厉峰
青岛数联空间海洋科技股份有限公司 山东省青岛市266590
摘要：摄影测量技术的地形图测绘的重要技术方法，逐步发展中摄影测量体系的建立是未来发展的新方向。世界海洋信息化建设的逐步推行，要求海洋测绘具有更广阔的范围、时效快、精度高。常规的海岸、岛礁测量沿用人工结合电子平板的测绘方式，不但工作环境恶劣、掌控测量要素少、更带来作业效率低、测量周期长的弊端。航空摄影测量在建立高效、机动的测量体系中，集信息的采集、处理与应用为一体，研制多功能的地形测绘产品，提升测绘的效能发生。
关键词：海洋测绘；航空摄影；测量体系
经过多年的发展，海洋测量平台更加多样化，以传统的船载平台为主的航天、航空、地面、水面、水下多样化的立体数据获取平台体系基本建立。无人机、无人船、气垫船等新型测量平台得到初步应用。水陆一体化的海底地形／海 岸地形测量技术进步明显，已在海洋测量中展现其独特的技术优势。航空摄影测量是地形图测绘的主流技术，海洋测绘建立航空摄影测量技术体系是技术发展的必然。随着海洋信息化建设的推进，要求海洋测绘保障范围更广、时效更快、精度更高。常规海岸、岛礁地形测量采用人工加电子平板方式，工作环境艰苦而危险、测量要素少、作业效率低、复测周期长。航空摄影测量可以建立一套机动、高效的业务体系，将信息采集、处理及应用技术集成于一体，生产丰富的地形测绘产品，提高海岸地形测量效能。
一、海洋测绘体系建设特点
1、技术体系。技术体系主要包含：航空摄影、像控测量、外业调绘等相关的技术流程，这里主要介绍航空摄影，航空摄影是测量的一个重要分支，主要的要求是摄影图像质量好、精度高。在应用的时候需要充分的考虑海上作业环境的影响因素，并且参考潮汐的变化合理的安排摄影时间，并根据海图要素，判定航空摄影的比例尺，这样能有效的提升航拍的基本高度比例，确保海岸线、滩涂的高程测量的精准度，这样能够规避海岛地形的高度差，相对航高的设置也将更加准确。
2、装备体系。航摄平台是航空摄影的关键，主要包括通用型的航摄飞机和无人机、航摄仪、数据处理软件。航摄仪是飞行中获取垂直和倾斜影像的工具；数据处理软件能够把数据信息转化为图像或者框架信息，方便查阅和进行数据分析。我国较多的公司都有装备专业的航摄飞机，作用是开展基础性的测绘，承接国家大型测绘任务。军队空军和海军也有多架专业的航摄飞机，主要的作用是服务与军队的测量任务。当前航摄也经常运用无人机，因为无人机小巧灵动，反应快速敏捷，因而更适宜沿岸岛礁小范围的航拍作业，能够在远距离的大陆离散岛屿作业，并且船载的无人机在随船机动的过程中，更能适应特殊区域的岛屿地形测绘工作的开展。
3、标准体系的运用。航空摄影测量已经建立的标准的规范体系，在海洋测绘领域不断推进的进程中，需要海洋标准以及两标准体系相融合，指导作业体系的完善，完善的重点是业务化作业体系的建设。结合海洋测绘的整体应用特点，制定海岸带的航空作业规程，其中包含：海岸带像控、调绘测量规程等。
二、海洋测绘体系建设思考
1、技术体系建设。航空摄影测量在海洋测绘领域应用的核心技术是空中三角测量和特殊地物要素判绘。因此技术体系建设的主要问题及其解决方案如下。 (1) 空中三角测量。
为保证空三加密精度，在航摄分区和航线布设时，应打破常规，采取更大的灵活性，依海岸地形特征制定作业方案; 针对岛礁区域，利用有限的控制点，独立进行影像定向和单模型立体测图，以保证岛礁测量精度; 引入水边线等高的边界条件和潮汐数据获取瞬时水边线高程值，用于空中三角测量数据解算，提高影像定向精度; 最终解决这个问题的方法是提高影像自主定位定向数据精度，实现直接定向作业。( 2) 海岸线推算。海岸线是多年平均大潮高潮时的水陆分界线，基于潮汐模型可以获取多年平均大潮高潮的潮面高程，依据这个高程值在立体模型上采集等高线。这种方法克服了人为因素的影响，如果数据精度高，海岸线推算精度也比较高，而且作业效率大幅度提高。 ( 3) 滩涂高程测量。海洋测绘对滩涂、海岸、航行方位物等高程测量精度要求较高，超出了航空摄影测量的技术能力。解决方法: 一是同步开展机载LiDAＲ 地形测量，获取高精度的 DEM 数据; 二是在航空摄影同时增加激光测高传感器，获取航迹剖面的高程数据; 三是开展外业调绘，实地测量滩涂、航行方位物的高程数据。
2、装备体系建设。航空摄影测量装备技术含量高、专业性强，类似于大型海洋测量装备，尽管非常成熟，但是入门门槛高，自主研发难度较大。目前，航空摄影测量装备在能力上基本满足海洋测绘需求，因此，构建航空摄影测量装备体系时，应以引进、购置为主，在此基础上，根据海洋测绘特点和需求进行改造升级。(1) 航摄平台。海洋测绘体系内有专业航摄飞机平台，奠定了业务化作业的基础。考虑到无人机航测系统简单、适用，国内应用成熟，应首先建设无人机航测装备，开展小范围的航测作业，培植专业基础。无人机航测系统可以采用定制的方式建设。( 2) 数字航摄仪。根据海岸带、海岛礁测绘特点和要求，ADS 系列航摄仪更适合海岸带测绘。 ADS 航摄仪以三线阵推扫方式成像，纵向三度全覆盖，重叠度高，视角宽。三重立体影像匹配精度高，保证高程量测精度。三个视角推扫成像避免了因山高坡陡和水体耀斑造成影像降质。单一大孔径焦阑镜头设计使影像几何性质好，多谱段影像保持了地物真实的光谱特性，有利于地物判绘。为满足滩涂、海岸线等高程测量精度要求，应同步装备机载LiDAＲ 测量系统。对于海岸带、海岛礁测绘，POS 系统愈加重要，但是国内产品精度低，目前主要靠整机引进。数字航摄仪和机载 LiDAＲ 国产化问题，已在规划之中。( 3) 空中三角测量软件。空中三角测量的理论和算法完备，但是软件的体量、规模、稳定性和成熟度差异很大。从大规模、批量生产的角度考虑，可以引进国外大型装备; 从按需改造的角度考虑，如增加水边线和潮高控制条件等，国内软件系统方案可行。(4) 数据处理装备。图像处理软件比较成熟，以购置为主; 全数字摄影测量工作站、地图编绘与出版系统需要基于现有成熟装备进行升级改造; 外业调绘系统和海图修测平台，突出了海洋测绘应用需求，以自主开发为主。外业调绘系统可以集成现有的沿岸测图系统和数字判绘系统构建; 海图修测平台可以基于 ArcGIS 平台嵌入立体测图模块实现。遥感信息管理与应用系统需要根据具体需求独立自主研发。除此之外，装备体系建设还包括小型计算机、刀片机、服务器、磁盘阵列、网络系统、基础数据库、GIS系统等软硬件装备。
航空摄影测量技术发展很快，首先是航空平台从大型化走向大中小多样化，从有人机走向无人机，从复杂走向简单; 其次，航摄装备从特殊走向普通，从单镜头单波段走向多镜头全波段，从地面控制测量为主走向航空平台自主定位为主，从单一传感器走向多传感器集成作业; 再次，数据处理技术趋于自动化、智能 化，数据处理装备专业化、集群化，数据生产流程标准化、规范化，产品趋于多样化、知识化等，使航空摄影测量向自主、动态测绘和无控、智能测绘转型发展，成为地理信息获取的基本手段。海洋测绘发展提出了大范围海岸地形测绘、全球海图修测、机动按需应急测绘等现实需求，迫切需要建设航空摄影测量技术体系。
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