加密以及不同比例尺，航空摄影业内规范中均制定了详细的加密方法以及地面控制方案，同时也量化了加密点的精准度，当前该技术已在我国得到了广泛应用。地面目标直接定位则是利用立体像对具有相同名称的像点的平面坐标来获取高精度影像外方位元素，并根据空间前方交会理论计算相应地面点的物方空间坐标，以此来确定物点的具体位置，生产4D产品。

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当前4D产品生产的模型定向点均使用的是摄影测量区域网平差获得的加密点，而不是直接以影像外方位元素为依据创建立体模型，所以，当前航空摄影测量相关规定中没有规定影像外方位元素的精度。通常而言，加密过程中，只需在单个模型上量测大量的加密点，同时保证加密精度满足限差要求，就可根据单个模型的绝对定向创建几何模型，进而在此基础上提取符合要求的三维空间信息。
        航空摄影测量过程中，最重要的问题就是影像的定向问题，只有确定了影像的内外方位元素才可开展测量工作，一直以来，内方位元素的确定都需要在实验中使用物理方法检定，而外方位元素仅依靠若干地面控制点及空中的三角测量方可确定，但这样就需要消耗大量的人力、财力。为了能够快速确定外方位元素，现阶段航空摄影测量中引入了POS系统，将该系统与影像采集光学相机相结合，其就能够提供影像曝光时段的外方位元素，这种结合方式的运用，大大提升了航空摄影测量影像定向效果。
        将已知定向参数的影像作为同一区域新影像的定向的理论及方法，通过模拟实验方可验证该方法的可行性，使用已知影像及新影像进行联合光束法区域网平差确定地面点的精度可满足规范要求，并可在没有地面控制点的情况下进行航空摄影测量，这对于地形图的修测、地理信息数据库的更新、摄影测量外业控制测量以及自动检测多时遥感影像的变化等有着重要意义。通过摄影测量加密获得的满足规范精度要求的外方位元素可直接作为影像定向依据，构建立体模型生产4D产品，但是实际生产过程中，POS系统所提供的影像外方位元素的误差相对较大，当前摄影测量过程中，若想要使用该系统提取三维空间信息存在一定的难度。在当前这个数字摄影测量时代，上述三种摄影测量模式可共存，随着我国科技水平的快速发展，航空摄影测量影像定位方法也丰富多样，这在一定程度上提升了航空摄影测量的质量及效率。
        2.航空摄影测量影像定向作业要求
        2.1航空摄影
        航空摄影测量中，若要提升所获取影像的质量，不仅需要在航摄仪上安装飞行控制系统，还需将航摄仪与动态GPS接收机连接于一起，这样方可确保拍摄工作的顺利进行。若使用DGPS/IMU航空摄影测量，则需将POS系统安装于航摄仪上，以此来保证所获取的影像的质量。
        2.2地面控制
        当前航空摄影测量加密均使用的是理论较为严密的光束法区域网平差，测量过程中，针对于不同的摄影测量模式就需选择不同的地面控制方案，这样方可捕获到最佳加密点坐标及像片外方位元素。
        2.3内业测量
        理论上来讲，获得精准的影像外方位元素制后，方可依据外方位元素创建与影像相关的立体模型，进而在借助匹配技术识别相同名称的像点，在此基础上自动绘制、测量立体模型中地形及地物。但是，现阶段4D产品生产均是按照特定的生产流程生产产品，通常而言，按照单片内定向y像对相对定向y单模型绝对定向y立体模型测绘的流程进行作业，该流程仅用于研究有关如何使用POS系统获取的影像定向参数直接定位航空摄影测量DGPS/IMU地面目标的方法来恢复模型的相关理论和方法。
        结束语
        综上所述，航空摄影测量影像定向技术的广泛应用，不仅可有提升航空摄影质量，同时也能促进我国测绘事业的发展以及与地理环境相关的行业的发展。此外，其还能够为相关工作人员提供更加精准的地形数据以及我国各种资源的使用情况，帮助政府了解我国真实的地理状况，为其制定可持续发展目标提升有效的数据信息。但现阶段，我国航空摄影测量影像定位还存在一些问题，所以，这就要求相关科研人员必须进一步优化、改进该技术。
        参考文献：
        [1]陆益民，屈金柱，李明臣.航空数字摄影测量数据处理关键技术分析[J].四川水泥，2017（03）：303.
        [2]何宇.航空摄影测量像控制点的定位和测量[J].黑龙江科技信息，2017（06）：129.