時(shí)間：2022-04-28 03:24:32
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇航空攝影測(cè)量，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量；地籍測(cè)量
地籍測(cè)量包括權(quán)屬調(diào)查和權(quán)屬測(cè)量，是土地管理工作的重要基礎(chǔ)。它是以地籍調(diào)查為依據(jù)，以測(cè)量技術(shù)為手段，從控制到碎部，精確測(cè)出各類土地的位置與大小、境界、權(quán)屬界址點(diǎn)的坐標(biāo)與宗地面積以及地籍圖，以滿足土地管理部門以及其它國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)部門的需要。
1 地籍測(cè)量的含義及作用
1.1 地籍的含義
由政府監(jiān)管，記載土地的位置、界址、數(shù)量、質(zhì)量、權(quán)屬和用途（地類）等基本狀況的簿冊(cè)稱之為地籍。地籍按發(fā)展階段有稅收地籍，產(chǎn)權(quán)地籍和多用途地籍；根據(jù)特點(diǎn)和任務(wù)，地籍又可分為初始地籍和日常地籍，而按其特點(diǎn)可分為城鎮(zhèn)地籍和農(nóng)村地籍。
1.2 地籍測(cè)量的作用
地籍測(cè)量是為獲取和表達(dá)地籍信息所進(jìn)行的測(cè)繪工作，是地籍調(diào)查中依法認(rèn)定權(quán)屬界地址和利用現(xiàn)狀的技術(shù)手段，是地籍檔案建立的信息基礎(chǔ)。地籍測(cè)量應(yīng)盡可能滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)多方面的需要為原則，除能為地籍管理和土地稅收提供測(cè)量保障外，還必須為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各有關(guān)部門提供信息，提供服務(wù)。
2 地籍測(cè)量的技術(shù)路線
2.1 采用權(quán)屬調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與野外全解析數(shù)字地籍測(cè)量一步到位工作模式，同一地塊調(diào)查和測(cè)量工作由同一小組完成，大幅度減少工序銜接問(wèn)題。
2.2 采用國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的商業(yè)化測(cè)圖系統(tǒng)軟件CASS 5.1和自主開發(fā)測(cè)量軟件相結(jié)合，在提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量的同時(shí)，提升調(diào)查成果的科技含量。
2.3 采用統(tǒng)一提供的軟件將地籍調(diào)查成果全部錄入計(jì)算機(jī)，地籍測(cè)量數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一規(guī)定格式加工處理，為建立地籍信息管理系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
2.4 采用“套作”技術(shù)，即將權(quán)屬調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、數(shù)字化地籍測(cè)量、資料建庫(kù)、數(shù)據(jù)加工等工序在時(shí)間上作一定的穿插作業(yè)，在保證質(zhì)量的前提下，提高工作效率。
2.5 為確保工程實(shí)施進(jìn)度和成果質(zhì)量總體達(dá)到優(yōu)級(jí)，采用ISO9001質(zhì)量保證體系實(shí)施調(diào)查和測(cè)量工作。
3 地籍測(cè)量的主要內(nèi)容
地籍測(cè)量主要包括以下內(nèi)容：
界標(biāo)物：作為界標(biāo)物的各類地物必須測(cè)量。
建筑物：永久性房屋應(yīng)逐幢測(cè)量，臨時(shí)性房屋不測(cè)量，房屋等建筑物按墻基角測(cè)量，圍墻，柵欄，欄桿應(yīng)測(cè)量，陽(yáng)臺(tái)雨逢下有支柱應(yīng)測(cè)量，全封閉的陽(yáng)臺(tái)按房屋測(cè)量，與權(quán)屬界線無(wú)關(guān)的懸空陽(yáng)臺(tái)不測(cè)量，室外樓梯與房屋相連的通道應(yīng)測(cè)量，建筑物的細(xì)部如墻外磚柱，裝飾性的門柱應(yīng)測(cè)量，露天設(shè)備等不測(cè)量，住宅小區(qū)內(nèi)每幢有院的分戶墻，凡與權(quán)屬無(wú)關(guān)的不測(cè)量，居民院內(nèi)違章搭建的房屋其高度未超過(guò)圍墻的不測(cè)量。道路：街道和有正規(guī)鋪裝面的內(nèi)部道路應(yīng)按“規(guī)范”要求測(cè)量；公路以路肩線測(cè)量；街道以路涯線測(cè)量，建筑區(qū)內(nèi)道路有明顯界線的以路測(cè)線測(cè)量，無(wú)明顯界線的以兩旁宗地界址線為主；路旁的行樹檢修井、里程碑，指標(biāo)牌等可舍去；道路上的橋梁，涵洞，隧道要測(cè)量；應(yīng)注記路，街巷名。宗地內(nèi)部道路只測(cè)量主干線，郊區(qū)道路如有界線，則必須在圖上標(biāo)明，路肩線也必須測(cè)量。
植被：較大面積綠化在（10m2以上），街心花園，城鄉(xiāng)結(jié)合部的農(nóng)田，菜地，園地，河灘等按分類含義繪出地類界，配置少量植被符號(hào)或注記說(shuō)明。
4 將航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)量的基本方法
4.1 控制測(cè)量
地籍控制測(cè)量是根據(jù)界址點(diǎn)和地籍圖的精度要求，視測(cè)區(qū)范圍的大小，測(cè)區(qū)內(nèi)現(xiàn)存控制點(diǎn)數(shù)量和等級(jí)情況，按測(cè)量的基本原則和精度要求，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，選點(diǎn)，埋石，野外觀測(cè)，數(shù)據(jù)處理等測(cè)量工作。利用航空攝影測(cè)量技術(shù)布測(cè)城鎮(zhèn)地籍基本控制網(wǎng)。在一些大城市中，一般已經(jīng)建立城市控制網(wǎng)，并且已經(jīng)在此控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上做了大量的測(cè)繪工作。但是，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，已有控制網(wǎng)的控制范圍已不能滿足要求，有些控制點(diǎn)被破壞，為此，迫切需要應(yīng)用航空攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)加強(qiáng)和改造已有的控制網(wǎng)作為地籍控制網(wǎng)。
4.2 界址點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量
在界址點(diǎn)和地物點(diǎn)測(cè)定前，傳統(tǒng)的方法在首級(jí)控制網(wǎng)下加密一、二級(jí)導(dǎo)線和圖根導(dǎo)線，隨著航空攝影測(cè)量技術(shù)的普及，用航空攝影測(cè)量技術(shù)快速靜態(tài)模式布設(shè)導(dǎo)線，是一種高效率地選擇。在變更地籍測(cè)量時(shí)，當(dāng)原有已知點(diǎn)破壞較多時(shí)，也可選擇航空攝影測(cè)量技術(shù)快速靜態(tài)模式加密導(dǎo)線，但應(yīng)注意的是觀測(cè)時(shí)間應(yīng)大于15分鐘。布網(wǎng)時(shí)要有足夠的起算點(diǎn)，起算點(diǎn)分布要均勻。現(xiàn)在界址點(diǎn)解析法測(cè)量方法主要是全站儀極坐標(biāo)法和GPS-RTK法。采用GPS-RTK方法時(shí)，由于每個(gè)界點(diǎn)測(cè)量都是孤立的，沒(méi)有檢核條件，建議每個(gè)界址點(diǎn)需認(rèn)真測(cè)定二次。
4.3 地籍碎部測(cè)量的極坐標(biāo)法
在控制點(diǎn)A上架設(shè)儀器，并以控制點(diǎn)A和點(diǎn)B定向，由于全站儀的廣泛應(yīng)用，該法已成為目前獲取地籍要素的主要方法，通過(guò)直接將每個(gè)碎部點(diǎn)的高度角，水平角和斜距自動(dòng)記錄在電子手簿或掌上電腦上，直接解算界址點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
4.4 攝影測(cè)量法
攝影測(cè)量法也稱航空攝影測(cè)量法，是一種利用被攝物體影像來(lái)重建物體空間位置和三維形狀的技術(shù)，主要采用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的方法求得界址點(diǎn)坐標(biāo)。當(dāng)界址點(diǎn)的數(shù)目很多，地面通視不良的情形下，采有高精度的攝影測(cè)量方法是經(jīng)濟(jì)有效的，對(duì)于采用其它方法施測(cè)界址點(diǎn)坐標(biāo)，而用航測(cè)法繪制地籍圖，更是我國(guó)當(dāng)前城鎮(zhèn)地籍測(cè)量的主要方法之一。■
參考文獻(xiàn)
[1]鄒巖.地籍測(cè)量的技術(shù)與方法[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2011，（2）.
[2]本刊編輯部.什么是地籍調(diào)查和地籍測(cè)量？[J].青海國(guó)土經(jīng)略，2010，（4）.
關(guān)鍵詞：航空攝影；測(cè)量技術(shù)；應(yīng)用；研究
隨著現(xiàn)代數(shù)字化科技的發(fā)展與各種技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的儀器測(cè)量已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)下獲取測(cè)量數(shù)據(jù)的需要，由于測(cè)量技術(shù)在航空攝影中得到了更為廣泛的應(yīng)用，所以對(duì)航空測(cè)量的應(yīng)用技術(shù)加強(qiáng)探究也顯得尤櫓匾。
1 航空攝影測(cè)量技術(shù)的相關(guān)概述
1.1 航空攝影測(cè)量技術(shù)的內(nèi)容
航空攝影測(cè)量技術(shù)指的是通過(guò)讓飛機(jī)在飛行中運(yùn)用航攝儀器同地面進(jìn)行連接，并且用航攝儀器對(duì)地面展開連續(xù)性的攝取相片，然后結(jié)合地面上的控制點(diǎn)完成測(cè)量、調(diào)繪以及立體測(cè)繪等具體步驟，接著再完成地形圖繪制作業(yè)的一項(xiàng)工作內(nèi)容。換言之，空攝影測(cè)量的運(yùn)用即是測(cè)量人員通過(guò)將地面的投影中心轉(zhuǎn)變?yōu)榈匦螆D（正射投影），從而讓人們更加直觀地了解到地面的基礎(chǔ)信息狀況。
航空攝影測(cè)量所采用的測(cè)繪方法是多樣化的，包含了綜合法、分工法、全能法等等，其中綜合法指的是將攝影測(cè)量同平板之類的設(shè)備相互結(jié)合完成測(cè)圖。分工法指的是依照平面與高程分球的方式來(lái)完成測(cè)圖，通過(guò)在立體式的測(cè)繪儀器上進(jìn)行等高線與地面點(diǎn)的測(cè)圖，從而對(duì)地面的平面位置展開精確性的測(cè)量。該種方式同綜合法存在一定的相似性，主要在丘陵地區(qū)的測(cè)量中運(yùn)用較多。而全能法則是指利用立體測(cè)圖儀器，構(gòu)建出一些被縮小的反映地面的幾何模型，在并且立體模型之上將地面平面的位置情況、等高線與高程等信息表示出來(lái)，從而獲取地形圖。
1.2 航空攝影技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
航空攝影技術(shù)是本世紀(jì)才被創(chuàng)造出來(lái)的一項(xiàng)新型現(xiàn)代科技，而且隨著航空相機(jī)的革新升級(jí)，DMC、ADS40、SWDC、UCD等專業(yè)的航空攝影儀在性能表現(xiàn)上也愈發(fā)出色。加之慣導(dǎo)技術(shù)、GPS技術(shù)、激光掃描、數(shù)碼掃描以及其他尖端技術(shù)的進(jìn)步，這種航空技術(shù)與不同領(lǐng)域生成技術(shù)之間的相互融合，也使得航空攝影測(cè)量獲得了更大的使用與進(jìn)步空間。而航空攝影中所運(yùn)用到的攝影測(cè)量系統(tǒng)，以DMC II為例，其內(nèi)部構(gòu)造情況如下圖1所示。
在以DMC II為例的攝影設(shè)備中，其不僅實(shí)現(xiàn)了攝影與測(cè)量之間的無(wú)縫連接，同時(shí)其航攝相機(jī)還可以為拍攝工作提供最為高清的航攝效果圖。其中DMC II250中所使用的相機(jī)的參數(shù)達(dá)到了16768，航向像素?cái)?shù)為14016；焦距達(dá)到了112 mm；其飛行高度到達(dá)500m時(shí)，對(duì)于地面景物的分辨率為2.5cm。此外，在基高比、彩色融合比等方面也有所更新、發(fā)展。
2 航空攝影測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用方法
在航空攝影測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程中，主要應(yīng)當(dāng)從以下方面予以把握：
第一，運(yùn)用航攝儀器完成航空攝影測(cè)量。數(shù)字化與信息化是現(xiàn)代科技發(fā)展的重要方向，航空攝影測(cè)量也并不例外。通過(guò)將巨大空間地域范圍內(nèi)的地理信息與社會(huì)信息以數(shù)字形式納入到測(cè)量?jī)x器功能使用中，不僅能夠滿足地理測(cè)繪這種基礎(chǔ)，與此同時(shí)數(shù)字航攝儀器還能夠代替膠片相機(jī)完成其不具備的設(shè)計(jì)任務(wù)。以DMC為例，該類數(shù)字航攝儀器能夠提供高分辨率、高清晰度的攝像需求，在滿足數(shù)字相機(jī)的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了歷史性的技術(shù)突破，將航空攝影相機(jī)中的內(nèi)部傳感器進(jìn)行了改革。在其內(nèi)部的8個(gè)傳感器中，分別有4個(gè)波段傳感與4個(gè)全色傳感，綜合起來(lái)這些傳感器所能夠捕獲的數(shù)據(jù)信息通常來(lái)說(shuō)是較為全面的，并且在完成對(duì)于影像數(shù)據(jù)的捕獲后，技術(shù)人員便可以再利用各種播放軟件對(duì)各種類型的影響進(jìn)行輸出了。需要注意的是，由于DMC所具有的強(qiáng)大性能，能夠?qū)π”壤吲c高分辨率、大比例尺與拍攝業(yè)務(wù)需求的綜合需要。所以在地面的分辨率達(dá)到5cm時(shí)，該系統(tǒng)便可以在任意的光照條件下完成曝光，從而保障所測(cè)的影像質(zhì)量。
第二，利用ArcGIS軟件完成所測(cè)地形圖的制作。在地形圖的繪制過(guò)程中，由于當(dāng)下各類電子設(shè)備的普及，為了講求實(shí)用性，技術(shù)人員往往會(huì)匯集測(cè)量數(shù)據(jù)然后再運(yùn)用ArcGIS軟件來(lái)制作出相應(yīng)的電子地形圖。而要完成地形圖的繪制工作，首先要對(duì)數(shù)據(jù)類型與計(jì)劃要求對(duì)于各類的數(shù)據(jù)信息予以確定，電子地圖講求的是信息的準(zhǔn)確、快速以及便捷，所以保障數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠也應(yīng)當(dāng)成為測(cè)量中的重中之重。其次，完成數(shù)據(jù)的整理工作以便于軟件后續(xù)的信息提取。信息平臺(tái)中要提取的內(nèi)容主要有poi、道路、水系、植被、居民地、等等數(shù)據(jù)。而地形圖中所應(yīng)提取的還具體包括附屬設(shè)施、管線、境界、地質(zhì)地貌、植被等更為詳細(xì)的內(nèi)容。然后繪圖人員還需按照1：500的比例尺對(duì)基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注。
第三，輔助技術(shù)的應(yīng)用。在航空攝影測(cè)量工作中，通常還會(huì)運(yùn)用到IMU、DGPS以及LIDAR等輔助類技術(shù)。IMU或DGPS技術(shù)是指慣性測(cè)量的單元，通過(guò)對(duì)其的利用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于三個(gè)線性元素的直接運(yùn)算，并且這兩項(xiàng)技術(shù)在計(jì)算中也可以帶來(lái)不同的優(yōu)勢(shì)，從而使得航空攝影測(cè)量的效果更加具有精確度。而要使得該種慣性測(cè)量單元，還需要利用飛行器結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，對(duì)來(lái)自衛(wèi)星的定位信號(hào)予以接收。然后攝影儀再?gòu)闹蝎@取數(shù)據(jù)與圖像因素等內(nèi)容。IMU、DGPS可以清楚、準(zhǔn)確的展示出測(cè)量中圖片的外方位因素，所以通過(guò)此種技術(shù)往往也可以使得圖片的外方位因素愈發(fā)精準(zhǔn)。另外，LIDAR技術(shù)等其他輔助類技術(shù)的使用對(duì)于提高效率、縮短工作時(shí)長(zhǎng)、減少成本投入等方面也有著積極作用，所以在航空攝影的應(yīng)用中也有著較好的發(fā)展趨勢(shì)。
3 結(jié)束語(yǔ)
加強(qiáng)關(guān)于航空攝影測(cè)量技術(shù)的方法研究，不僅能夠切實(shí)幫助人們收集空間數(shù)據(jù)提供更為便利的條件，同時(shí)測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用與升級(jí)，也使得該項(xiàng)技術(shù)更能夠同當(dāng)前數(shù)據(jù)測(cè)量等關(guān)鍵性要求相互適應(yīng)，從而更加符合航空攝影的發(fā)展趨勢(shì)，為人們的生活提供更為便利的服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]文啟福.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在大比例尺電力工程勘測(cè)中的應(yīng)用探討[J].低碳世界，2016（27）：51-52.
[2]吳定邦.淺談無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].江西水利科技，2016（1）：57-61.
【關(guān)鍵詞】航空攝影；航空測(cè)量；加密措施
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多高新的計(jì)算機(jī)技術(shù)也開始應(yīng)用在航空攝影測(cè)量中，比如陸地資源衛(wèi)星、星載 SAR、機(jī)載激光雷達(dá)等。這些高新的技術(shù)極大的促使了航空攝影測(cè)量發(fā)展成為以空間數(shù)據(jù)為核心的加密技術(shù)處理方法。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，這主要是以內(nèi)業(yè)為主導(dǎo)的數(shù)據(jù)采集新模式。特別是航空攝影測(cè)量新技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)城市建設(shè)和城市發(fā)展都有極高的積極意義。當(dāng)前航空攝影測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘探、城市交通等各種領(lǐng)域，并獲得較為顯著的成就。本文對(duì)當(dāng)前航空攝影測(cè)量的加密措施進(jìn)行了分析，并挖掘其中的邏輯和技術(shù)內(nèi)涵，以期為加密措施的改進(jìn)做出貢獻(xiàn)。
1.航空攝影測(cè)量方法分析
目前航空攝影測(cè)量中最常見(jiàn)的三種加密措施主要有：全能法、分工法和綜合法。
全能法指的是在攝影測(cè)量的過(guò)程中利用幾何反轉(zhuǎn)的原理，在立體測(cè)圖儀內(nèi)建立立體像和其縮小版的所攝地面幾何模型的一種方法。在繪制過(guò)程中，還根據(jù)內(nèi)方位的元素在立體的測(cè)圖儀內(nèi)放置像片，使攝影的光束與解密后的投影光束相近。
分工法（又叫微分法），指的是是根據(jù)平面和高程分求原則來(lái)測(cè)量的一種方法。主要使用立體量測(cè)儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量。
綜合法指的是結(jié)合平板儀測(cè)量與攝影測(cè)量的一種方法。地形點(diǎn)的等高線與高程可以采用一般的野外測(cè)定方式來(lái)進(jìn)行測(cè)繪，而地形圖上的地物、地貌的平面地形則是采用像片糾正法來(lái)畫出線劃圖與像片圖。一般來(lái)講，綜合法主要適合用于測(cè)量平坦地域的大比例尺情形。
2.航空攝影測(cè)量加密措施的模型
航空攝影測(cè)量根據(jù)其測(cè)量方法的不同，有不同的加密措施，這些加密措施的基礎(chǔ)是其對(duì)應(yīng)的加密數(shù)學(xué)模型，所以需要對(duì)這些加密措施的模型進(jìn)行仔細(xì)分析。
2.1常規(guī)的光束法局域網(wǎng)平差加密模型
常規(guī)的光束法局域網(wǎng)平差加密模型是在分析坐標(biāo)基礎(chǔ)上建立的一種觀察模型，并對(duì)不同的坐標(biāo)做詳細(xì)的測(cè)量，建立獨(dú)立影響的光束，算出一種加密在數(shù)字上的模板，從而建立一個(gè)完整的攝影測(cè)量模型。為保證本模型觀測(cè)值的準(zhǔn)確度，需要建立合理的相對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)，并通過(guò)建立的想點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)設(shè)定影像外各個(gè)防偽元素的數(shù)值。所以，在攝影測(cè)量過(guò)程里，航攝儀內(nèi)部的方位元素是已知的。如果在區(qū)域網(wǎng)中測(cè)量的像點(diǎn)有不同的種類和數(shù)量，可以根據(jù)這些不同來(lái)建立有不同誤差的方程。
本加密模型的理論基礎(chǔ)是像點(diǎn)-投影中心-物點(diǎn)這三點(diǎn)處于一條直線上的中心投影共線方程：
（1）
式里面，x、y指的是以像主點(diǎn)作為原點(diǎn)的像平面的x軸、y軸坐標(biāo)值；f指的是航攝儀的主距；X、Y、Z指的是物點(diǎn)的地面坐標(biāo)值；XS、YS、ZS指的是影像外的方位線元素值；a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3指的是用影像外的方位角元素來(lái)表示方向余弦的值。以像點(diǎn)坐標(biāo)作為觀測(cè)值，將物方坐標(biāo)與影像外的方位元素作為待定參數(shù)，若已知航攝儀內(nèi)的方位元素值，可對(duì)式（1）進(jìn)行線性化求解，得誤差方程式：
（2）
式里面，x0、y0指的是由影像外的方位元素值與地面坐標(biāo)的近似值代入到式（1）中計(jì)算得到的像點(diǎn)坐標(biāo)值。在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)量測(cè)n個(gè)像點(diǎn)，就可以列出n組式 （2）的誤差方程。如果在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)量測(cè)的像點(diǎn)有足夠多時(shí)，就可以用最小二乘平差的方法來(lái)整體的估計(jì)地面坐標(biāo)與影像外的方位元素值的改正數(shù)，進(jìn)而得出加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)與影像外的方位元素值，從而實(shí)現(xiàn)用二維影像來(lái)反推出三維物空間點(diǎn)的坐標(biāo)的目的。
2.2 GPS 輔助的光束法局域網(wǎng)平差加密模型
GPS輔助的光束法局域網(wǎng)平差加密模型是在常規(guī)的光束法局域平差基礎(chǔ)上建立的，并利用了最新的 GPS手段來(lái)獲取航攝儀參數(shù)以確定三維空間內(nèi)的觀測(cè)值大小，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)觀測(cè)和傳輸之間平穩(wěn)進(jìn)行。圖1表示了GPS天線的相位中心和航攝儀的投影中心之間空間偏移向量AS。
圖1帶GPS航攝系統(tǒng)的空間偏移向量
3.加密措施的試驗(yàn)分析
不同的模型其算法及核心均不相同，要測(cè)試各種加密措施的加密特性，需要建立一個(gè)新的加密系統(tǒng)才能進(jìn)行分析。首先，需要以WuCAPS為基礎(chǔ)，將數(shù)字和自動(dòng)化測(cè)繪相結(jié)合，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)分析。其中有幾點(diǎn)需要注意的問(wèn)題：
（1）不同的技術(shù)參數(shù)和航攝技術(shù)都需要建立一個(gè)完整的航攝負(fù)片，利用 WuCAPS和數(shù)字測(cè)量技術(shù)完成對(duì)地圖的初步自動(dòng)化測(cè)繪，同時(shí)，WuCPS技術(shù)又可以將不同時(shí)間檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理。再利用這些數(shù)據(jù)通過(guò)DGPS和IMU觀測(cè)值進(jìn)行二次聯(lián)合處理，這樣就可以得到不同方位的元素值。這是一種基于POS系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，也是一種實(shí)現(xiàn)影像外方位元素采集和加密的新技術(shù)。
（2）為獲取更精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，需要使用專業(yè)的加密措施來(lái)進(jìn)行加密處理，并借助專業(yè)的模式對(duì)其加密精度進(jìn)行設(shè)置。
（3）加密過(guò)程中應(yīng)盡量選擇小的加密模型來(lái)進(jìn)行，所加密的數(shù)據(jù)需要滿足相應(yīng)的4D產(chǎn)品要求，并適應(yīng)復(fù)雜的地理形勢(shì)。此外，POS 輔助的光束法局域網(wǎng)平差加密模型包括4個(gè)高程的檢查點(diǎn)，在對(duì)4個(gè)檢查點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生一些殘差。因此在檢測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)其加密精度進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。
（4）不同的設(shè)備在測(cè)試范圍內(nèi)，要明確其周邊的布點(diǎn)光束法局域網(wǎng)平差值。所有在后期需要檢測(cè)的點(diǎn)都要有其對(duì)應(yīng)的實(shí)物點(diǎn)，以此保證立體測(cè)量的精度。此外，還可以引入POS系統(tǒng)外方位的元素誤差，使測(cè)量值更加靠近實(shí)際值，使得測(cè)量數(shù)據(jù)更加客觀、真實(shí)。
結(jié)束語(yǔ)
從上文分析可知，隨著攝影技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，航空攝影測(cè)量逐漸應(yīng)用于各種地質(zhì)和地區(qū)的監(jiān)測(cè)和繪制中，這就要求根據(jù)測(cè)量技術(shù)研發(fā)其相應(yīng)的加密措施，并對(duì)各種加密措施進(jìn)行分析比較，選出最合理、有效的加密辦法。經(jīng)過(guò)分析可知，本文所討論的二種加密措施均可以滿足我國(guó)航空測(cè)量的加密需求，但其中相關(guān)技術(shù)還需進(jìn)一步發(fā)展。因此，在后續(xù)的研究與實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)積極運(yùn)用前沿技術(shù)，不斷完善航空測(cè)量加密措施，實(shí)現(xiàn)高精度、高準(zhǔn)確度的航空測(cè)量。
參考文獻(xiàn)
[1]姚豐.現(xiàn)代航空攝影測(cè)量加密方法[J].中國(guó)科技信息，2014，（24）：157-158.
關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量；外業(yè)調(diào)繪；方法；措施
Abstract: This paper analyzes and put forward to surveying and mapping work improvement measures on the existing problems in surveying and mapping production process, operation method, existence.
Keywords: aerial photogrammetry; investigation; method; measures
中圖分類號(hào)：P25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào):
引言：
航測(cè)外業(yè)采用計(jì)算機(jī)屏幕像對(duì)立體采集地物數(shù)據(jù), 內(nèi)業(yè)直接對(duì)外業(yè)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行微分糾正, 在計(jì)算機(jī)“地物自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)”開發(fā)成功并真正能在我國(guó)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)以前, 內(nèi)業(yè)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)主要完成DEM的生產(chǎn)和對(duì)個(gè)別坡度過(guò)陡的局部地物進(jìn)行修測(cè), 是我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情下, 在國(guó)家基礎(chǔ)地理信息采集中較恰當(dāng)?shù)摹昂綔y(cè)內(nèi)外業(yè)一體化”途徑。
1現(xiàn)行外業(yè)調(diào)繪生產(chǎn)流程分析
航測(cè)外業(yè)調(diào)繪是航測(cè)工作的一個(gè)重要流程，我局經(jīng)過(guò)幾年的技術(shù)改造，初步形成了內(nèi)外業(yè)一體化成圖體系，工作模式為： 根據(jù)項(xiàng)目要求對(duì)航測(cè)數(shù)字化測(cè)圖范圍進(jìn)行航空攝影，生成攝影負(fù)片。對(duì)負(fù)片進(jìn)行掃描，生成掃描影像TIF文件。內(nèi)業(yè)掃描完的影像文件由內(nèi)業(yè)作業(yè)員進(jìn)行加密，形成空三加密成果。內(nèi)業(yè)測(cè)圖人員根據(jù)加密成果構(gòu)成單個(gè)的立體像對(duì)進(jìn)行測(cè)圖，進(jìn)行內(nèi)業(yè)預(yù)判。同時(shí)制作過(guò)渡DOM。將內(nèi)業(yè)預(yù)判的成果與過(guò)渡DOM 疊加，打印形成外業(yè)調(diào)繪用的調(diào)繪底圖。作業(yè)員持調(diào)繪片到實(shí)地進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，用不同的符號(hào)和顏色標(biāo)注不同類型的地物、居民地名稱、植被等。外業(yè)調(diào)繪結(jié)束后回駐地或單位在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行調(diào)繪成果整理。再通過(guò)打印、自查、修改，直至二查結(jié)束，打印形成最終的“調(diào)繪片”。
可以看出，（1）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基本上還是內(nèi)業(yè)測(cè)圖，在外業(yè)調(diào)繪中沒(méi)有發(fā)揮作用；（2）在外業(yè)的每一個(gè)作業(yè)或檢查過(guò)程中，要反復(fù)打印調(diào)繪片，一方面打印成本高，另一方考慮調(diào)繪成果的保密原因，不能在測(cè)區(qū)的非單位的繪圖儀上輸出，且大幅面繪圖儀運(yùn)輸?shù)綔y(cè)區(qū)也不可行，因此一般采用回單位進(jìn)行打印輸出，因此存在成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，影響工效的問(wèn)題。
2作業(yè)方法(內(nèi)業(yè)和外業(yè))
2.1 內(nèi)業(yè)初步判讀。內(nèi)業(yè)初步判讀解譯的基本原則。
2.1.1準(zhǔn)確性:指位置、輪廓、性質(zhì)、方向要準(zhǔn)確。
2.1.2完整性:一是資料的完整;二是解譯內(nèi)容要完整,接邊準(zhǔn)確,不能出現(xiàn)漏接、、性質(zhì)不同不接;三是主要地物,新增地物不得遺漏。
2.1.3合理協(xié)調(diào)性:是指綜合取舍要合理協(xié)調(diào)。各種地物地貌關(guān)系要合理清楚,主次接明錯(cuò)分。
2.1.4統(tǒng)一性:各作業(yè)員、作業(yè)組要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一符號(hào)、統(tǒng)一說(shuō)明注記。
2.1.5圖斑編號(hào)規(guī)定:以每幅圖為單位,從左向右,從上往下,采用連續(xù)編號(hào),如1號(hào)、2號(hào)、3號(hào),在編號(hào)的過(guò)程中,圖斑界線未變化,但地類變化,應(yīng)另行編號(hào)。
2.2 外業(yè)調(diào)繪
2.2.1外業(yè)調(diào)繪技術(shù)路線采用以下技術(shù)和流程
1）采用“由點(diǎn)到面”,先作小區(qū)試驗(yàn),取得經(jīng)驗(yàn)后,全面推開作業(yè)。
2）在工作流程中,外業(yè)調(diào)查與調(diào)繪工作同時(shí)進(jìn)行,工序銜接按一定條件作穿插作業(yè)。
3）外業(yè)數(shù)據(jù)采集運(yùn)用閉環(huán)系統(tǒng)作業(yè)方法,以確保數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。
2.2.2外業(yè)準(zhǔn)備工作
1)人員準(zhǔn)備。建立外業(yè)調(diào)查隊(duì)伍。設(shè)立組長(zhǎng)、調(diào)查員、檢查員等。在工作前要做好外業(yè)工作實(shí)施方案的制訂、評(píng)審和人員培訓(xùn)。
2)資料準(zhǔn)備。①土地詳查及歷年變更調(diào)查資料:土地利用現(xiàn)狀圖、數(shù)字正射影像圖、外業(yè)調(diào)繪記載手薄、面積量算記載表、境界、權(quán)屬界協(xié)議書等,該復(fù)印的要復(fù)印,不需要復(fù)印的,要從檔案室借來(lái)備查,有些是隨時(shí)要查的。②其他資料:建設(shè)用地審批資料、土地開發(fā)復(fù)墾整理資料、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整資料、行政區(qū)域調(diào)整資料、制作調(diào)查表格。
3)工具準(zhǔn)備。調(diào)繪包(工具袋):放大鏡、皮尺、鋼尺、分規(guī)、三角板、繪圖墨水、方格紙、透明紙、繪圖鉛筆、平板儀等。有條件的,可配備GPS等專門的測(cè)量?jī)x器。
2.2.3外業(yè)測(cè)量方法
1）簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法:比較法(目視法)、截距法、延長(zhǎng)線截距法、距離交會(huì)法、直角坐標(biāo)法和間接補(bǔ)測(cè)法；平板儀補(bǔ)測(cè)法:極坐標(biāo)法、前方交會(huì)法、側(cè)方交會(huì)法和后方交法；調(diào)繪補(bǔ)測(cè)法；儀器補(bǔ)測(cè)法。
2）簡(jiǎn)易直接補(bǔ)測(cè)法是地物補(bǔ)測(cè)的常用方法。一般使用鋼尺或皮尺、圓規(guī)、三角尺等簡(jiǎn)單測(cè)量工具,將地物補(bǔ)測(cè)到調(diào)查底圖上的方法有比較法、截距法、距離交會(huì)法、直角坐標(biāo)法、延長(zhǎng)線截距法等。簡(jiǎn)易間接補(bǔ)測(cè)法是利用收集的與補(bǔ)測(cè)地物有關(guān)的圖件資料,如設(shè)計(jì)圖、竣工圖等,將圖件資料上的有關(guān)調(diào)查內(nèi)容,采用透繪法、轉(zhuǎn)繪法等方法,標(biāo)繪在調(diào)查底圖上。主要適用于已有相關(guān)資料的地區(qū)。標(biāo)繪后必須對(duì)其標(biāo)繪內(nèi)容進(jìn)行實(shí)地核實(shí)確認(rèn),當(dāng)與實(shí)地的位置、界線一致時(shí),予以確認(rèn);不一致時(shí),按實(shí)地現(xiàn)狀進(jìn)行修改后確認(rèn)。
3）儀器補(bǔ)測(cè)法指利用平板儀、全站儀、GPS等儀器設(shè)備,進(jìn)行地物補(bǔ)測(cè)的方法。該方法適用于補(bǔ)測(cè)地物范圍大、不規(guī)整及用簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法無(wú)法補(bǔ)測(cè)情況。對(duì)于大型新增線狀地物,如高速公路、鐵路、工礦企業(yè)等,一般應(yīng)采用儀器補(bǔ)測(cè)法。當(dāng)新增地物四周有與影像對(duì)應(yīng)的明顯地物點(diǎn)作為控制時(shí),將平板儀直接安置于明顯地物點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)測(cè);當(dāng)新增地物四周沒(méi)有與影像對(duì)應(yīng)的明顯地物點(diǎn)作為控制時(shí),應(yīng)首先采用相應(yīng)的測(cè)量技術(shù),在新增地物四周,均勻布設(shè)能夠滿足補(bǔ)測(cè)需要的若干控制點(diǎn),再將平板儀安置于控制點(diǎn)上進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。
3外業(yè)調(diào)繪工序流程存在的問(wèn)題
外業(yè)調(diào)繪是航測(cè)數(shù)字成圖的主要工作之一，由于長(zhǎng)期受人工干預(yù)的限制，至今沒(méi)有得以較大改進(jìn)，人為地增加了作業(yè)過(guò)程，平添了人為誤差產(chǎn)生的機(jī)率，影響了最終成果的精度與質(zhì)量。這也是長(zhǎng)期困擾航空攝影測(cè)繪工作的一個(gè)急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。這種作業(yè)模式由于是在傳統(tǒng)調(diào)繪方式上發(fā)展起來(lái)的，難免還存在著如下一些缺陷：
3.1投入人員、設(shè)備較多，增加施工成本，工作效率和經(jīng)濟(jì)效益低下；
3.2工序繁多，增大了人為誤差的產(chǎn)生，從而降低了成果成圖的精度；
3.3工序流程的劃分，延長(zhǎng)了施工周期，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度；
3.4人工參與的環(huán)節(jié)過(guò)多，自動(dòng)化程度較低，影響了勞動(dòng)效率。
4外業(yè)調(diào)繪作業(yè)改進(jìn)的措施
根據(jù)外業(yè)調(diào)繪工作流程所存在的問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前微機(jī)、軟件等技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，針對(duì)性地加以改進(jìn)，使外業(yè)調(diào)繪工作自動(dòng)化程度更高，減少外業(yè)工作的勞動(dòng)強(qiáng)度和施工環(huán)境。
目前對(duì)外業(yè)調(diào)繪工序改進(jìn)完善的時(shí)機(jī)和條件均已成熟，只要有一種設(shè)備能夠現(xiàn)場(chǎng)完成外業(yè)調(diào)繪內(nèi)容的輸入，并具有圖形編輯的初步功能即可實(shí)現(xiàn)外業(yè)調(diào)繪一體化作業(yè)。因此改進(jìn)后的外業(yè)調(diào)繪工藝流程如圖所示：
基于此種設(shè)想，外業(yè)工作所需要的硬件設(shè)備可以采用掌上電腦，即目前應(yīng)用非常廣泛的“PDA ”。
PDA 最大的特點(diǎn)就是它們有其自身的操作系統(tǒng)，一般是采用嵌入式Window CE，功能強(qiáng)大。它一般沒(méi)有鍵盤，采用手寫和軟鍵盤輸入方式，同時(shí)配備有標(biāo)準(zhǔn)的串口、紅外線接入方式并內(nèi)置有MODEM，以便于個(gè)人電腦連接和上網(wǎng)。掌上電腦和前面的產(chǎn)品最大的區(qū)別，就是其應(yīng)用程序的擴(kuò)展能力。基于各自的操作系統(tǒng)，任何人可以利用編程語(yǔ)言開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序。因此，它的出現(xiàn)深受測(cè)繪界的關(guān)注，同時(shí)由于其在硬件上具有待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，體積小，集成功能強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪外業(yè)工作，是理想的筆記本電腦外業(yè)施工的替代品。
對(duì)于在“PDA”上開發(fā)的軟件系統(tǒng)要求具有如下特點(diǎn)和基本功能：
1）操作的菜單式界面，操作流程化，便于學(xué)習(xí)掌握；
2）系統(tǒng)要具有基本的圖形編輯、修改、注記、和分層等功能；
3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式要求通用化，與其他圖形軟件能夠交換共享；
4）漢化的菜單、命令提示，編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化；
5）設(shè)有數(shù)據(jù)通訊端口，方便與其他測(cè)繪儀器、設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量 POS系統(tǒng) 誤差 應(yīng)用
中圖分類號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0005-04
20世紀(jì)90年代，GPS（Global Position System，全球定位系統(tǒng)）輔助空中三角測(cè)量的方法得到了廣泛應(yīng)用，利用GPS獲得的定位信息用來(lái)輔助空中三角測(cè)量，展現(xiàn)了導(dǎo)航技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用前景。GPS技術(shù)雖然解決了像片的定位問(wèn)題，但是無(wú)法獲取像片的姿態(tài)參數(shù)，不能徹底擺脫地面控制。隨著航空攝影測(cè)量技術(shù)和慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，一種新的方法開始應(yīng)用于航空攝影測(cè)量――定位定向系統(tǒng)（Position and Orientation System，簡(jiǎn)稱POS系統(tǒng)）輔助航空攝影。機(jī)載POS系統(tǒng)集GPS技術(shù)與慣性導(dǎo)航技術(shù)于一體，使準(zhǔn)確地獲取航攝相機(jī)曝光時(shí)刻的外方位元素（GPS測(cè)量得到位置參數(shù)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)得到姿態(tài)參數(shù)）成為可能，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)（或少量）地面控制點(diǎn)，甚至無(wú)需空中三角測(cè)量加密工序，即可直接定向測(cè)圖，從而大大縮短航空攝影作業(yè)周期、提高生產(chǎn)效率、降低成本。因此，POS系統(tǒng)的出現(xiàn)，將從根本上改變傳統(tǒng)航空攝影的方法，進(jìn)而引起航空攝影理論與技術(shù)的重大飛躍。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其慣性、GPS器件精度水平的提高，POS無(wú)論定位定向精度還是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力都會(huì)有質(zhì)的提高，將會(huì)在航空攝影測(cè)繪方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。POS系統(tǒng)高精度定位定向技術(shù)是POS系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，它的研究可以極大的推動(dòng)POS系統(tǒng)的發(fā)展。
1 POS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
POS系統(tǒng)本質(zhì)上集慣性導(dǎo)航技術(shù)與 DGPS（Differential GPS，差分GPS）技術(shù)一體，主要硬件組成部分包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、DGPS與POS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，POS還包含一套事后處理軟件用于融合數(shù)據(jù)事后處理，其組成示意圖如圖1所示。
其中DGPS通過(guò)用戶與基站GPS接收機(jī)提供實(shí)時(shí)差分GPS定位信息，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供載體實(shí)時(shí)角速度與加速度信息，通過(guò)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息融合得到載置、速度、姿態(tài)等導(dǎo)航信息，同時(shí)POS系統(tǒng)采集慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與DGPS的數(shù)據(jù)信息利用POS系統(tǒng)事后處理軟件得到載置、速度、姿態(tài)等導(dǎo)航信息。下面對(duì)其中最重要的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行研究，最后對(duì)其POS計(jì)算機(jī)和事后處理軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
慣性導(dǎo)航技術(shù)是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，利用一組加速度計(jì)測(cè)量載體的加速度，利用一組陀螺儀測(cè)量載體的角運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算求解載置、速度和姿態(tài)信息的技術(shù)。根據(jù)慣性導(dǎo)航原理在物理平臺(tái)中的實(shí)現(xiàn)，稱為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，依據(jù)有無(wú)實(shí)際物理平臺(tái)可分為平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。與平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)相比，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以數(shù)學(xué)平臺(tái)代替了慣性物理平臺(tái)，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平臺(tái)，體積、重量和成本大大降低，因此目前已經(jīng)在各類導(dǎo)航設(shè)備中廣泛應(yīng)用。
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算原理如圖2所示。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的區(qū)別在于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)利用陀螺儀的輸出實(shí)時(shí)計(jì)算姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣（即“數(shù)學(xué)平臺(tái)”）和姿態(tài)角，其他的解算則與平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)一致。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，陀螺儀和加速度計(jì)的組合體通常稱為慣性組件（Inertial Measurement Unit，IMU），IMU對(duì)系統(tǒng)而言是開環(huán)的，僅僅起到了慣性傳感器信號(hào)輸入的作用，并沒(méi)有對(duì)IMU進(jìn)行反饋控制，所有的信號(hào)處理在計(jì)算機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)方便。
由圖2中可看出，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的慣性平臺(tái)，即“數(shù)學(xué)平臺(tái)”。數(shù)學(xué)平臺(tái)是用陀螺測(cè)量的載體角速度進(jìn)行姿態(tài)矩陣解算，從姿態(tài)矩陣中可以得到實(shí)時(shí)姿態(tài)角信息，并用姿態(tài)矩陣將加速度計(jì)輸出從機(jī)體坐標(biāo)系變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系，然后進(jìn)行導(dǎo)航解算。
目前捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展比較成熟，尤其是高精度激光、光纖陀螺的出現(xiàn)與逐步成熟，促使捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)越來(lái)越成為航空載體的主流配置，POS系統(tǒng)采用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，便于與航攝相機(jī)集成安裝，也便于內(nèi)部器件的維護(hù)與更新。但是，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)受工作原理所限，導(dǎo)航參數(shù)誤差隨時(shí)間發(fā)散，長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差，故需要其他導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行校正，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)因其高精度與穩(wěn)定性好成為POS系統(tǒng)的首選。
1.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即GPS是美國(guó)國(guó)防部聯(lián)合海陸空三軍研制的導(dǎo)航系統(tǒng)，由空間導(dǎo)航衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)三部分組成。它具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益、性能好、應(yīng)用廣等顯著特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)地提供三維的位置、速度和GPS時(shí)間等信息。
GPS定位的基本原理是以GPS衛(wèi)星和用戶GPS接收機(jī)天線之間的空間距離作為觀測(cè)量，根據(jù)已知的GPS衛(wèi)星空間坐標(biāo)，可以確定用戶GPS接收機(jī)天線的空間位置。GPS定位方法的實(shí)質(zhì)是以星地空間距離為半徑的三球交匯，因此，在一個(gè)測(cè)站上，需要3個(gè)衛(wèi)星到接收機(jī)天線的距離觀測(cè)量。其定位原理如圖3所示。
GPS導(dǎo)航與無(wú)線電導(dǎo)航類似，采用單程測(cè)距原理，衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘無(wú)法保持嚴(yán)格的同步，所以GPS實(shí)際的觀測(cè)量并不是用戶接收機(jī)天線至衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是含有衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘同步誤差的距離，因此又稱為偽距。當(dāng)然，衛(wèi)星鐘差是可以通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航電文中所提供的相應(yīng)鐘差參數(shù)加以修正的，而接收機(jī)的鐘差，準(zhǔn)確測(cè)定非常困難，所以，必須將接收機(jī)的鐘差作為一個(gè)未知量與用戶三維位置在數(shù)據(jù)處理中一并解出。因此，在一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上，為了實(shí)時(shí)求解4個(gè)未知參數(shù)（3 維空間坐標(biāo)及一個(gè)GPS接收機(jī)鐘差），至少需要同步觀測(cè)4顆衛(wèi)星。
1.3 POS計(jì)算機(jī)與事后處理軟件
在POS系統(tǒng)中，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（POS computer system，PCS）中實(shí)時(shí)運(yùn)行以及在事后處理軟件中的INS/DGPS組合算法是POS系統(tǒng)的核心部分。POS系統(tǒng)中其他模塊如IMU和DGPS都需要以POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為硬件平臺(tái)，通過(guò)軟件算法來(lái)完成；用戶對(duì)POS系統(tǒng)的操作和控制也需要通過(guò)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成。
市場(chǎng)上POS產(chǎn)品POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)與POS應(yīng)用航空攝影的背景，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：
（1）從性能上看，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須具備強(qiáng)大的計(jì)算能力。POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)接收并儲(chǔ)存IMU和GPS數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算，對(duì)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提出了較高的要求。
（2）從功能上看，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須具備強(qiáng)大的導(dǎo)航器件兼容性。目前導(dǎo)航器件無(wú)論從精度、性能、數(shù)據(jù)格式等方面都不一樣，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)需要在條件允許的情況下對(duì)不同的器件給出不一樣的處理方案供用戶選擇，另外POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要滿足系統(tǒng)控制、輸出和功能的擴(kuò)展。
（3）從環(huán)境適應(yīng)性上看，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須具備良好的抗震性能。POS系統(tǒng)輔助航空攝影，高機(jī)動(dòng)是其環(huán)境的主要特點(diǎn)，同時(shí)其外形尺寸和功耗也需要嚴(yán)格限制。
事后處理軟件顧名思義就是事后離線處理算法軟件，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)采集的IMU數(shù)據(jù)與GPS系統(tǒng)采集的DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行事后處理，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)解算可獲取高精度像片外方位元素。利用航空攝影中應(yīng)用廣泛的Applanix POS/AV 510自帶事后處理軟件POSPac對(duì)事后處理流程進(jìn)行說(shuō)明，其流程如圖3所示。
2 航空攝影應(yīng)用中的POS系統(tǒng)主要誤差分析
機(jī)載POS系統(tǒng)輔助航空攝影無(wú)論從系統(tǒng)器件精度、集成安裝或其它機(jī)動(dòng)物理特性等環(huán)節(jié)都不可避免存在誤差，這些誤差會(huì)影響POS系統(tǒng)的性能，所以必須對(duì)其誤差進(jìn)行分析。機(jī)載POS系統(tǒng)的誤差源主要有：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差，時(shí)間同步誤差。
2.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差
對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差分析的目的在于，通過(guò)分析確定各種誤差因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，對(duì)POS系統(tǒng)采用慣性器件提出精度要求，尤其是陀螺的精度要求；另外一方面，通過(guò)對(duì)慣性系統(tǒng)誤差分析，可以對(duì)POS系統(tǒng)的工作情況和器件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差根據(jù)其誤差產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，大體上可以分為以下幾類：
2.1.1 IMU儀表誤差
IMU儀表誤差是指慣性器件陀螺和加速度計(jì)的誤差，有靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩個(gè)方面。陀螺誤差包括由陀螺常值漂移和隨機(jī)漂移等引起的誤差，以及陀螺溫度特性引起的誤差等；加速度計(jì)誤差包括隨機(jī)漂移和溫度特性引入的誤差等。動(dòng)態(tài)誤差主要是指由于載體機(jī)動(dòng)對(duì)慣性器件的影響帶來(lái)的誤差。這是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的主要誤差源，對(duì)于IMU確定性誤差需進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)于隨機(jī)性誤差需要建立合適的誤差模型來(lái)減小其誤差。
2.1.2 初始對(duì)準(zhǔn)誤差
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在進(jìn)行導(dǎo)航解算前必須進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)，由于輸入的初始位置、初始速度不準(zhǔn)確引起的初始姿態(tài)不準(zhǔn)確造成的誤差就是初始對(duì)準(zhǔn)誤差。初始對(duì)準(zhǔn)為后續(xù)導(dǎo)航解算給出數(shù)學(xué)平臺(tái)基準(zhǔn)，所以必須盡量減少初始對(duì)準(zhǔn)誤差。
2.1.3 計(jì)算誤差與運(yùn)動(dòng)干擾誤差
計(jì)算誤差包括數(shù)字量化誤差、參數(shù)設(shè)置誤差、計(jì)算中的舍入誤差等。運(yùn)動(dòng)干擾誤差主要是沖擊和震動(dòng)等造成的誤差。這些誤差也是影響捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的重要因素，必須設(shè)法消除或削弱。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差是POS系統(tǒng)的重要誤差源，是POS系統(tǒng)獲得高精度姿態(tài)方位信息的關(guān)鍵，目前針對(duì)具體的誤差形式，研究精確的數(shù)學(xué)模型是減小慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差的主要方法。
2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差
GPS因?yàn)槠溆^察時(shí)間短、定位精度高的特點(diǎn)，在測(cè)繪領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。但是GPS也有許多與生俱來(lái)的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用，其中GPS誤差就是其高精度定位主要影響因素。目前引起GPS誤差的因素有很多，主要來(lái)源包括以下幾部分：
（1）GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差，主要有衛(wèi)星時(shí)鐘誤差、衛(wèi)星星歷誤差、SA誤差等；（2）GPS信號(hào)傳播有關(guān)的誤差，主要有電離層的附加延遲誤差、對(duì)流層的附加延時(shí)誤差和多路徑誤差等；（3）接收機(jī)設(shè)備相關(guān)的誤差，主要包括觀測(cè)誤差、接收機(jī)鐘差、天線相位中心誤差和載波相位觀測(cè)的整周不定性影響等。
針對(duì)GPS影響較大的誤差源具體分析如下所示：
2.2.1 衛(wèi)星時(shí)鐘誤差
GPS系統(tǒng)是通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間來(lái)測(cè)距的，時(shí)鐘的誤差將直接變成測(cè)距誤差。GPS系統(tǒng)中各衛(wèi)星鐘要求互相同步并與地面站同步，即使采用原子鐘計(jì)時(shí)也不可能絕對(duì)穩(wěn)定，而是存在著漂移。接收機(jī)可以通過(guò)接收衛(wèi)星導(dǎo)航電文中鐘差參數(shù)直接對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差進(jìn)行改正。
2.2.2 衛(wèi)星星歷誤差
GPS衛(wèi)星星歷提供的衛(wèi)星空間位置與實(shí)際位置之差稱為星歷誤差。星歷數(shù)據(jù)由地面監(jiān)控站注入衛(wèi)星，而監(jiān)控站對(duì)衛(wèi)星測(cè)量的誤差、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)的攝動(dòng)因素等都會(huì)造成星歷中存在誤差，其誤差一直存在，無(wú)法消除。
2.2.3 電離層與對(duì)流層折射誤差
衛(wèi)星發(fā)射電波到達(dá)地面接收機(jī)，必須穿過(guò)電離層與對(duì)流層才能到達(dá)GPS接收天線。電磁波在不同介質(zhì)中得傳播特性是不同的，電波電離層與對(duì)流層會(huì)發(fā)生折射，從而產(chǎn)生延時(shí)誤差。對(duì)流層折射誤差是指非電離層大氣對(duì)電磁波的折射。對(duì)這種折射誤差一般需要建立電離層與對(duì)流層模型加以改正，目前GPS接收機(jī)中一般都有誤差改正模型。
2.2.4 多路徑效應(yīng)誤差
[關(guān)鍵詞]數(shù)字航空攝影，數(shù)字航空測(cè)量，數(shù)據(jù)處理，關(guān)鍵技術(shù)
中圖分類號(hào)：V412.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）34-0348-01
引言
隨著陸地資源衛(wèi)星，星載SAR計(jì)算機(jī)水平的迅猛發(fā)展，使航空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)有傳統(tǒng)的野外測(cè)量的單一方式，發(fā)展為現(xiàn)在的內(nèi)外結(jié)合的數(shù)據(jù)采集方式。本篇文章根據(jù)對(duì)近幾年的數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的研究，主要探討了數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展水平，以及今后的發(fā)展方向，這項(xiàng)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域等等。進(jìn)一步分析了數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵難點(diǎn)等。
1 數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域
1.1數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展
數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)仍然處于發(fā)展的新生階段，是隨著計(jì)算機(jī)水平發(fā)展以及航空航天事業(yè)的不斷進(jìn)步而逐漸成長(zhǎng)起來(lái)的一門新興學(xué)科。他的主要原理就是利用計(jì)算機(jī)代替“人眼”，使得數(shù)字航空攝影測(cè)量無(wú)論是在理論體系框架，還是在基本科學(xué)實(shí)踐中都象征著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。這種技術(shù)的發(fā)展使得傳統(tǒng)的膠片攝影技術(shù)終將被數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)所取代，數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前航空遙感事業(yè)研究中的熱點(diǎn)話題和必然發(fā)展趨勢(shì)。
自從二十一世紀(jì)初期的航空相機(jī)的問(wèn)世，ADS40推掃式航空攝影儀，UCD航空攝影儀和SWDC數(shù)字航空攝影儀也在不斷的涌現(xiàn)，加之近幾年逐漸流行于大眾群體之間的GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，數(shù)碼掃描技術(shù)以及激光掃描技術(shù)等高精尖技術(shù)的密切結(jié)合，大量出現(xiàn)了類似于基于GPS的輔助航空攝影測(cè)量等技術(shù)。當(dāng)前是新時(shí)代，新科技的發(fā)展時(shí)期，所以當(dāng)下已經(jīng)阻止不了數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展了。
1.2數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用十分之廣泛，無(wú)論是在地質(zhì)測(cè)量還是在地質(zhì)地理信息的獲取，無(wú)論是在資源環(huán)境的管理還是在農(nóng)林業(yè)地理信息的獲取，城市建筑工程，能源開采工程，水利水電工程，還有現(xiàn)今的汽車行業(yè)等，都有很全面的應(yīng)用。
2 數(shù)字航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)
2.1空中三角的加密技術(shù)
空中三角的加密技術(shù)在數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)中扮演者十分重要的角色，而且專業(yè)技術(shù)水平的要求很高。主要是應(yīng)用 VirtuoZoAAT+Pat-B 自動(dòng)空中三角加密模塊，將數(shù)碼航空影像作為空中三角加密的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)用平差軟件進(jìn)行光束法的區(qū)域平差處理，通過(guò)內(nèi)定向、公共連接點(diǎn)轉(zhuǎn)刺、相對(duì)定向等航空影像測(cè)量外業(yè)測(cè)量控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)成果與POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)并按照嚴(yán)密的數(shù)字平差模型對(duì)其進(jìn)行區(qū)域整體平差。從而得到加密后的外方位元素與加密成果，加密分區(qū)間必須要接邊，而且作業(yè)完成以后還要填寫相關(guān)的簡(jiǎn)歷報(bào)告，輸出作業(yè)說(shuō)明，加密點(diǎn)的分布略圖等數(shù)據(jù)，檢查點(diǎn)坐標(biāo)，大地定向，接邊點(diǎn)坐標(biāo)以及檢驗(yàn)報(bào)告等。
2.2數(shù)字正攝影成像（DOM）的數(shù)據(jù)生產(chǎn)
本篇論文主要研究的是數(shù)字正攝影成像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、建立、修補(bǔ)等相關(guān)工作。
1）DOM數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的路線
采用Virtuozo全數(shù)字?jǐn)z影成像攝影工作站制作1：1000的DOM，并在工作站系統(tǒng)中導(dǎo)入空中上三角加密恢復(fù)測(cè)區(qū)并建立立體像。利用生產(chǎn)區(qū)域DEM（數(shù)據(jù)高程模型）數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，特征線參與計(jì)算修改生成數(shù)據(jù)高程模型，利用數(shù)據(jù)高程模型的數(shù)據(jù)對(duì)原始影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正，運(yùn)用自動(dòng)生成的鑲嵌線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)模型的正射影像進(jìn)行無(wú)縫拼接，完成DOM的數(shù)據(jù)生產(chǎn)，
2）數(shù)據(jù)高程模型（DEM）的生產(chǎn)
利用空中三角加密成果，自動(dòng)生成測(cè)區(qū)的立體模型以及參數(shù)文件，生成核線影像。DEM數(shù)據(jù)采集時(shí)，應(yīng)用影像自動(dòng)相關(guān)技術(shù)生成DEM點(diǎn)或者視差曲線，并且在視差曲線編輯中保持合理的時(shí)差曲線間隔。DEM或者視差曲線應(yīng)該切準(zhǔn)地面，從而真實(shí)的反映出地勢(shì)形態(tài)，保證數(shù)字航空影像測(cè)量技術(shù)的準(zhǔn)確可靠性。
3）數(shù)據(jù)高程模型（DEM）的建立，根據(jù)加密點(diǎn)直接按照區(qū)域生成大范圍區(qū)域數(shù)據(jù)高程模型，并通過(guò)引入的特征點(diǎn)，特征線，以及特征面等數(shù)據(jù)生成三角網(wǎng)，進(jìn)行插值計(jì)算，最后按照規(guī)定的網(wǎng)格間距建立數(shù)據(jù)高程模型。
4）數(shù)字正攝影圖像（DOM）的生產(chǎn)
應(yīng)用數(shù)據(jù)高程模型的數(shù)據(jù)對(duì)原始的影響進(jìn)行數(shù)字微分糾正，按照分區(qū)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)影響以像元大小為0.1米進(jìn)行雙線性內(nèi)插，或者三相卷積內(nèi)插法進(jìn)行重新采樣，生成分區(qū)數(shù)字正攝影圖像，再利用自動(dòng)生成的鑲嵌線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的分區(qū)DOM進(jìn)行無(wú)縫拼接，最終完成DOM的生產(chǎn)。
5）數(shù)字正攝影圖像的檢查修補(bǔ)
對(duì)數(shù)字正攝影進(jìn)行檢查，看看是否失真或者變形，特別是高大房屋、道路、橋梁、是否出現(xiàn)房屋重影，房角拉長(zhǎng)，橋梁扭曲變形，道路扭曲變形等現(xiàn)象。如果出現(xiàn)數(shù)字正攝影失真或者變形現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)該重新采集數(shù)據(jù)高程模型，重新進(jìn)行數(shù)字微分糾正，保證數(shù)字正攝影的準(zhǔn)確無(wú)誤。
6）影響的勻色
為了保證鑲嵌無(wú)縫拼接后的數(shù)字正攝影成像色彩一致，均勻。針對(duì)航空攝影過(guò)程中所出現(xiàn)的色差問(wèn)題，可以對(duì)生成的數(shù)字正攝影圖像進(jìn)行單影像色彩調(diào)整 或者多影像色彩均衡的色彩糾正。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖樣，對(duì)數(shù)字正攝影進(jìn)行全自動(dòng)色彩調(diào)整平衡處理，確保最終的數(shù)字正攝影圖像整體色彩一致均勻，即圖像紋理要清晰，影像的層次感要豐富，影像色彩要沒(méi)有失真情況，影像反差要適度，影響色調(diào)飽和度要符合要求不同圖幅間的色彩過(guò)渡要自然而且色調(diào)要一致。
總結(jié)
當(dāng)前的數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)正是蓬勃發(fā)展的階段，而且逐漸趨于成熟，特別是高科技數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展，對(duì)數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的數(shù)字化發(fā)展提供了可靠的依據(jù)，由于數(shù)碼相機(jī)在技術(shù)方面還有不符合數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)的方面，所以，導(dǎo)致數(shù)碼相機(jī)的技術(shù)不能直接應(yīng)用在數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)中。數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)還存在著很多困難的地方，所以在先進(jìn)的研究中我們要針對(duì)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，破解技術(shù)方面的難題，對(duì)數(shù)字航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)的研究有著空前的歷史意義。
參考文獻(xiàn)
（河南省中緯測(cè)繪規(guī)劃信息工程有限公司 河南 焦作 454000）
【摘要】從航空影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、外業(yè)像控測(cè)量與空中三角測(cè)量之間數(shù)據(jù)的有效銜接、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的數(shù)字產(chǎn)品制作等幾個(gè)主要方面總結(jié)不同的作業(yè)方法，分析不同作業(yè)模式下對(duì)最終成圖的精度影響，最終形成一套內(nèi)外業(yè)銜接緊密、作業(yè)模式靈活、成果精度較高的數(shù)碼航空攝影測(cè)量作業(yè)方案，從而為數(shù)字城市建設(shè)提供可靠的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞 數(shù)字航空攝影測(cè)量；測(cè)圖精度；內(nèi)外業(yè)一體化；像控測(cè)量
1.研究的背景與意義?
1.1數(shù)字航空攝影測(cè)量是工程測(cè)量發(fā)展的趨勢(shì)。
隨著測(cè)繪技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，航空攝影測(cè)量技術(shù)也有了前所未有的發(fā)展和進(jìn)步，與傳統(tǒng)的全野外測(cè)量相比，航空攝影測(cè)量具有獲取地理空間信息快、成本相對(duì)較低、且不受區(qū)域限制等優(yōu)勢(shì)，一直受到世界各國(guó)政府的高度重視，短短幾十年間得到了迅猛發(fā)展，占據(jù)了對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，在全球基礎(chǔ)測(cè)繪、重點(diǎn)地區(qū)詳細(xì)測(cè)繪和局部地區(qū)精確測(cè)繪中得到了廣泛應(yīng)用。?
1.2與傳統(tǒng)測(cè)繪相比優(yōu)勢(shì)。
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地表自然環(huán)境和人文地理日益錯(cuò)綜復(fù)雜，地理信息的變化速度日趨加快，給地形圖測(cè)繪及更新增添了難度。因此，采用合理的測(cè)繪手段，全面、高效并高精度地獲得地理信息數(shù)據(jù)是測(cè)繪的一個(gè)發(fā)展方向。就現(xiàn)有的測(cè)繪手段而言，航測(cè)在多方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其與傳統(tǒng)測(cè)繪相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：?
（1）工期優(yōu)勢(shì)：地面測(cè)量的作業(yè)模式依靠人力和設(shè)備對(duì)地表信息逐點(diǎn)進(jìn)行野外采集，幾乎所有工作量都在野外完成。航測(cè)的作業(yè)模式依靠航飛獲取地表信息，絕大部分工作量在室內(nèi)完成，不受天氣、交通等自然條件影響，工作效率較高，能大幅度縮減工期。?
（2）產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：地面測(cè)量的產(chǎn)品通常只有線劃圖。航測(cè)有DLG、DEM、DOM等多種產(chǎn)品，并且航測(cè)產(chǎn)品可大范圍成圖，我們可以充分利用大范圍的航測(cè)產(chǎn)品減少現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作。另外，種類多的航測(cè)產(chǎn)品提供了充足的空間數(shù)據(jù)資源，其重復(fù)利用率明顯高于傳統(tǒng)測(cè)繪。?
（3）成本優(yōu)勢(shì)：航測(cè)較傳統(tǒng)測(cè)繪，能節(jié)約大量的人力、物力及作業(yè)時(shí)間，這在一定程度上能夠降低地形圖測(cè)繪的成本。
2.研究的技術(shù)方案?
課題以"數(shù)字焦作地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目"作為研究具體實(shí)施項(xiàng)目，采用了JX4、Geolord-AT、Photoshop、CAD等多種專業(yè)軟件，研究具體實(shí)施方案貫穿航測(cè)項(xiàng)目整個(gè)實(shí)施流程，其具體實(shí)施的技術(shù)方案如（圖1）。
3.研究的過(guò)程與成果?
3.1航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)流程的優(yōu)化。?
3.1.1數(shù)字城市航空攝影測(cè)量作業(yè)流程（見(jiàn)圖2）：?
3.1.2上述的航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)流程整體是正確的，在數(shù)字城市項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，能夠指導(dǎo)作業(yè)。但是，在作業(yè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題：?
（1）該流程中的各個(gè)步驟之間，缺少必要的質(zhì)量檢查步驟，若前一流程作業(yè)成果出現(xiàn)了問(wèn)題，便會(huì)延續(xù)到下一流程，依次傳遞。使得后期修改時(shí)，不得不整體修改，增加了修改的工作量；?
（2）流程前期還缺少一些必要的步驟，影響了后期項(xiàng)目開展的效率，如前期沒(méi)有進(jìn)行影像預(yù)處理，使得后期DOM的制作和處理的工作量大大增加。?
（3）最后成果質(zhì)量缺少項(xiàng)目組內(nèi)部的檢查流程，直接進(jìn)行了檢查驗(yàn)收；
為了彌補(bǔ)上述作業(yè)流程中存在的這些問(wèn)題，查閱了相關(guān)的規(guī)程規(guī)范，結(jié)合實(shí)際的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，并依據(jù)上述問(wèn)題，分析概括了流程中要補(bǔ)充的步驟，如：航空影像的檢查與預(yù)處理、測(cè)區(qū)區(qū)域的劃分、數(shù)據(jù)的初采集和精度的初檢查等；并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，最終形成了一套重點(diǎn)突出、局部細(xì)化的航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)流程，如圖3：?
3.2航空影像數(shù)據(jù)檢查與預(yù)處理。?
3.2.1航空攝影由國(guó)家測(cè)繪地理信息局統(tǒng)一安排飛行，數(shù)字航攝，彩色影像，gps導(dǎo)航，航線沿測(cè)區(qū)東西方向敷設(shè)。最終的影像包括：TIFF格式的數(shù)字影像和彩色照片影像。?
3.2.2雖然航攝單位提交的影像資料，已經(jīng)經(jīng)過(guò)加工處理，并通過(guò)了檢測(cè)單位的檢驗(yàn)，但是，由于航測(cè)軟件對(duì)影像要求以及影像自身質(zhì)量原因會(huì)影響到數(shù)據(jù)處理，對(duì)影像的檢查和預(yù)處理是航測(cè)必不可少的步驟。?
3.2.3下面是數(shù)字城市項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題：?
（1）影像的色調(diào)及亮度/對(duì)比度不均勻，或清晰度不夠等現(xiàn)象；?
（2）航攝單位提交的影像分辨率、影像像幅大小不正確；?
（3）個(gè)別影像不是真實(shí)方向。?
3.2.4這些問(wèn)題會(huì)影響到立體模型建立，或者影響到立體模型絕對(duì)定向時(shí)控制點(diǎn)選點(diǎn)的精度，從而影像到立體模型的精度，不利于后期3D數(shù)據(jù)的制作。因此，我們展開了以下研究。?
3.2.4.1研究?jī)?nèi)容一：
針對(duì)上述存在的問(wèn)題，我們列出了對(duì)應(yīng)的影像檢查內(nèi)容，增加了影像之間的對(duì)比檢查，以便影像能更好的拼接。主要有以下幾點(diǎn)：?
（1）確保每幅影像的分辨率正確；?
（2）確保單幅影像的真實(shí)方向，保證各幅影像間方向一致，滿足航向重疊度在60%以上，旁向重疊度在15%以上的要求；?
（3）借助Photoshop圖像處理功能，做好影像色彩處理工作，保證整體影像色調(diào)基本一致，并控制影像文件的大小。
我們將這些內(nèi)容列入到了影像預(yù)檢檢查表中。?
3.2.4.2研究?jī)?nèi)容二：
針對(duì)JX4對(duì)影像像幅及影像質(zhì)量的要求，重點(diǎn)研究了影像處理的要點(diǎn)，同時(shí)，結(jié)合數(shù)字城市項(xiàng)目影像處理的經(jīng)驗(yàn)，并反復(fù)試驗(yàn)，形成了影像處理的流程及基本方法。
影像預(yù)處理使用軟件是Photoshop，通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)，形成了一套調(diào)色作業(yè)方法，收錄在《航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)指南》中，并錄制了調(diào)色工具講解視頻。?
3.3測(cè)區(qū)的區(qū)域劃分。?
3.3.1我們?cè)跀?shù)字城市項(xiàng)目中，由于項(xiàng)目開展的需要，我們測(cè)區(qū)劃分區(qū)域方案為：測(cè)區(qū)北部主要采用的是分航帶進(jìn)行劃分的辦法；測(cè)區(qū)南部小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了分塊劃分。?
3.3.2在項(xiàng)目開展后期，我們發(fā)現(xiàn)，測(cè)區(qū)的劃分對(duì)DOM成果接邊有著較大的影響，下面是我們進(jìn)行的研究分析：?
3.3.2.1接邊復(fù)雜度的比較。?
（1）在數(shù)字城市項(xiàng)目開展過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)由于不同單幅影像拍攝角度不同，會(huì)造成影像中高大建筑物及其他有高度地物在影像上的傾斜方向不一樣的現(xiàn)象，這樣就使得DOM影像之間接邊時(shí)常常會(huì)有地物接不上的情況，如圖4：?
（2）若是航帶之間接邊，即旁向接邊。由于兩作業(yè)區(qū)分別選用的兩條航線的影像，那么接邊處將都會(huì)是圖上所示情況，而旁向重疊區(qū)域較小，應(yīng)用影像二次鑲嵌、影像貼圖等方式處理起來(lái)比較麻煩；?
（3）若是航線內(nèi)部接邊，即航向接邊。有時(shí)接邊處會(huì)采用同一張影像，就不會(huì)出現(xiàn)接邊問(wèn)題；有時(shí)會(huì)有圖示問(wèn)題，但由于航向重疊區(qū)域較大，應(yīng)用影像二次鑲嵌、貼圖等方式處理起來(lái)也比較方便。?
（4）結(jié)論：我們應(yīng)盡量減少航帶之間的接邊，以減少接邊的復(fù)雜程度，即盡量不采用航帶區(qū)域劃分，而采用分塊區(qū)域劃分法，他可以有效減少航帶之間的接邊區(qū)域，減輕接邊的復(fù)雜程度。?
3.3.2.2接邊邊長(zhǎng)大小的比較：?
（1）我們將含有10行10列1：1000標(biāo)準(zhǔn)分幅圖的區(qū)域，分給四個(gè)作業(yè)員進(jìn)行分區(qū)域作業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)分幅的邊長(zhǎng)為500m，分別采用航帶區(qū)域劃分和分塊區(qū)域劃分兩種方式進(jìn)行了作業(yè)區(qū)域的劃分，都分成了四小塊。
分塊法區(qū)域劃分（見(jiàn)圖5）：?
（2）航帶法區(qū)域劃分：
經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，航帶法的接邊邊長(zhǎng)要比分塊區(qū)域劃分方法接邊邊長(zhǎng)長(zhǎng)了5000m，也就是接邊工作量要比分塊區(qū)域劃分法大。?
（3）結(jié)論：合理的分塊區(qū)域劃分法能有效的減少區(qū)域之間的接邊邊長(zhǎng)，減少接邊的工作量。
4.成果的整理與編制?
4.1文檔成果。?
（1）《航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)指南》。
里面收錄了航測(cè)項(xiàng)目前期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、各個(gè)流程作業(yè)方法、空三加密作業(yè)方法、單模型定向方法、3D數(shù)據(jù)采集方法和3D數(shù)據(jù)采集作業(yè)經(jīng)驗(yàn)等內(nèi)容。?
（2）《航空攝影測(cè)量與遙感基本教材》。
里面收錄了航空攝影測(cè)量的基本理論知識(shí)、常用航空攝影儀的特點(diǎn)、遙感基礎(chǔ)理論知識(shí)、常用遙感衛(wèi)星簡(jiǎn)介等內(nèi)容；?
（3）數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查體系。
制定了《數(shù)字測(cè)繪成果的基本檢查辦法》，設(shè)計(jì)了5種質(zhì)量檢查表。包括3D數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查表，里面給出了成果質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；還包括影像預(yù)檢檢查表和像控測(cè)量成果檢查表。?
4.2視頻成果。
組織作業(yè)人員錄制了各類作業(yè)視頻共18個(gè)。包括空三模型定向、非空三模型定向、矢量數(shù)據(jù)采集、DEM制作、DOM制作、影像調(diào)色以及影像接邊處理等作業(yè)視頻。
5.展望與建議?
（1）隨著航測(cè)技術(shù)的發(fā)展及航測(cè)軟件的不斷更新，我們需要不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，了解行業(yè)新動(dòng)態(tài)，及時(shí)對(duì)研究成果進(jìn)行更新和總結(jié)。?
（2）攝影測(cè)量領(lǐng)域除了航空攝影測(cè)量，還包括航天衛(wèi)星遙感測(cè)量和輕小型低空攝影測(cè)量。其中，航天衛(wèi)星遙感，主要適用于大范圍、宏觀以及中小比例尺國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)的獲取，輕小型低空攝影測(cè)量技術(shù)手段具有機(jī)動(dòng)靈活、響應(yīng)快、成本低、時(shí)效性強(qiáng)等特點(diǎn)。雖然，這兩種航測(cè)方式目前難以滿足大比例尺測(cè)圖的要求，但隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛。我們要結(jié)合公司的生產(chǎn)實(shí)際，拓展研究思路，將攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于公司的日常生產(chǎn)業(yè)務(wù)中。
參考文獻(xiàn)
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1 POS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
POS系統(tǒng)本質(zhì)上集慣性導(dǎo)航技術(shù)與 DGPS（Differential GPS，差分GPS）技術(shù)一體，主要硬件組成部分包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、DGPS與POS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，POS還包含一套事后處理軟件用于融合數(shù)據(jù)事后處理，其組成示意圖如圖1所示。
其中DGPS通過(guò)用戶與基站GPS接收機(jī)提供實(shí)時(shí)差分GPS定位信息，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供載體實(shí)時(shí)角速度與加速度信息，通過(guò)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息融合得到載置、速度、姿態(tài)等導(dǎo)航信息，同時(shí)POS系統(tǒng)采集慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與DGPS的數(shù)據(jù)信息利用POS系統(tǒng)事后處理軟件得到載置、速度、姿態(tài)等導(dǎo)航信息。下面對(duì)其中最重要的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行研究，最后對(duì)其POS計(jì)算機(jī)和事后處理軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
慣性導(dǎo)航技術(shù)是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，利用一組加速度計(jì)測(cè)量載體的加速度，利用一組陀螺儀測(cè)量載體的角運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算求解載置、速度和姿態(tài)信息的技術(shù)。根據(jù)慣性導(dǎo)航原理在物理平臺(tái)中的實(shí)現(xiàn)，稱為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，依據(jù)有無(wú)實(shí)際物理平臺(tái)可分為平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。與平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)相比，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以數(shù)學(xué)平臺(tái)代替了慣性物理平臺(tái)，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平臺(tái)，體積、重量和成本大大降低，因此目前已經(jīng)在各類導(dǎo)航設(shè)備中廣泛應(yīng)用。
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算原理如圖2所示。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的區(qū)別在于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)利用陀螺儀的輸出實(shí)時(shí)計(jì)算姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣（即“數(shù)學(xué)平臺(tái)”）和姿態(tài)角，其他的解算則與平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)一致。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，陀螺儀和加速度計(jì)的組合體通常稱為慣性組件（Inertial Measurement Unit，IMU），IMU對(duì)系統(tǒng)而言是開環(huán)的，僅僅起到了慣性傳感器信號(hào)輸入的作用，并沒(méi)有對(duì)IMU進(jìn)行反饋控制，所有的信號(hào)處理在計(jì)算機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)方便。
由圖2中可看出，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的慣性平臺(tái)，即“數(shù)學(xué)平臺(tái)”。數(shù)學(xué)平臺(tái)是用陀螺測(cè)量的載體角速度進(jìn)行姿態(tài)矩陣解算，從姿態(tài)矩陣中可以得到實(shí)時(shí)姿態(tài)角信息，并用姿態(tài)矩陣將加速度計(jì)輸出從機(jī)體坐標(biāo)系變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系，然后進(jìn)行導(dǎo)航解算。
目前捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展比較成熟，尤其是高精度激光、光纖陀螺的出現(xiàn)與逐步成熟，促使捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)越來(lái)越成為航空載體的主流配置，POS系統(tǒng)采用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，便于與航攝相機(jī)集成安裝，也便于內(nèi)部器件的維護(hù)與更新。但是，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)受工作原理所限，導(dǎo)航參數(shù)誤差隨時(shí)間發(fā)散，長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差，故需要其他導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行校正，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)因其高精度與穩(wěn)定性好成為POS系統(tǒng)的首選。
1.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即GPS是美國(guó)國(guó)防部聯(lián)合海陸空三軍研制的導(dǎo)航系統(tǒng)，由空間導(dǎo)航衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)三部分組成。它具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益、性能好、應(yīng)用廣等顯著特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)地提供三維的位置、速度和GPS時(shí)間等信息。
GPS定位的基本原理是以GPS衛(wèi)星和用戶GPS接收機(jī)天線之間的空間距離作為觀測(cè)量，根據(jù)已知的GPS衛(wèi)星空間坐標(biāo)，可以確定用戶GPS接收機(jī)天線的空間位置。GPS定位方法的實(shí)質(zhì)是以星地空間距離為半徑的三球交匯，因此，在一個(gè)測(cè)站上，需要3個(gè)衛(wèi)星到接收機(jī)天線的距離觀測(cè)量。其定位原理如圖3所示。
GPS導(dǎo)航與無(wú)線電導(dǎo)航類似，采用單程測(cè)距原理，衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘無(wú)法保持嚴(yán)格的同步，所以GPS實(shí)際的觀測(cè)量并不是用戶接收機(jī)天線至衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是含有衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘同步誤差的距離，因此又稱為偽距。當(dāng)然，衛(wèi)星鐘差是可以通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航電文中所提供的相應(yīng)鐘差參數(shù)加以修正的，而接收機(jī)的鐘差，準(zhǔn)確測(cè)定非常困難，所以，必須將接收機(jī)的鐘差作為一個(gè)未知量與用戶三維位置在數(shù)據(jù)處理中一并解出。因此，在一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上，為了實(shí)時(shí)求解4個(gè)未知參數(shù)（3 維空間坐標(biāo)及一個(gè)GPS接收機(jī)鐘差），至少需要同步觀測(cè)4顆衛(wèi)星。
1.3 POS計(jì)算機(jī)與事后處理軟件
在POS系統(tǒng)中，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（POS computer system，PCS）中實(shí)時(shí)運(yùn)行以及在事后處理軟件中的INS/DGPS組合算法是POS系統(tǒng)的核心部分。POS系統(tǒng)中其他模塊如IMU和DGPS都需要以POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為硬件平臺(tái)，通過(guò)軟件算法來(lái)完成；用戶對(duì)POS系統(tǒng)的操作和控制也需要通過(guò)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成。
市場(chǎng)上POS產(chǎn)品POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)與POS應(yīng)用航空攝影的背景，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：
（1）從性能上看，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須具備強(qiáng)大的計(jì)算能力。POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)接收并儲(chǔ)存IMU和GPS數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算，對(duì)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提出了較高的要求。
（2）從功能上看，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須具備強(qiáng)大的導(dǎo)航器件兼容性。目前導(dǎo)航器件無(wú)論從精度、性能、數(shù)據(jù)格式等方面都不一樣，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)需要在條件允許的情況下對(duì)不同的器件給出不一樣的處理方案供用戶選擇，另外POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要滿足系統(tǒng)控制、輸出和功能的擴(kuò)展。
（3）從環(huán)境適應(yīng)性上 看，POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須具備良好的抗震性能。POS系統(tǒng)輔助航空攝影，高機(jī)動(dòng)是其環(huán)境的主要特點(diǎn)，同時(shí)其外形尺寸和功耗也需要嚴(yán)格限制。
事后處理軟件顧名思義就是事后離線處理算法軟件，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)采集的IMU數(shù)據(jù)與GPS系統(tǒng)采集的DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行事后處理，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)解算可獲取高精度像片外方位元素。利用航空攝影中應(yīng)用廣泛的Applanix POS/AV 510自帶事后處理軟件POSPac對(duì)事后處理流程進(jìn)行說(shuō)明，其流程如圖3所示。
2 航空攝影應(yīng)用中的POS系統(tǒng)主要誤差分析
機(jī)載POS系統(tǒng)輔助航空攝影無(wú)論從系統(tǒng)器件精度、集成安裝或其它機(jī)動(dòng)物理特性等環(huán)節(jié)都不可避免存在誤差，這些誤差會(huì)影響POS系統(tǒng)的性能，所以必須對(duì)其誤差進(jìn)行分析。機(jī)載POS系統(tǒng)的誤差源主要有：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差，時(shí)間同步誤差。
2.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差
對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差分析的目的在于，通過(guò)分析確定各種誤差因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，對(duì)POS系統(tǒng)采用慣性器件提出精度要求，尤其是陀螺的精度要求；另外一方面，通過(guò)對(duì)慣性系統(tǒng)誤差分析，可以對(duì)POS系統(tǒng)的工作情況和器件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差根據(jù)其誤差產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，大體上可以分為以下幾類：
2.1.1 IMU儀表誤差
IMU儀表誤差是指慣性器件陀螺和加速度計(jì)的誤差，有靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩個(gè)方面。陀螺誤差包括由陀螺常值漂移和隨機(jī)漂移等引起的誤差，以及陀螺溫度特性引起的誤差等；加速度計(jì)誤差包括隨機(jī)漂移和溫度特性引入的誤差等。動(dòng)態(tài)誤差主要是指由于載體機(jī)動(dòng)對(duì)慣性器件的影響帶來(lái)的誤差。這是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的主要誤差源，對(duì)于IMU確定性誤差需進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)于隨機(jī)性誤差需要建立合適的誤差模型來(lái)減小其誤差。
2.1.2 初始對(duì)準(zhǔn)誤差
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在進(jìn)行導(dǎo)航解算前必須進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)，由于輸入的初始位置、初始速度不準(zhǔn)確引起的初始姿態(tài)不準(zhǔn)確造成的誤差就是初始對(duì)準(zhǔn)誤差。初始對(duì)準(zhǔn)為后續(xù)導(dǎo)航解算給出數(shù)學(xué)平臺(tái)基準(zhǔn)，所以必須盡量減少初始對(duì)準(zhǔn)誤差。
2.1.3 計(jì)算誤差與運(yùn)動(dòng)干擾誤差
計(jì)算誤差包括數(shù)字量化誤差、參數(shù)設(shè)置誤差、計(jì)算中的舍入誤差等。運(yùn)動(dòng)干擾誤差主要是沖擊和震動(dòng)等造成的誤差。這些誤差也是影響捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的重要因素，必須設(shè)法消除或削弱。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差是POS系統(tǒng)的重要誤差源，是POS系統(tǒng)獲得高精度姿態(tài)方位信息的關(guān)鍵，目前針對(duì)具體的誤差形式，研究精確的數(shù)學(xué)模型是減小慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差的主要方法。
2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差
GPS因?yàn)槠溆^察時(shí)間短、定位精度高的特點(diǎn)，在測(cè)繪領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。但是GPS也有許多與生俱來(lái)的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用，其中GPS誤差就是其高精度定位主要影響因素。目前引起GPS誤差的因素有很多，主要來(lái)源包括以下幾部分：
（1）GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差，主要有衛(wèi)星時(shí)鐘誤差、衛(wèi)星星歷誤差、SA誤差等；（2）GPS信號(hào)傳播有關(guān)的誤差，主要有電離層的附加延遲誤差、對(duì)流層的附加延時(shí)誤差和多路徑誤差等；（3）接收機(jī)設(shè)備相關(guān)的誤差，主要包括觀測(cè)誤差、接收機(jī)鐘差、天線相位中心誤差和載波相位觀測(cè)的整周不定性影響等。
針對(duì)GPS影響較大的誤差源具體分析如下所示：
2.2.1 衛(wèi)星時(shí)鐘誤差
GPS系統(tǒng)是通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間來(lái)測(cè)距的，時(shí)鐘的誤差將直接變成測(cè)距誤差。GPS系統(tǒng)中各衛(wèi)星鐘要求互相同步并與地面站同步，即使采用原子鐘計(jì)時(shí)也不可能絕對(duì)穩(wěn)定，而是存在著漂移。接收機(jī)可以通過(guò)接收衛(wèi)星導(dǎo)航電文中鐘差參數(shù)直接對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差進(jìn)行改正。
2.2.2 衛(wèi)星星歷誤差
GPS衛(wèi)星星歷提供的衛(wèi)星空間位置與實(shí)際位置之差稱為星歷誤差。星歷數(shù)據(jù)由地面監(jiān)控站注入衛(wèi)星，而監(jiān)控站對(duì)衛(wèi)星測(cè)量的誤差、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)的攝動(dòng)因素等都會(huì)造成星歷中存在誤差，其誤差一直存在，無(wú)法消除。
2.2.3 電離層與對(duì)流層折射誤差
衛(wèi)星發(fā)射電波到達(dá)地面接收機(jī)，必須穿過(guò)電離層與對(duì)流層才能到達(dá)GPS接收天線。電磁波在不同介質(zhì)中得傳播特性是不同的，電波電離層與對(duì)流層會(huì)發(fā)生折射，從而產(chǎn)生延時(shí)誤差。對(duì)流層折射誤差是指非電離層大氣對(duì)電磁波的折射。對(duì)這種折射誤差一般需要建立電離層與對(duì)流層模型加以改正，目前GPS接收機(jī)中一般都有誤差改正模型。
2.2.4 多路徑效應(yīng)誤差
多路徑效應(yīng)誤差是由于不同的路徑到達(dá)GPS接收機(jī)而產(chǎn)生的誤差，主要由接收機(jī)周圍的地形、地物及各種反射體引起，信號(hào)經(jīng)過(guò)多路徑傳播造成測(cè)距誤差。
2.2.5 接收機(jī)設(shè)備誤差
GPS接收機(jī)設(shè)備的誤差主要是時(shí)鐘的誤差，其對(duì)GPS定位精度影響很大，假設(shè)普通接收機(jī)時(shí)鐘與衛(wèi)星時(shí)鐘同步時(shí)間差為1 s，由此引起的等效距離誤差可能達(dá)到上百米，當(dāng)定位精度要求較高時(shí)，應(yīng)該采用外接銣、氫等原子鐘來(lái)提高接收機(jī)時(shí)鐘精度。
綜上所述，影響GPS定位誤差的因素很多，利用差分GPS可以對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘和星歷誤差完全消除，對(duì)傳播造成的延遲誤差也能夠大部分消除，但是對(duì)于接收機(jī)相關(guān)的誤差則不能夠消除，但是這些誤差已經(jīng)幾乎很小，可以忽略不計(jì)。
2.3 航空攝影過(guò)程中POS系統(tǒng)內(nèi)部不同信息源的時(shí)間同步誤差
DGPS定位輸出頻率一般為1 Hz，而IMU數(shù)據(jù)的輸出頻率可以高達(dá)20～50 Hz，所以POS系統(tǒng)的輸出頻率與IMU數(shù)據(jù)輸出相同。機(jī)載POS系統(tǒng)航空攝影過(guò)程中，POS系統(tǒng)接收航攝相機(jī)的曝光脈沖并記錄該時(shí)刻jt，POS系統(tǒng)輸出時(shí)刻it與航攝相機(jī)的曝光時(shí)刻jt往往不同步，如下圖4所示。一般來(lái)說(shuō)，飛機(jī)在航空攝影過(guò)程中是勻速飛行，POS系統(tǒng)采用線性內(nèi)插的方法得到導(dǎo)航參數(shù)。當(dāng)飛機(jī)勻速飛行時(shí)，這種內(nèi)插的方法是不會(huì)產(chǎn)生誤差的。但是實(shí)際過(guò)程中飛機(jī)不可能完全保持勻速，線性內(nèi)插必然帶來(lái)誤差，這種誤差稱為時(shí)間同步誤差。
航攝飛機(jī)的飛行速度一般為 100～200 m/s，由于在短時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)速度不可能發(fā)生太大的變化，為了分析問(wèn)題方便，假設(shè)線性內(nèi)插誤差POS系統(tǒng)輸出頻率的1%。那么對(duì)行速度為150 m/s的航攝飛機(jī)和輸出頻率為50 Hz的POS系統(tǒng)，時(shí)間同步誤差約為0.3 cm。對(duì)于POS系統(tǒng)而言，這一數(shù)量級(jí)的誤差完全是可以忽略不計(jì)的。
3 POS系統(tǒng)在航空攝影中的應(yīng)用需求分析
在分析POS系統(tǒng)組成及其誤差分析的基礎(chǔ)上，有必要針對(duì)其應(yīng)用需求進(jìn)行研究分析。POS系統(tǒng)可以與多種航空攝影器材或航空傳感器集成相連，如ADS40航攝相機(jī)、光學(xué)相 機(jī)、SWDC相機(jī)、機(jī)載激光雷達(dá)等，從而實(shí)現(xiàn)傳感器直接定向或輔助定向測(cè)量，如下圖5所示。不同的航攝相機(jī)對(duì)POS系統(tǒng)精度要求不一樣，但是針對(duì)它們對(duì)測(cè)量精度的共性要求研究，對(duì)POS系統(tǒng)應(yīng)用提出具體的技術(shù)要求是非常有必要的。
3.1 航空攝影對(duì)POS系統(tǒng)的應(yīng)用要求
無(wú)論是光學(xué)攝影成像、掃描成像還是雷達(dá)測(cè)距都對(duì)POS系統(tǒng)提出了非常苛刻的精度要求。不僅要求POS系統(tǒng)在較短的成像周期內(nèi)具有很高的絕對(duì)精度和相對(duì)定位精度，同時(shí)某些成像載荷對(duì)姿態(tài)測(cè)量誤差更為敏感。
綜合前面對(duì)POS系統(tǒng)組成及其應(yīng)用需求的分析，對(duì)POS系統(tǒng)及其器件在應(yīng)用航空攝影提出以下幾點(diǎn)技術(shù)要求：
（1）IMU器件是POS系統(tǒng)測(cè)量姿態(tài)角的關(guān)鍵器件，一般來(lái)說(shuō)，IMU測(cè)角中誤差精度要求：橫滾角和俯仰角誤差不得大于0.01 °，航向角誤差不得大于0.02 °，記錄頻率要高于50 Hz。所以目前只有精密級(jí)慣性器件（陀螺偏移小于0.001 °/h）符合要求。
（2）差分GPS接收機(jī)是POS系統(tǒng)高精度位置獲取的主要器件，機(jī)載GPS天線安裝在航空飛行載體外表面，必須保證其在高機(jī)動(dòng)情況下地正常工作；航空攝影數(shù)據(jù)需要厘米級(jí)的定位精度，故GPS接收機(jī)采用高精度動(dòng)態(tài)載波相位差分模式，其基站GPS接收機(jī)一般在100 km范圍內(nèi)；GPS最小采樣間隔一般在1 s以內(nèi)。
（3）POS導(dǎo)航計(jì)算機(jī)是POS系統(tǒng)完成導(dǎo)航解算，輸出運(yùn)動(dòng)參數(shù)的主要部分，其電源系統(tǒng)應(yīng)滿足航攝作業(yè)期間無(wú)間斷供電，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)記錄和存儲(chǔ)航攝作業(yè)所有IMU數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)及其它必要數(shù)據(jù)。
（4）具有同步時(shí)間信號(hào)時(shí)標(biāo)輸入接口，能夠?qū)⒑綌z相機(jī)快門開啟脈沖（即曝光時(shí)刻）通過(guò)接口準(zhǔn)確的傳入POS系統(tǒng)，與POS系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間對(duì)準(zhǔn)，減小時(shí)間同步誤差的影響。
3.2 POS系統(tǒng)在航空攝影中的應(yīng)用方案對(duì)比分析
從POS系統(tǒng)組成可以知道，POS系統(tǒng)本質(zhì)上是航空攝影應(yīng)用中的高精度GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)。但是它與導(dǎo)航中的GPS/INS組合系統(tǒng)又有所區(qū)別，GPS/INS組合系統(tǒng)主要用于航空、航天、海洋中的運(yùn)輸載體導(dǎo)航定位，它必須實(shí)時(shí)提供載體的定位信息，完成載體的航行任務(wù)；POS系統(tǒng)應(yīng)用航空攝影主要完成對(duì)地球表面的地形、地貌進(jìn)行攝影定位，因?yàn)橐欢螘r(shí)間內(nèi)該攝影地區(qū)的定位信息不會(huì)發(fā)生重大變化，因此可以在實(shí)時(shí)定位的基礎(chǔ)上，再對(duì)導(dǎo)航信息進(jìn)行一次離線事后處理，沒(méi)有時(shí)間的限制，綜合各方面的信息，能夠獲得比實(shí)時(shí)更好的定位精度。
因此針對(duì)POS系統(tǒng)輔助航空攝影應(yīng)用，目前主要由兩種應(yīng)用方案：實(shí)時(shí)融合與事后處理。實(shí)時(shí)融合是在航空攝影同時(shí)將IMU與DGPS進(jìn)行實(shí)時(shí)融合，對(duì)POS系統(tǒng)的器件要求比較高；事后處理是在航空攝影同時(shí)將IMU與DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用離線處理算法對(duì)保存數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合，因?yàn)闆](méi)有時(shí)間的限制，可以采用一些耗時(shí)但精度較高的算法對(duì)其融合處理，能夠獲得較好的精度，其中POS系統(tǒng)兩種應(yīng)用方案的特點(diǎn)如下表1所示。因此，在POS系統(tǒng)的應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理中，要根據(jù)POS系統(tǒng)在不同的應(yīng)用階段，設(shè)計(jì)不同的技術(shù)處理方案來(lái)完成POS系統(tǒng)輔助航空攝影的任務(wù)。
4 結(jié)語(yǔ)
本文首先對(duì)POS系統(tǒng)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)最重要部分——慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，并對(duì)其各自的誤差進(jìn)行了分析，進(jìn)而針對(duì)POS系統(tǒng)輔助航空攝影應(yīng)用的兩種方案及特點(diǎn)進(jìn)行了分析，分別就實(shí)時(shí)處理與事后處理方案進(jìn)行了比較分析。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)；地質(zhì)環(huán)境治理；DOM；DEM
近些年，無(wú)人飛機(jī)航攝系統(tǒng)在測(cè)繪方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。衛(wèi)星遙感和常規(guī)航攝技術(shù)由于周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，無(wú)法及時(shí)有效地滿足應(yīng)急測(cè)繪、小面積高分辨率地理信息數(shù)據(jù)更新的需求。無(wú)人飛機(jī)航攝系統(tǒng)是傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量手段的有力補(bǔ)充，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣等特點(diǎn)，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)介紹固定翼無(wú)人機(jī)在大通煤礦地質(zhì)環(huán)境的應(yīng)用，以體現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行技術(shù)在基礎(chǔ)測(cè)繪中的優(yōu)越性。
1 引言
目前，航空遙感傳感器作為數(shù)據(jù)采集的主要設(shè)備，包括航空攝影儀（相機(jī)）、攝像儀、掃描儀、雷達(dá)等。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字航攝儀向小巧、輕便的方向發(fā)展，特別是數(shù)碼相機(jī)的分辨率越來(lái)越高，搭載在航攝飛機(jī)上后，可以獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)影像的數(shù)字獲取和全數(shù)字化處理。通過(guò)目前的“3S”技術(shù)在無(wú)人機(jī)航測(cè)遙感系統(tǒng)中的集成應(yīng)用，使無(wú)人機(jī)遙感航測(cè)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)對(duì)地觀測(cè)能力和遙感數(shù)據(jù)快速處理的能力，既能完成有人駕駛飛機(jī)執(zhí)行的任務(wù)，更適應(yīng)于有人飛機(jī)不宜執(zhí)行的任務(wù)，如危險(xiǎn)區(qū)域的偵察和遙感航測(cè)、需要長(zhǎng)航時(shí)和定期遙感監(jiān)測(cè)的任務(wù)等，是未來(lái)航空攝影測(cè)量的重要發(fā)展方向。本文利用固定翼無(wú)人飛機(jī)航攝系統(tǒng)，對(duì)青海省西寧市大通煤礦地質(zhì)環(huán)境治理示范工程進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)，以期對(duì)高原地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害治理提供科學(xué)依據(jù)。
2 工程實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
2.1 工藝流程
工程航拍及航測(cè)具體操作步驟如下：
（1）通過(guò)無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的獲取，并進(jìn)行基礎(chǔ)控制測(cè)量及像控點(diǎn)測(cè)量；
（2）進(jìn)行空三加密，通過(guò)自動(dòng)獲取像點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)區(qū)域網(wǎng)平差解算，以確定加密點(diǎn)的空間位置和影像的外方位元素。
（3）利用空三加密的結(jié)果進(jìn)行“3D”產(chǎn)品的制作，包括數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字線劃圖。其中數(shù)字線劃圖為通過(guò)內(nèi)業(yè)立體模型采集的地形圖數(shù)據(jù)，并結(jié)合外業(yè)調(diào)繪的數(shù)據(jù)就可形成最終的數(shù)字線劃圖。
2.2 關(guān)鍵技術(shù)
2.2.1 無(wú)人機(jī)航空攝影
該項(xiàng)目采用無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)進(jìn)行，。測(cè)圖比例尺為1∶1000，其中航攝比例根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)所需地形圖比例和精度要求為準(zhǔn)，根據(jù)大比例尺航測(cè)測(cè)圖的特點(diǎn)，結(jié)合航攝區(qū)的地形條件、成圖方法及所用儀器的性能諸因素綜合考慮。在確保測(cè)圖精度的前提下，本著有利于縮短成圖周期、降低成本、提高測(cè)繪綜合效益的原則選擇。數(shù)碼航空攝影的地面分辨率（GSD） 取決行高度：
式中：h―飛行高度；f―鏡頭焦距（35mm ） 。
α―像元尺寸（6.41μm） ；GSD―地面分辨率。
航攝參數(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
航攝完后把當(dāng)天的影像數(shù)據(jù)傳出來(lái)，進(jìn)行重疊度檢查，經(jīng)檢查，大部分像片的傾斜角小于4.5°，超過(guò)8°的航片僅占總數(shù)的1.3%。所拍影像色彩均勻清晰，顏色飽和，無(wú)云影和劃痕，層次豐富，反差適中。每條航線的有效航片根據(jù)飛機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑及保證有效相片，超出成圖范圍約700米左右，均滿足設(shè)計(jì)要求。
2.3 像控點(diǎn)測(cè)量
像控點(diǎn)的布設(shè)采用兩種方法，一是在四等GPS控制點(diǎn)上布設(shè)地標(biāo)，二是利用航片進(jìn)行刺點(diǎn)。在無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)進(jìn)行航空攝影當(dāng)日，在四等GPS控制點(diǎn)上布設(shè)9個(gè)地標(biāo)點(diǎn)。在完成航空攝影后，根據(jù)CH/Z 3004-2010《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》4.3.1和4.3.2條區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)的規(guī)定以及“設(shè)計(jì)方案”的要求和項(xiàng)目特點(diǎn)，選刺像控點(diǎn)時(shí)按航向間兩相鄰控制點(diǎn)的間隔跨度不超過(guò)6-7張影像，旁向間兩相鄰控制點(diǎn)的間隔跨度不超過(guò)3條航線進(jìn)行，共計(jì)布設(shè)209個(gè)像控點(diǎn)。
2.4 空三加密`
由于無(wú)人機(jī)搭載的相機(jī)是非量測(cè)相機(jī)，所以在進(jìn)行空三加密前必須對(duì)原始的影像進(jìn)行畸變糾正，然后再進(jìn)行自由網(wǎng)平差。在自由網(wǎng)平差過(guò)程中，通過(guò)挑粗差和精細(xì)匹配，調(diào)整同名像點(diǎn)的精度，確保同名像點(diǎn)誤差均小于半個(gè)像素值，同時(shí)檢查測(cè)區(qū)中同名像點(diǎn)的分布情況，使其分布均勻，并在連接不好的區(qū)域手動(dòng)添加連接點(diǎn)，保證模型間有足夠的連接強(qiáng)度，最后進(jìn)行該測(cè)區(qū)的區(qū)域網(wǎng)平差，通過(guò)調(diào)整像點(diǎn)及像控點(diǎn)，其絕對(duì)定向的精度為：平面精度最大的是±0.201m，高程精度最大為±0.210m，滿足該測(cè)區(qū)1∶1000測(cè)圖比例尺的精度要求。
2.5 DOM、DEM生成制作
利用像素工廠Pixel Factory進(jìn)行彩色正射影像圖的制作，該系統(tǒng)直接利用前期空三的成果生成立體模型，輸出若干塊塊狀的數(shù)字正射影像，將這些塊狀影像勻光調(diào)整后（保證后期制作的DOM影像顏色均勻、無(wú)較大色差），像素工廠即可自動(dòng)生成高分辨率的數(shù)字地表模型（DSM），并將其自動(dòng)過(guò)濾得到數(shù)字高程模型（DEM），由DSM、DEM自動(dòng)生成拼接線，利用DEM對(duì)原始影像進(jìn)行正射糾正，由拼接線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的正射影像進(jìn)行無(wú)縫無(wú)變形的拼接，參考前期勻色制作的影像快視圖，將整個(gè)拼接好的影像進(jìn)行自動(dòng)勻色，即可完成DEM、DEM的制作，之后就可按照要求的標(biāo)準(zhǔn)分幅大小進(jìn)行影像的裁切、整飾并出圖。在成圖范圍內(nèi)采用對(duì)保密點(diǎn)的檢測(cè)，并計(jì)算出單點(diǎn)檢測(cè)較差及中誤差，檢測(cè)所生成的DOM的精度是否達(dá)到要求。共用到84個(gè)檢查點(diǎn)，單點(diǎn)較差最大為78為0.734m。
檢查點(diǎn)較差中誤差依據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算：
其中，RMS為檢查點(diǎn)較差中誤差，n為檢查點(diǎn)個(gè)數(shù)，Xi，Yi為檢查點(diǎn)的加密坐標(biāo)，xi，yi為檢查點(diǎn)對(duì)應(yīng)在DOM影像上的同名點(diǎn)坐標(biāo)。 依據(jù)上述計(jì)算公式，計(jì)算出青海大通測(cè)區(qū)1：1000 DOM檢查點(diǎn)較差中誤差為0.153m，根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》規(guī)定，滿足精度要求。
2.6 全數(shù)字化立體測(cè)圖
全數(shù)字化立體測(cè)圖采用適普的VirtuoZo NT全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)完成，采用空三成果所恢復(fù)的立體模型進(jìn)行測(cè)圖，之后進(jìn)行立體模型套合抽樣檢查，并通過(guò)將DLG與DOM疊合，采用3D模塊檢查地物與高程一致性，檢查平面與高程是否有異常及突變的地方，并返回立體模型下重新采集并核對(duì)，我們對(duì)288個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行了原圖平高點(diǎn)與檢測(cè)平高點(diǎn)的檢查，檢查結(jié)果如下：
高程中誤差m=± =±0.42m
點(diǎn)位中誤差=± =±0.48m
以《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》規(guī)定，其平面與高程中誤差小于限差，滿足規(guī)范要求。
通過(guò)以上可以看出，航測(cè)成果不受地形條件的限制，精度均勻，對(duì)微地貌表示比較逼真，可以從整體上提高地形圖的精度。在該項(xiàng)目中，通過(guò)在治理前已經(jīng)獲取的能夠真實(shí)反映地表狀況的影像數(shù)據(jù)，和計(jì)劃在治理工程實(shí)施后相同季節(jié)和時(shí)間分別進(jìn)行一次飛行和成圖，為治理成效評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。其中治理前已經(jīng)生成的DEM和DOM數(shù)據(jù)用于構(gòu)建該礦區(qū)三維場(chǎng)景，DLG數(shù)據(jù)用于主要地物三維建模工作。在收集以往地形、影像、地質(zhì)災(zāi)害以及煤礦開采等資料的基礎(chǔ)上，開展遙感解譯以及多元數(shù)據(jù)疊加分析，綜合選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和基準(zhǔn)點(diǎn)位，監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的變化趨勢(shì)并能及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。
3 結(jié)論
經(jīng)過(guò)該對(duì)項(xiàng)目的研究，可以看出，無(wú)人機(jī)航測(cè)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中獲取礦區(qū)地形圖方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)DOM可以很直觀的看出礦山治理前后的變化，而傳統(tǒng)的測(cè)繪方法只能提供單一的地形圖，無(wú)人機(jī)航測(cè)不僅作業(yè)速度快，減少外業(yè)工作量及成本，無(wú)人機(jī)航測(cè)不僅能提供地形圖，而且還能提供DOM、DEM等數(shù)據(jù)成果，通過(guò)這幾種成果結(jié)合使用，效果突出，并且無(wú)人機(jī)航攝測(cè)繪1∶1000地形圖在該礦區(qū)中能夠滿足規(guī)范的要求，可在以后的礦山治理及將來(lái)的“數(shù)字礦山”的建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]張祖勛，張劍清.數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué).武漢大學(xué)出版社，2012.
【關(guān)鍵詞】SWDC-4 大比例尺地形圖 航空攝影技術(shù)設(shè)計(jì) GPS輔助空中三角測(cè)量
1引言
近年來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步和飛速發(fā)展，數(shù)字信息得到了空前的發(fā)展，作為航空攝影數(shù)字信息技術(shù)發(fā)展時(shí)期的重要代表，各種規(guī)格、不同型號(hào)的數(shù)字航攝儀相繼推出。其中，國(guó)外具有代表性的數(shù)碼航攝儀有Leica的ADS100，Vexcel的UCD，Z/I Imaging的DMC等。中國(guó)通過(guò)這幾年的探索，也研制出了具有自主產(chǎn)權(quán)的數(shù)字航空攝影儀――SWDC-4。作者通過(guò)這幾年對(duì)SWDC-4數(shù)字航攝儀的使用情況，談?wù)劥撕綌z儀在大比例尺地形圖測(cè)圖中的應(yīng)用。
2 數(shù)字航空攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)
數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與傳統(tǒng)的攝影測(cè)量相比，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量成本低、成圖周期短、精度高、對(duì)天氣要求低，已成為當(dāng)今主要的測(cè)量方法。利用數(shù)字相機(jī)進(jìn)行航空攝影測(cè)量，沒(méi)有了傳統(tǒng)膠片的沖洗等后處理過(guò)程，拍攝完畢馬上就能對(duì)飛行質(zhì)量、拍攝的影像質(zhì)量以及拍攝有無(wú)漏洞進(jìn)行檢查，這就使得航攝作業(yè)變得十分快速、方便、靈活。
利用IMU/GPS輔助航空攝影方法成圖，采用差分GPS技術(shù)或精密單點(diǎn)定位技術(shù)（PPP）已能準(zhǔn)確獲取航攝儀曝光時(shí)刻的攝站坐標(biāo)，將其納入空三參與平差將極大地減少了地面控制點(diǎn)數(shù)目，減少了外業(yè)工作量，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
3 數(shù)字航空攝影系統(tǒng)綜述
SWDC-4數(shù)字航空攝影系統(tǒng)由三部分組成，包括相機(jī)部分、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及機(jī)載GPS系統(tǒng)。外形尺寸長(zhǎng)為0.6m，寬為0.5m，高為0.7m（不包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)），重量約60kg，相機(jī)示意圖如圖3-1。
SWDC-4數(shù)字航空攝影系統(tǒng)適合搭載在輕小型飛機(jī)上使用，如：蜜蜂、海燕等輕型飛機(jī)，也能搭載在大中型飛機(jī)上使用，如：獎(jiǎng)狀、賽斯納208、運(yùn)-5等機(jī)型。對(duì)于幾百平方公里的小攝區(qū)，就考慮成本及效率來(lái)說(shuō)，用輕型飛機(jī)比較適宜。
與傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量設(shè)備及進(jìn)口數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)相比較，SWDC-4數(shù)字航空攝影系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）相機(jī)焦距短，角分辨率大，基高比能滿足高程精度要求，且飛行高度低，是同樣地面分辨率的進(jìn)口航空數(shù)字相機(jī)拍攝航高的1/2-1/3。
（2）可以在云下和輕薄霧天通過(guò)調(diào)整光圈和快門，或調(diào)高感光度拍攝，對(duì)飛行天氣的要求大大低于傳統(tǒng)膠片航攝儀。
4 輕型飛機(jī)綜述
海燕650 C飛機(jī)為四座輕型飛機(jī)（圖4-1），飛機(jī)翼展14.9米，長(zhǎng)度7.6米，高度2.1米，有效載荷重量350公斤，非常適合用于數(shù)字航空攝影測(cè)量。該機(jī)具有優(yōu)良的飛行性能和操縱品質(zhì)，此外飛機(jī)性價(jià)比優(yōu)，經(jīng)久耐用、安全可靠、便于維護(hù)。該飛機(jī)可拆卸組裝，利于轉(zhuǎn)場(chǎng)。對(duì)跑道要求不高，適于野外起降。
5 數(shù)字航空攝影在大比例尺地形圖測(cè)圖的研究
現(xiàn)今，大比例尺地形圖基本上正在被數(shù)字航空攝影測(cè)量所替代，尤其是高山峽谷地帶，大大解放了人力資源，航測(cè)法大比例尺成圖技術(shù)理論已趨于完善。數(shù)字航攝儀的引用僅是攝影手段及影像承載介質(zhì)的變革，其成圖過(guò)程仍基本包括航空攝影技術(shù)設(shè)計(jì)、航測(cè)外業(yè)（控制測(cè)量及像控測(cè)量）、航測(cè)內(nèi)業(yè)（空三加密及立體測(cè)圖）、圖形編輯以及貫穿始終的質(zhì)量檢查與質(zhì)量控制。
5.1 航空攝影技術(shù)設(shè)計(jì)
應(yīng)用航測(cè)法生產(chǎn)大比例尺地形圖，航攝質(zhì)量至關(guān)重要，是最終成果質(zhì)量好壞的重要前提。傳統(tǒng)膠片相機(jī)的攝影比例尺由焦距（f）/相對(duì)航高（H）決定，數(shù)字相機(jī)標(biāo)注焦距相對(duì)于膠片相機(jī)要小得多，所以用f/H計(jì)算的攝影比例尺非常小，與膠片相機(jī)沒(méi)有可比性。因此數(shù)字航攝國(guó)際統(tǒng)一使用地面分辨率―GSD（Ground Sample Distance）概念，包括遙感影像。
鑒于航攝質(zhì)量的重要性，首先必須確定符合設(shè)計(jì)成圖要求的GSD，由成圖比例尺確定GSD，然后根據(jù)攝區(qū)的最大平均高程和最小平均高程算出航攝的絕對(duì)航高。GSD是圖上0.1 mm代表的地面實(shí)際距離，即像元地面尺寸。一般要求如表4-1。
5.1.1像片重疊度控制
在整個(gè)航空攝影實(shí)施過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員對(duì)航攝數(shù)據(jù)因子的設(shè)計(jì)是常重要的，其中應(yīng)對(duì)重疊度的計(jì)算要重視。如果要是因?yàn)榧夹g(shù)設(shè)計(jì)中重疊度的計(jì)算出現(xiàn)失誤，會(huì)導(dǎo)致本次航攝成果的作廢，其造成的直接經(jīng)濟(jì)損失包括飛機(jī)飛行費(fèi)用、隨行人員的費(fèi)用，間接經(jīng)濟(jì)損失包括航空攝影時(shí)間的錯(cuò)失，任務(wù)工期的推遲等等。
像片航向重疊度一般要求為60%-65%，最小不應(yīng)小于53%，旁向重疊度為20%-30%，最小不應(yīng)小于13%。《數(shù)字航空攝影規(guī)范 第1部分：框幅式數(shù)字航空攝影》4.2.3條規(guī)定“當(dāng)?shù)孛娣直媛蚀笥?0cm時(shí)，分區(qū)內(nèi)的地形高差不應(yīng)大于四分之一攝影航高；當(dāng)?shù)孛娣直媛市∮诨虻扔?0cm時(shí)，分區(qū)內(nèi)的地形高差不應(yīng)大于六分之一攝影航高。”對(duì)于平坦及丘陵地區(qū)，相對(duì)高差較小，這條要求容易滿足。而對(duì)于海拔較高，相對(duì)高差較大的地區(qū)，尤其是高山地，進(jìn)行測(cè)繪航空攝影法成大比例尺地形圖，地形高差往往大于1/6相對(duì)航高，甚至大于1/4的相對(duì)航高，對(duì)此類攝區(qū)分區(qū)又不能劃分的太細(xì)，很多地區(qū)為高山峽谷，所以在設(shè)計(jì)重疊度因子的時(shí)候，在不改變相對(duì)航高的情況下，可以加大航向和旁向的重疊度，以保證航向或旁向不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)或絕對(duì)漏洞。
在做航線設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算出攝區(qū)最高高程處的重疊度，保證攝區(qū)高點(diǎn)重疊度處于規(guī)范要求的范圍（航向重疊度不小于53%，旁向重疊度不小于13%）就可以。但在飛機(jī)沿航線飛行過(guò)程中，由于風(fēng)向的突然改變、上下氣流等影響會(huì)造成飛機(jī)的側(cè)滑和傾斜，難免會(huì)引起像片有旋角。所以在攝區(qū)高程最高高程處的計(jì)算上要加大最小重疊度的設(shè)計(jì)，盡量保證航向有60%重疊，旁向有20%的重疊，從而盡可能的避免了出現(xiàn)航攝相對(duì)或絕對(duì)漏洞的重大錯(cuò)誤。當(dāng)然，要有效的控制大旋角的產(chǎn)生，應(yīng)重點(diǎn)防止飛機(jī)的傾斜和側(cè)滑，選擇好天氣和采取有效措施保持好飛機(jī)在航線飛行過(guò)程中姿態(tài)。
由于SWDC-4數(shù)字航攝系統(tǒng)搭載平臺(tái)有時(shí)為輕小型飛機(jī)，所以對(duì)飛機(jī)的飛行高度有了一定的限制，一般輕型飛機(jī)的最高升限為3800m左右。要是對(duì)于海拔較高的山區(qū)，按照成圖要求的GSD設(shè)計(jì)很難達(dá)到所飛行的海拔高度。對(duì)此可以采用縮小GSD和增大航向和旁向重疊度的方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
5.1.2飛行質(zhì)量控制
飛機(jī)在航攝過(guò)程中盡量保持平穩(wěn)，由于數(shù)字航攝大比例尺的航線間隔比較小，為了避免機(jī)載GPS信號(hào)發(fā)生失鎖，影響機(jī)載GPS數(shù)據(jù)后處理解算精度，要求飛機(jī)在出航線尾部，進(jìn)入下一條航線時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑要大，可以呈紡錘形飛行，盡量減小飛機(jī)的傾斜角。
5.2 航空攝影測(cè)量外業(yè)控制
基于SWDC-4數(shù)字航空航攝儀作業(yè)模式為帶機(jī)載GPS的輔助空中三角測(cè)量，所以要求測(cè)量外業(yè)在地面需要做一部分的地面控制點(diǎn)。為提高航測(cè)內(nèi)業(yè)空三及成圖的精度要求，像控點(diǎn)最好為布設(shè)好的地面標(biāo)志點(diǎn)，地面標(biāo)志點(diǎn)中心標(biāo)志點(diǎn)的大小為航攝設(shè)計(jì)GSD的3倍。地面標(biāo)志點(diǎn)的顏色和周圍的地物要有色差，以便在影像中快速、準(zhǔn)確的找到地標(biāo)點(diǎn)。
為了求解WGS84坐標(biāo)系和國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系或用戶選定的獨(dú)立坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系（七參數(shù)），需要聯(lián)測(cè)地面控制點(diǎn)。有個(gè)轉(zhuǎn)換關(guān)系就能把空中GPS攝站坐標(biāo)（WGS84）轉(zhuǎn)換至地面國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)或獨(dú)立坐標(biāo)。
6 GPS輔助空中三角測(cè)量
在攝影測(cè)量航測(cè)內(nèi)業(yè)中有一項(xiàng)重要的工作是空中三角測(cè)量，其目的是加密控制點(diǎn)。但加密點(diǎn)的工作通常需要一定數(shù)量的地面控制點(diǎn)（像控點(diǎn)），而航測(cè)地面控制測(cè)量工作通常是較艱苦或困難的，因此如何減少航測(cè)外業(yè)控制的工作量成為一個(gè)重要的研究課題。近年來(lái)，機(jī)載GPS輔助空中三角測(cè)量技術(shù)己成為攝影測(cè)量研究與應(yīng)用的熱門技術(shù)，它在實(shí)現(xiàn)少地面控制或無(wú)地面控制的攝影測(cè)量中發(fā)揮著重大作用。
GPS輔助空中三角測(cè)量是利用安裝機(jī)上與航攝儀相連接的和設(shè)在地面上一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)站上的至少兩臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)同步而連續(xù)的觀測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)獲取數(shù)字航攝儀攝影瞬間的快門脈沖，通過(guò)GPS載波相位測(cè)量差分定位技術(shù)的離線數(shù)據(jù)后處理獲取航攝儀曝光時(shí)刻攝站的三維坐標(biāo)，然后將其視為附加觀測(cè)值引入攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差中，經(jīng)采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型和算法以整體確定物方點(diǎn)位和像片方位元素。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者開展了基于國(guó)際IGS精密衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘差的“非差相位精密單點(diǎn)定位”的研究，以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)雙頻接收機(jī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（Percies Point Positioning），簡(jiǎn)稱PPP。這是一種非常具有應(yīng)用前景的單點(diǎn)定位技術(shù)，該技術(shù)單站GPS可達(dá)到幾個(gè)厘米的精度，作業(yè)不受距離限制，不需要基準(zhǔn)站支持，這無(wú)疑大大提高了高精度定位作業(yè)的靈活性，降低了作業(yè)的成本，特別適用于航空攝影測(cè)量中。GPS輔助空三測(cè)量中應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)特別適合在我國(guó)西部這種無(wú)或少地面站地區(qū)進(jìn)行航測(cè)作業(yè)。
7 結(jié)語(yǔ)
利用輕型飛機(jī)搭載SWDC-4數(shù)字航空攝影儀進(jìn)行測(cè)繪航空攝影，是目前進(jìn)行大比例尺測(cè)圖的一種快捷、方便可行的作業(yè)方式，大大縮短了工作周期，為按期高效的完成任務(wù)提供了有力保證，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]曹鑾.數(shù)字航空攝影有關(guān)技術(shù)的分析探討[J].四川測(cè)繪，2007.12.
【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)；航空攝影測(cè)量；無(wú)像控；真正攝
無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)是近年來(lái)航空攝影測(cè)量及遙感技術(shù)發(fā)展的主要方向，特別是對(duì)大比例尺測(cè)圖來(lái)說(shuō)，其低成本高效率和易用性，使得無(wú)人機(jī)航測(cè)近年來(lái)發(fā)展迅速。無(wú)像控航空攝影測(cè)量和真正攝影像圖生成一直以來(lái)處于理論研究階段，目前技術(shù)上已經(jīng)成熟并已投入生產(chǎn)應(yīng)用。例如德國(guó)產(chǎn)的MAVinci Sirius Pro無(wú)人飛機(jī)配備俄羅斯產(chǎn)的Agisoft Photoscan后處理軟件，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)像控、高精度航空攝影測(cè)量和真正攝影像圖（DOM）生成等功能。作者通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了該套技術(shù)方案的精度，并分析了其技術(shù)要點(diǎn)。
1、方案介紹
（1）MAVinci Sirius Pro UAV。MAVinci公司是專門從事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（UAV）技術(shù)研究的公司，位于德國(guó)萊門。主要針對(duì)建筑工地、管道、礦山和采石場(chǎng)等自動(dòng)成圖技術(shù)的研究。目前其產(chǎn)品主要有MAVinci Sirius UAV（天狼星無(wú)人機(jī)），分Classic、Basic和Pro三個(gè)版本。其最大的特點(diǎn)是可精確獲取拍攝瞬間像片的姿態(tài)數(shù)據(jù)，從而具備了無(wú)像控航測(cè)的能力，可極大節(jié)省項(xiàng)目成本，尤其在那些難以從地面進(jìn)入的項(xiàng)目區(qū)域，傳統(tǒng)方法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)圖。
MAVinci Sirius Pro UAV無(wú)人機(jī)是通過(guò)精確的時(shí)間控制技術(shù)和高精度GNSS RTK技術(shù)來(lái)確定每個(gè)曝光點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)，從而完全替代像控點(diǎn)的作用，具備高精度航測(cè)能力。
（2）Agisoft Photoscan軟件。Agisoft Photoscan是俄羅斯Agisoft公司開發(fā)的3D建模軟件。它采用最先進(jìn)的多視圖三維重建技術(shù)，由數(shù)字影像全自動(dòng)生成高精細(xì)3D模型；支持GPU高性能計(jì)算，利用分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算系統(tǒng)，對(duì)超大空間范圍生成分層級(jí)的三維模型，使得瀏覽和使用數(shù)據(jù)變得容易和簡(jiǎn)單；利用其自動(dòng)生成的密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)和照片紋理，可生成真正攝影像圖，使高精度測(cè)量和成圖成為可能；根據(jù)相機(jī)影像匹配理論自動(dòng)計(jì)算相機(jī)的畸變參數(shù)，從而進(jìn)一步提高三維建模的效率和精度。
2、應(yīng)用案例分析
該方案在實(shí)際生產(chǎn)中，已經(jīng)應(yīng)用于大比例尺測(cè)圖項(xiàng)目。本文選擇某測(cè)區(qū)進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，并進(jìn)行精度分析。方案的操作流程如下：
圖1 無(wú)人機(jī)航測(cè)流程圖
測(cè)區(qū)使用MAVinci Sirius Pro無(wú)人機(jī)系統(tǒng)通過(guò)航拍采集像片313張，地面分辨率0.045米，飛行面積0.95平方千米，飛行時(shí)間20分鐘。采用Agisoft Photoscan對(duì)采集的像片和高精度空中姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)處理，最終生成測(cè)區(qū)密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)、真正攝影像圖（DOM）和DEM數(shù)據(jù)。
外業(yè)使用全站儀采集21個(gè)明顯地物點(diǎn)坐標(biāo)，主要位于水泥道路的拐角或者路邊人工花壇的拐角。在內(nèi)業(yè)處理生成的真正攝影像圖DOM數(shù)據(jù)和密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)上，解析出外業(yè)實(shí)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的三維坐標(biāo)，從而進(jìn)行精度比對(duì)分析。在外業(yè)采集的21個(gè)點(diǎn)中，1、12號(hào)點(diǎn)在影像上不太明顯無(wú)法準(zhǔn)確解析其坐標(biāo)，故舍去。其余點(diǎn)位的精度統(tǒng)計(jì)情況如下：
表1： 誤差統(tǒng)計(jì)分析表
從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，有4個(gè)點(diǎn)的高程精度出現(xiàn)粗差情況，原因?yàn)閷?shí)測(cè)的點(diǎn)在花池的頂部，而影像解析點(diǎn)位在花池底部，所以高程有粗差存在。在高程精度統(tǒng)計(jì)中，將這四個(gè)點(diǎn)高程剔除。最后計(jì)算出平面距離中誤差為0.045米，高程中誤差為0.054米。符合大比例測(cè)圖的精度要求。
3、結(jié)論
該套技術(shù)方案，解決了航空攝影測(cè)量行業(yè)一直以來(lái)難以逾越的無(wú)像控航測(cè)成圖和真正攝影像圖生成的技術(shù)難題。MAVinci Sirius Pro無(wú)人機(jī)結(jié)合了精確的時(shí)間控制技術(shù)和拓普康100赫茲亞厘米級(jí)的RTK實(shí)時(shí)差分技術(shù)，獲得了像片拍攝瞬間高精度的POS數(shù)據(jù)，從而解決了無(wú)像控航空攝影測(cè)量的問(wèn)題。Agisoft Photoscan軟件，采用最先進(jìn)的多視圖三維模型重建技術(shù)和GPU高性能計(jì)算技術(shù)，可全自動(dòng)生成測(cè)區(qū)密集點(diǎn)云和真正攝影像成果。這套技術(shù)方案是基于單架次飛行范圍在2-5平方千米范圍內(nèi)，且航測(cè)像片航向重疊率大于85%的條件下實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于更大范圍的航測(cè)，RTK差分的精度會(huì)降低，像片數(shù)量會(huì)增加，對(duì)后處理軟件和計(jì)算機(jī)硬件的處理能力要求更高，該技術(shù)方案的成果精度和實(shí)用性會(huì)降低。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，更多新的三維建模技術(shù)和更高性能計(jì)算機(jī)必將出現(xiàn)，該技術(shù)方案存在的問(wèn)題會(huì)得到進(jìn)一步的解決。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：GPS輔助空中三角測(cè)量 攝影測(cè)量 區(qū)域網(wǎng)平差 精度
中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（b）-0081-02
GPS輔助空中三角測(cè)量即是基于載波相位差分GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)或精密單點(diǎn)定位技術(shù)獲取航攝儀曝光時(shí)刻攝影中心的三維坐標(biāo)，將其作為觀測(cè)值參與攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差，采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型和算法整體解算物方點(diǎn)位和像片外方位元素，并對(duì)其精度進(jìn)行評(píng)定的技術(shù)和方法。
經(jīng)過(guò)20多年的理論研究、實(shí)際試驗(yàn)和大量的生產(chǎn)實(shí)踐，我國(guó)建立了較為完整的GPS輔助空中三角測(cè)量理論，從機(jī)載GPS相位中心與航攝儀投影中心的幾何關(guān)系出發(fā)，建立了GPS攝站坐標(biāo)觀測(cè)方程，將其引入攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差，構(gòu)建了GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差的完整數(shù)學(xué)模型；自行研制了兩套具有GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差功能的攝影測(cè)量加密軟件WuCAPS（Wuhan Combined Adjustment Program System）和Geolord-AT；建立了比較完整的GPS輔助空中三角測(cè)量技術(shù)框架，制定了相應(yīng)的國(guó)家測(cè)繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)我國(guó)的航空攝影測(cè)量生產(chǎn)。這些已經(jīng)極大的簡(jiǎn)化了航空攝影測(cè)量作業(yè)工序，形成了具有中國(guó)特色的GPS航空攝影測(cè)量實(shí)用生產(chǎn)技術(shù)體系。
1 技術(shù)方案及飛行實(shí)施
GPS輔助空中三角測(cè)量前期生產(chǎn)過(guò)程包含航攝設(shè)計(jì)、地面控制、航攝飛行、航后GPS數(shù)據(jù)檢核及預(yù)處理等幾個(gè)方面，后期內(nèi)業(yè)處理主要是帶GPS數(shù)據(jù)的區(qū)域網(wǎng)平差過(guò)程（如圖1）。下面該研究者以本部執(zhí)行的烏魯木齊航攝項(xiàng)目為實(shí)例對(duì)GPS輔助空中三角測(cè)量從技術(shù)設(shè)計(jì)以及飛行過(guò)程進(jìn)行闡述。
1.1 地面控制方案
GPS輔助空中三角測(cè)量地面控制的方案常見(jiàn)的有兩種，見(jiàn)圖2。地面控制部分按照GB/T 18314-2001《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》除需要進(jìn)行地面基站的測(cè)設(shè)外，還要進(jìn)行航攝期間基站的同步觀測(cè)和平高點(diǎn)、檢測(cè)點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量期間基準(zhǔn)站的連續(xù)觀測(cè)、加密分區(qū)四角平高點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量、精度驗(yàn)證區(qū)檢測(cè)點(diǎn)的選測(cè)以及水準(zhǔn)點(diǎn)的GPS測(cè)量，并繪制點(diǎn)之記。
對(duì)空地標(biāo)點(diǎn)采用四角布點(diǎn)法，按照《GPS輔助航空攝影技術(shù)規(guī)定》點(diǎn)位布設(shè)在構(gòu)架航線與加密分區(qū)首末測(cè)圖航線重疊處，位于測(cè)區(qū)自由圖邊處的地標(biāo)點(diǎn)位應(yīng)盡量布設(shè)在圖廓線外。為了檢驗(yàn)GPS輔助空中三角測(cè)量的精度，航攝像片提供后在檢測(cè)樣區(qū)內(nèi)選刺30個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，所選檢測(cè)點(diǎn)除滿足GPS觀測(cè)要求外，還選擇在像片上影像清楚的明顯地物點(diǎn)上，并均勻分布于平地、丘陵和山地，使野外檢測(cè)點(diǎn)有較強(qiáng)的地形類別代表性。對(duì)于上述所有點(diǎn)位，都要做GPS測(cè)量取得其WGS-84坐標(biāo)下的精確坐標(biāo)。
1.2 航攝技術(shù)設(shè)計(jì)
按照GB/T 19294-2003《航空攝影技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范》以及GB/T 15661《1：5000 1：10000 1：25000 1：50000 1：100000地形圖航空攝影規(guī)范》，我們充分考慮地形因素將該攝區(qū)分成了若干個(gè)加密分區(qū)，并通過(guò)加密分區(qū)四角平高控制點(diǎn)加構(gòu)架航線的地面控制方案來(lái)改正GPS攝站的坐標(biāo)系統(tǒng)漂移誤差控制精度。構(gòu)架航線垂直于測(cè)圖航線，設(shè)計(jì)的基本要求是比測(cè)圖航線的比例尺小20%左右，航向重疊不小于80%，并且延長(zhǎng)出航攝區(qū)域4到6條基線，控制航線交叉或銜接處要有不少于四條基線的重疊。四角平高點(diǎn)位置及時(shí)報(bào)予地面控制方案執(zhí)行部門并納入其地面測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)中，也是在實(shí)際飛行中能夠觀察到的對(duì)空地標(biāo)點(diǎn)。
1.3 航空攝影飛行實(shí)施安排
在實(shí)際飛行實(shí)施過(guò)程中，保證地面基準(zhǔn)站與機(jī)載GPS同步觀測(cè)。每個(gè)架次準(zhǔn)備飛行前，通知地面基準(zhǔn)站開機(jī)，這樣就保證了起飛前機(jī)載GPS接收機(jī)靜態(tài)觀測(cè)有正常的基站數(shù)據(jù)參考。起飛前進(jìn)行GPS接收機(jī)的初始化測(cè)量，采用GB/T 18314-2001中規(guī)定的GPS靜態(tài)定位測(cè)量方法，其間，應(yīng)嚴(yán)格防止各種原因遮擋機(jī)載GPS天線造成的GPS信號(hào)失鎖。記錄好GPS接收機(jī)的初始化時(shí)間以及靜態(tài)觀測(cè)起止時(shí)間。
航攝飛行作業(yè)中采用GB/T 15661對(duì)飛行和攝影質(zhì)量的要求確保GPS接收機(jī)正常工作，并按GPS輔助航攝飛行記錄單對(duì)地試、前試、每條測(cè)線以及后試對(duì)應(yīng)的首末MARK號(hào)碼以及航片數(shù)做好記錄。在航行過(guò)程中，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行，根據(jù)精度控制的相關(guān)理論要求，同一加密分區(qū)構(gòu)架航線與首末測(cè)圖航線不能斷開飛行，但是為保證飛行效率，飛行過(guò)程中可以靈活調(diào)節(jié)測(cè)圖航線與控制航線的飛行順序；為了保證攝影以及數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，航行過(guò)程中對(duì)設(shè)備的操作以及飛行方式要充分掌握好，飛機(jī)出航線后轉(zhuǎn)彎坡度不要太大以免造成對(duì)GPS天線的遮擋而導(dǎo)致GPS信號(hào)失鎖，影響GPS數(shù)據(jù)采集。航攝飛行結(jié)束落地不動(dòng)后，進(jìn)行GPS靜態(tài)觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間10分鐘左右。飛行結(jié)束后及時(shí)下載數(shù)據(jù)做GPS數(shù)據(jù)檢核及預(yù)處理，檢查機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)記錄的完備性，并備份數(shù)據(jù)。關(guān)于航攝飛行漏洞的補(bǔ)攝，尤其要注意的就是在敷設(shè)構(gòu)架航線的測(cè)區(qū)，補(bǔ)攝航線兩端必須超出構(gòu)架航線外至少一條基線。
2 像片外方位元素的獲取及樣區(qū)加密精度驗(yàn)證
GPS輔助空中三角測(cè)量依然遵循傳統(tǒng)的空三加密工序，從投影中心與機(jī)載GPS天線相位中心幾何關(guān)系出發(fā)，將差分GPS獲取的攝站點(diǎn)坐標(biāo)，作為帶權(quán)觀測(cè)值引入自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差中進(jìn)行GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)與攝影測(cè)量觀測(cè)值的聯(lián)合平差，采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型和算法整體解算像片的外方位元素和加密點(diǎn)坐標(biāo)，但是具有GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差功能的攝影測(cè)量加密軟件WuCAPS極大的簡(jiǎn)化了操作流程。WuCAPS是在Windows環(huán)境下，用面向?qū)ο蟮腣isual C++和Fortran語(yǔ)言開發(fā)的一個(gè)用于攝影測(cè)量與遙感高精度點(diǎn)位測(cè)定軟件包，它以共線條件方程為核心，融合當(dāng)代基于統(tǒng)計(jì)理論的誤差隨機(jī)模型和理論上最為嚴(yán)密的自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差函數(shù)模型于一體，以程序?qū)崿F(xiàn)了光束法區(qū)域網(wǎng)平差一整套算法。目前，該系統(tǒng)正在測(cè)繪生產(chǎn)單位、科研部門、和學(xué)校教學(xué)中廣泛使用。
為了測(cè)定GPS輔助空中三角測(cè)量航攝成果的精度，該研究者在樣區(qū)內(nèi)布設(shè)了布設(shè)30個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（點(diǎn)位分布如圖五所示）。所有點(diǎn)都采用GPS靜態(tài)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，得到WGS84下的大地坐標(biāo)及其橢球高，并轉(zhuǎn)換到西安80坐標(biāo)系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)下的坐標(biāo)。利用WuCAPS軟件進(jìn)行帶四角高程控制的GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差得到樣區(qū)全部像片的外方位元素和加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。利用30個(gè)檢測(cè)點(diǎn)評(píng)定的加密成果精度如表1，由表1顯示來(lái)，檢查點(diǎn)精度滿足GB/T 13990-1992《1：5000、1：10000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》成圖精度要求，1：5000航測(cè)成圖，檢查點(diǎn)不符值：平面
3 結(jié)語(yǔ)
總之，GPS輔助空中三角測(cè)量可以大量減少地面控制點(diǎn)，而且?guī)У孛婵刂频腉PS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差精度能夠滿足1：5000地形圖生產(chǎn)。無(wú)論平地區(qū)域還是丘陵地、山地區(qū)域，采用GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差，精度達(dá)能到自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差的精度。
GPS輔助空中三角測(cè)量已經(jīng)成為一種極為實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的攝影測(cè)量加密方法，其在測(cè)繪生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸改變了航空攝影測(cè)量一貫遵循的“航空攝影―外業(yè)控制聯(lián)測(cè)―內(nèi)業(yè)測(cè)圖”的長(zhǎng)周期作業(yè)模式。它在縮短航測(cè)成圖周期、節(jié)省外業(yè)控制工作量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面已經(jīng)創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
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