航测成图技术在城市测绘机构中的应用

航空技术论文经典范文10篇之第七篇：航测成图技术在城市测绘机构中的应用

 

　　摘要：随着我国测绘技术的不断发展，航空摄影测量技术实现了从模拟测绘向数字测绘的跨越式发展，当前正朝着信息化测绘发展。遥感及航空摄影测量技术在大比例尺地形测绘中的应用范围不断扩大，而部分高新测绘技术的发展和应用则在很大程度上促进了传统测绘技术、工艺程序、产品形式的创新和改革。

 

　　关键词：航空摄影; 数字测绘; 遥感;

 

　　自20世纪80年代起，航空摄影测量技术在我国多个城市中获得应用，尤其是在大比例地形图中的应用。随着我国社会生产力的不断提升以及经济社会的不断发展，我国各大中小城市，先后成立了多种形式的航空测量机构，并能更好地开展航测、遥感有关的业务，在一定程度上促进了大比例航测成图技术在城市测绘机构中的应用，推动了多种高新测绘技术的发展[1]。

 

　　一、摄影测量与遥感技术的发展意义

 

　　当前，遥感及航空摄影测量技术已经被广泛地应用于农业、水利工程、气象监测、城市建设中，在我国国民经济发展中扮演着重要角色。从20世纪70年代中后期起，摄影测量技术已经发展为数字化摄影。

 

　　首先，数字化摄影技术的发展促进了测绘技术的发展。从20世纪70年代中后期起，我国摄影测量计数由传统的模拟测量发展为解析摄影测量，意味着我国传统测绘技术体系逐渐被打破[2]。当前，数字高程模型、数字线划图、数字正射影像结合地名、土地数据库的测绘技术体系已经形成，从而为摄影测量技术的应用打下了良好的环境基础。通过遥感及航空摄影测量技术的应用，帮助国家掌握了大量的地理信息。20世纪80年代，我国政府通过陆地卫星对我国土地资源应用状况进行了全面的调查，并通过高分辨率遥感数据对国内土地资源进行了系统的调查和分析。

 

　　其次，提升了空间数据获取能力。经过50多年的发展，我国空间数据获取能力获得了大幅度的提升，并在遥感数据处理平台基础上建立了完善、科学的卫星遥感影像地面处理系统，从而为我国自主产权的地面观测数据服务系统的建立打下了坚实的基础。在973、863计划影响下，我国建立气象卫星、导航卫星、定位卫星、科研卫星等多种类型的对地观测卫星系统，创建了完善的对比观测平台系统，以监测并获取地球表面光学图像信息[3]。

 

　　二、几种测量新技术的应用探讨

 

　　（一）GPS在航空摄影中的应用

 

　　（1)GPS用于航摄飞机导航

 

　　在航拍获取地理图片过程中，航空摄影的飞行器必须根据航空拍摄计划，沿特定高度的航线飞行，从而获得一定比例尺的摄影图像并保证航向重叠度以及旁向重叠度。随着当前GPS技术不断发展以及应用范围的不断扩大，GPS已经被广泛地应用于航空摄影的飞行器导航中[4]，如图1所示。

 

　　图1 GPS技术的应用原理分析

 

　　图1 GPS技术的应用原理分析   下载原图

 

　　(2)GPS辅助空中三角测量中的导航与定位

 

　　GPS辅助空中三角测量作用，是在GPS精度测量技术作用下，获取瞬间航摄仪器物镜中心位置，并将检测到的数据应用到摄影内业加密工作中，从而将地面控制点数量减少到最低限度。被用来确定摄影曝光瞬间行业物镜中心位置的高精度相位差分的GPS动态定位法，其时差定位主要应用在飞行器摄影导航工作中，而航摄仪物镜中心位置的确定则是通过分布于地面的多台基准站检测的数据实现的[5]。

 

　　（二）机载激光扫描技术的应用

 

　　机载激光扫描技术于20世纪90年代中后期获得广泛应用。机载激光扫描技术是在激光测量距离、GPS定位技术基础上产生的，能够在最短时间内获得地物高度、三维坐标等地理信息数据，相较于传统的摄影测量技术，机载激光扫面技术精度水平较高，基于激光扫描技术已经成为当前地形、地表测绘的主要发展趋势。

 

　　三维激光扫描测量技术突破了传统测量技术的限制，可通过非接触方式获取精度较高的三维坐标信息技术，可对多种复杂地形地貌进行全天候的扫描和监测。总的来说，其主要有扫描效率较高、精度水平较高、实时性较强、主动性较强且检测较为全面等优点，能够在很大程度上降低扫描成本，应用范围较广且操作较为便捷。

 

　　三维激光扫描测量技术在测绘工作中应用范围较为广泛，通过扫描技术和惯性导航技术、全球定位系统等相结合，可在数字高程模型基础上获取精度水平较高的城市三维建模局部地理信息，是遥感及航空摄影测量技术的补充和完善。当前，三维激光扫描测量技术已经被广泛地应用于工程、环境检测以及城市现代化建设工作中，如在大比例图形绘制、端面三维测绘、灾害评估、3D城市模型、复杂建筑物施工等方面的应用。

 

　　（三）机载侧视雷达技术的应用

 

　　机载侧视雷达指的是安装于飞机机身两翼、飞机下方的天线设备，可随着飞机飞行，扫描飞行器下方、两侧的地形、地质、地貌特点，并通过高分辨率获取精度水平较高的地理信息。搭载于飞行器的测试雷达，主要包括发射器、接收机、传感器、数据存储以及数据处理等设备。

 

　　当前，机载合成孔径侧视雷达已经被广泛应用于农业、环保、城市建设、资源勘测、海洋调查、地质勘察、工业、林业等经济民生的重要产业领域。机载、星载的SAR影像技术，主要应用于地形、地貌的立体检测中。在雷达图形技术基础上获取地形、地貌信息，除要求在异轨雷达基础上进行立体测量外，还要求通过一种全新的雷达干涉测量技术，以获取大范围的地形、地貌图形信息。当前，雷达干涉测量技术已经被广泛地应用于地形地貌检测、海面洋流检测、舰船跟踪、火山灾害检测等方面。

 

　　（四）低空遥感系统的应用

 

　　低空遥感系统是一种机动性、专业性水平较高且成本要求较低的遥感检测技术，其主要优点在于天气、起飞环境影响程度较小、获取图片效率较高、精度较高，能够快速的进行检测，是对卫星遥感技术、航空摄影技术的补充和完善。低空遥感监测系统主要构成部分，包括无人飞行器航摄系统、轻飞行器航摄系统两部分。其中，轻飞行器航摄系统指的是通过搭载超过2000万像素的轻型固定翼飞机、三角翼飞行器、动力滑翔伞、直升机飞行器，进行航空拍摄的航摄系统。无人飞行器航空系统指的是通过搭载超过2000万像素的无人驾驶固定翼飞机、直升机、飞艇等飞行设备，进行航摄的系统，其主要构成部分包括测控和信息传输分系统、综合保证系统、轻小型多功能对地观测传感器系统、地面实验处理与加工系统、无人驾驶飞行器平台系统，主要应用于我国北方平原地区，但质量水平相对较低，主要用于精度要求较低的影像拼接、灾害应急、城市规划等方面；轻型飞行器低空遥感系统则在我国平原、山地的地形地貌航摄中，都有较大程度的应用。

 

　　（五）定位定姿系统的应用

 

　　定位定姿系统结合GPS定位系统生成的精度水平较高的位置定检测系统，通过装载在飞行器的GPS接收机以及分布于地表的多个基站，同时接受GPS连续发射的卫星信号，从而实现精准定位的目的。而姿态测量则主要是通过惯性检测装置，检测飞行装置或其他载体的加速度，并通过积分运算，检测载体运行速度和运行姿态等相关信息。机载POS系统，主要构成部分包括：

 

　　首先，惯性测量装置，主要包括三个加速器、一个执行信号、一个数字化电路以及三个加速度计等部分。

 

　　其次，GPS接收机，主要构成部分包括GPS卫星导航系统等，要求通过载波相位差分技术，精准定位GPS天线位置。

 

　　第三，计算机系统，主要构成部分包括容量较大的存储系统、实时组合导航的计算机系统、GPS接收机等，能够实时计算出导航结果，并作为飞行管理系统的输入信息。

 

　　最后，数据处理软件，通过POS系统获取的信息数据，获取惯性测量装置、GPS原始数据和GPS基站数据，从而得出最佳的组合导航解。在通过POS系统进行摄影测量时，还要求通过后处理软件确定图像曝光瞬间的外方位元素。

 

　　三、结语

 

　　综上所述，可看出当前各类新型检测技术，在航测、遥感领域，各有优势，根据航摄地区实际特点选择相应的航摄技术，能够极大提升飞行器航摄效率、减少测绘时间周期并提升影像质量水平。且随着我国网络信息技术的不断发展，地球空间信息技术也随之获得了重大发展和应用。而其他技术的发展和应用，使航摄和遥感发展同时面临着重大机遇和挑战。

 

　　参考文献

　　[1] 季铮,张剑清,詹总谦.基于序列影像和积分法的复杂物体三维重建[J].测绘通报,2008(1),26-29.

　　[2] 金国钢,陈根法.摄影测量与遥感技术在建筑工程中的实践探索[J].江西建材,2016(19):213.

　　[3] 孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉:武汉大学出版社,2009(8),23.

　　[4] 张剑清,潘励,王树根.摄影测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2004(4),34.

　　[5] 张雯婷.摄影测量与遥感技术在工程建设中的应用[J].科技传播,2014(11):119,114.