航空攝影測量影像定向的探討

發布日期：2018-05-14 00:00 瀏覽量：18505

　　隨著時代的進步，科學技術不斷的發展。當前的空間定位技術、計算機信息技術和傳感技術的飛速發展，使得航空攝影測量幾何定位方法實現了超前的進展，并且即將實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。

　　一、航空攝影測量影像定向技術的發展

　　在當今這個數字攝影測量時代，人們是以3S技術為主要手段、以4D產品(DEM、DOM、DLG、DRG)生產為終極目標的。如何充分發揮當代航空攝影測量技術的優勢進行4D產品的大規模生產并對相應數據庫實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最主要的區別。航空攝影測量影像定向技術是借助大量地面控制點加密技術獲取模型定向點來實現的。通過GDPS/IMU來直接測定傳感器的六個外方位元素,能夠讓客戶認為價格是合適的。直接地面參考技術即GDPS/IMU能夠將傳感器數據或目標數據直接轉化到一個本地或者全球的坐標系統,從而能夠進行下一步的處理。將GDPS/IMU數據作為輔助信息用于對比小、沒有明顯特征的地區的空中三角測量的作業是很有用處的，但是直接用校正過的定向參數而不進行整體的空中三角測量,所能達到的地面精度,主要依賴于飛行高度。對于幾何模型考慮的比較簡單,導致即使區域網結構十分完美且檢校場及GDPS/IMU數據聯合處理準確無誤,直接地面參考所能達到的精度仍然難以滿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編碼、信息翔實等優點，并且能夠輕易實現快速更新和實現變化檢測的自動化與半自動化。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的分布必須滿足穩定的幾何構造,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性,這樣我們才能提取同名點。

　　三、航空攝影測量影像定向作業的要求及實驗

　　現代的航空攝影測量在作業上一般在航空攝影、地面控制和內業測繪上有一定的要求。在采用GPS航空攝影測量時一般會將動態GPS接收機與航攝儀固聯以提高影像獲取的質量。一般在采用DGPS/IMU航空攝影測量時,都會在航攝儀上安裝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坐標和像片外方位元素。內業測繪采用影像匹配技術識別同名像點,以完成地形和地物的自動測繪現行的4D產品生產中,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行作業,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行模型恢復的有關理論和方法。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和/或影像的外方位元素作為帶權觀測值進行整體光束法區域網平差,以解求影像的定向參數和目標點的空間坐標,主要是為立體模型測圖提供定向控制點和進行高精度的對地目標定位。現行航空攝影測量內業規范對不同比例尺、不同類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,并對加密點精度給出了定量指標,已作為一種成熟技術被廣泛使用。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的像平面坐標按照空間前方交會理論計算出相應地面點的物方空間坐標,以直接確定物點的空間位置,從而實現4D產品的生產。現行的4D產品生產都是利用攝影測量區域網平差所獲得的加密點作為模型定向點用的,不會直接使用影像外方位元素來恢復立體模型。所以,現行規范中并沒有規定影像外方位元素的精度。一般說來,只要加密時在單個模型上量測了足夠多的加密點,且加密點精度符合限差要求,據其進行單個模型的絕對定向就能建立可量測的幾何模型,進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行直接對地目標定位完全可以滿足測繪地形碎部點的精度要求。

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　　四、總結

　　對于同一地區利用己知定向參數的影像進行新影像的定向的理論和方法,通過模擬和實際試驗證實了方法可行性,純粹利用兩期影像進行聯合光束法區域網平差所確定地面點的精度可滿足規范要求,可真正實現無需地面控制點的航空攝影測量作業，這對于減少攝影測量外業控制測量、地形圖修測、地理信息數據庫快速更新、多時相遙感影像的自動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行4D產品的生產,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也越來越輕松。通過本文的研究，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濟實惠，POS直接傳感器定向技術也越來越成熟。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的進行使用。而無地面控制GPS航空攝影測量技術則可以在困難地區、無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產品更新等應用中進行使用，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的。為了能夠經濟、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，不斷的進行探索研究，從而達成理想的目標。