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航空摄影测量资料

发布时间:2015-12-12 14:16   作者:湖北省测绘地理信息

湖北省测绘地理信息网航空摄影测量【aerial photogrammetry】是指在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片,结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤,绘制出地形图的作业。 
 
  航空摄影测量单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换,立体测图的基本原理是投影过程的几何反转。航空摄影测量的作业分外业和内业。外业包括:①像片控制点联测,像片控制点一般是航摄前在地面上布设的标志点,也可选用像片上明显地物点(如道路交叉点等),用测角交会、测距导线、等外水准、高程导线等普通测量方法测定其平面坐标和高程。②像片调绘,在像片上通过判读,用规定的地形图符号绘注地物、地貌等要素;测绘没有影像的和新增的重要地物;注记通过调查所得的地名等。③综合法测图,在单张像片或像片图上用平板仪测绘等高线。内业包括:①加密测图控制点,以像片控制点为基础,一般用空中三角测量方法,推求测图需要的控制点、检查其平面坐标和高程。②测制地形原图。 
 
 
  湖北省测绘地理信息网测图的方法主要有综合法、全能法、分工法(微分法)。综合法是摄影测量与平板仪结合测图方法,属单张像片测图,根据纠正后的航摄像片,确定地面点的平面位置,用平板仪测地面点高程和等高线。适用于平坦地区的大比例尺测图。全能法是置立体像对于立体测图仪内,构成缩小的地面几何模型,在立体模型上测地面点的平面位置、高程和等高线,获得地形图的方法,主要适用于山地。分工法是按照平面和高程分求的原则进行测图的方法,在立体测图仪器上测定地面点高程和测绘等高线,地面点平面位置确定与综合法相同,适用丘陵地区。 
 
 
  航空摄影测量是一种高技术含量的遥感测绘方法。当一个地区或测区面积很大时,传统的地面测绘手段就不能适应测绘行业的时间性,这时候,就必须利用航空摄影机在空中摄取地面的影像,通过外业判读,在内业建立地面模型,再通过计算机用绘图软件在模型上测量,直接获得数字地形图。由于其成图速度快,精度高而均匀,不受气候及季节的限制等优点,特别适合于城市密集地区的大面积成图,是我们今后数字测图的一个重要方向。数字影像产品除了为“数字城市”提供城市空间数据以外,还是进行天气预报、海洋预报、环境预报、灾害监测、资源调查、土地利用、城市规划、作物估产、国土普查、铁路选线、水库及港口选址、荒漠化监测、环境保护、气候变化、国防等工作的重要助手。 
 
 
  航空摄影测量一直是我国基本地图成图的主要方式,但由于专业计算机软件开发工作和航测辅助手段现对滞后,限制了航测技术的应用和开发。为了解决这一内外行业之间的矛盾,引入了先进的航测数字成像系统以及德国的LMU(测量仪)和DGPS(差分GPDS)技术辅助航空摄影测量的方法。这两种先进技术的结合应用,能最合理地确定航线略图及航迹点设计坐标;可保证合理准确地设计航片重叠度,大大减少了航片浪费,而能够统一航片编号,便于保管查询和不同时间段影像比较,从而保证了工程的高效率、高质量。 
 
 
  湖北省测绘地理信息网航空摄影测量具有全数字化摄影测量,数字摄影测量和解析摄影测量技术,能够承担航空摄影测量,地面摄影测量,非地形摄影测量,如近景摄影测量的内外任务,直接为CAD和GIS提供数据并可提供数字线划地图(DLG)。 
 
 
  近年来随着卫星科技的发展,使得卫星影像亦成为摄影测量像片的另一重要来源,遥感测绘技术得到广泛应用。 
 
 
  
 
航空摄影测量的相关概念
  1.航空摄影 Aerial photography 
 
  a.航空摄影机 Aerial camera 
 
 
  Leica: RC10, RC30 
 
 
  Zeiss: RMK, LMK 
 
 
  b.航摄仪焦距 Focal length 
 
 
  窄角: 300 mm 
 
 
  常角: 210 mm 
 
 
  宽角: 153 mm 
 
 
  特宽角: 70 -- 100 mm 
 
 
  c.像幅 Format 180mm*180mm 
 
 
  230mm*230mm 
 
 
  d.像片倾斜角 Photo tilts and rotates angle 
 
 
  航向和旁向倾角: < 3--5度 
 
 
  航偏角: < 15度 
 
 
  e.像片重叠度 Photo overlap 
 
 
  航向: >= 60 % 
 
 
  旁向: >= 30 % 
 
 
  f.摄影比例尺 Photo scale 
 
 
  M图:M像 = 5倍左右 
 
 
  2.外业控制测量与调绘 Field control survey and Identification 
 
  a.控制点布设 Control planning 
 
 
  平面控制点一般 ,高程控制点则根据精度要求按基线数敷设高程导线. 
 
 
  b.地面标志布设 Ground mark arrangement 
 
 
  对于高精度的测绘项目,在航空摄影前应在计划的平面控制点位置布设特定形状的标志. 
 
 
  c.控制点联测 Control surveying 
 
 
  一般 ,控制点实测可用全站仪,激光测距仪,GPS全球定位系统等仪器进行. 
 
 
  d.野外调绘 Field Identification 
 
 
  外业调绘系指利用航摄像片,放大像片或地形原图,实地辨认并绘注植被边界,电力线,通讯线,以及道路,居民地,水系的名称等. 
 
 
  3.解析空中三角测量 Analytical aerial triangulation 
 
  a.刺点 Point marking 
 
 
  在涤纶像片上利用精密刺点仪,将选定的内业加密点刺出并编号标注. 
 
 
  b.立体观测 Stereo observation 
 
 
  在精密立体坐标量测仪或解析测图仪上,立体量测加密点及框标在左右像片上的坐标. 
 
 
  当作业人员通过观测系统使左右眼分别观察左片和右片,则可看到重建的立体光学模型。其他建立立体视觉的方法,包括: 
 
 
  互补色法 (Complement color); 
 
 
  偏振光立体眼镜(Polarized stereo eyeglasses and emitter)法; 
 
 
  液晶立体眼镜(liquid crystal eyeglasses and emitter)法等。 
 
 
  c.内定向 Internal orientation 
 
 
  内定向是指根据量测的像片四角框标坐标和相应的摄影机检定植,恢复像片与摄影机的相关位置,即确定像点在像框标坐标系中的坐标. 
 
 
  d.相对定向 Relative orientation 
 
 
  相对定向的含义是,恢复摄影瞬间立体像对内左右像片之间的相对空间方位. 确定两个像片的相对空间方位需要5个参数. 
 
 
  相对定向的数学关系通常用同名光线共面条件表示,即左右摄影中心至地面点的两条光线共面.相对定向一般 
 
 
  ,右片相对左片的五个参数通常以基线分量 Bx, By 和右片的旋转角 ,W,K表示. 相对 
 
 
  定向方程式为非线性函数,需要将其线性化. 相对定向至少需量测6个定向点,利用最小二乘法平差解算. 
 
 
  d.绝对定向 Absolute orientation 
 
 
  绝对定向也称大地定向,是指确定立体模型或由多个立体模型构成的区域的绝对方位,也就是确定立体模型或区域相对地面的关系. 
 
 
  绝对定向参数为7个. 
 
 
  e.区域平差 Block adjustment or Block aero- triangulation 
 
 
  区域平差也称区域空中三角测量,俗称电算加密,是对整个区域网进行绝对定向和误差配赋.区域平差目前一般 
 
 
  .独立模型法是以单个立体模型为单元;而光线束法则以单张像片为单元。 
 
 
  g.联合平差 Simultaneous adjustment 
 
 
  联合平差是指,摄影测量数据与非摄影测量数据的整体联立解算。联合平差也称,带辅助数据的解析空中三角测量。辅助数据系指大地测量观测数据,例如地面距离、水平角、方位角,像片外方位元素,湖面点等高等条件。目前,联合平差主要是指,摄影测量数据与机载GPS 
 
 
  精确定位数据的同时整体解算。这是解析空中三角测量的一项重要进展,可以实现少地控或无地控空中三角测量。 
 
 
  h.加密成果 Triangulation results 
 
 
  解析空中三角测量的成果,包括所有加密点的三维坐标和像片的外方位元素。每张像片外方位元素有6个,包括像片对应的摄影中心坐标和三个绝对角元素。 
 
 
  4. 数据采集―测图 Data collection―Mapping 
 
  a.内定向 Inner orientation 
 
 
  在立体测图仪上的内定向, 是通过严格的装片来实现的,即使用对点器―一种精巧的放大镜, 
 
 
  分别地将涤纶像片上的框标精确对准承片盘上的相应框标. 从而就实现了恢复像片内方位元素. 对于解析测图仪, 
 
 
  则只需将像片的基线大致平行于仪器的X轴. 像片的内定向,是通过精确量测像片的四角框标, 利用严密的解析公式计算求解, 
 
 
  同时进行像片的变形改正. 
 
 
  b.相对定向 Relative orientation 
 
 
  对于模拟型立体测图仪, 包括机助测图系统, 立体像片对的相对定向, 是通过左右像片车架的空间运动来实现的, 
 
 
  以便消除立体模型内各点的上下视差, 从而实现恢复立体像对左右片在摄影瞬间的相对空间方位.解析测图仪的相对定向, 
 
 
  与解析空中三角测量的相对定向算法相同, 而且可以利用加密成果中的像片外方位元素直接进行安置, 可以加快相对定向的速度. 
 
 
  c.绝对定向 Absolute orientation 
 
 
  传统的模拟立体测图仪绝对定向, 通常分成高程置平和平面对点两个步骤来完成的. 立体模型的绝对定向, 
 
 
  通常需要6个已知平高定向点, 至少应有4个平高点.解析测图仪和机助测图系统, 立体模型的绝对定向, 是按三维正形变换算法, 
 
 
  利用最小二乘法进行平差解算的. 
 
 
  d.地物采集 Feature collection 
 
 
  作业人员在完成立体模型的绝对定向后, 需经专职质量检查人员联机检查, 确认精度符合要求后, 方可进行地物采集. 
 
 
  应参照外业调绘片,在立体模型上仔细辨认,分类进行测绘. 对于数字化测图, 
 
 
  应按统一的地物编码系统分类进行采集,并且分层进行存储. 同时采集的数据还应加上地物属性, 以方便于同 GIS 建立接口. 
 
 
  为了便于在采集和编辑中明显地区分不同的地物, 各种现状地物通常赋予相应的颜色. 
 
 
  e.地貌采集 Capture of topographic data 
 
 
  湖北省测绘地理信息网在传统的模拟测图中,包括机助测图中,地貌采集是由等高线描绘和注记高程点两个部分组成的。等高线的基本等高距,应按规范根据成图比例尺、地形类别及用图需要选定;计曲线则取基本等高距,即首的5的倍数。 
 
 
  高程注记点,一般选在明显地物点和地形点上,依据地形类别及地物点和地形点的多少,其密度规范规图上每10cm 
 
 
  10cm为5―20个点。 
 
 
  在解析测图仪上,地貌测绘可以有多种选择方式,除按等高线和高程注记点外,还可采用按程序控制的矩形格网或断面方式采集地形点。 
 
 
  5.原图编辑 Editing of original map 
 
  地形原图编辑包括,对原图中地物地貌表示不合理之处的处理,相邻图幅的接边处理,以及道路、河流、街道等名称的注记。 
 
 
  6.原图清绘 Map drafting 
 
  在传统的模拟测图中,原图清绘的主要任务是在铅笔稿原图上进行清理着色,或者在聚脂薄膜上刻绘。对于数字化测图,在经过图形编辑和审校后,可直接利用高精度绘图机绘制线划地形图,还可用磁介质提供数字地形图产品。 
 
 
  7.外业补测、补调 Field additional identification and survey 
 
  湖北省测绘地理信息网对于航摄漏洞,像片在摄影时被烟云遮盖或地物为阴影所遮挡部分,以及城镇大比例尺测图中量注屋檐等,均须实地进行补充调绘和地面测绘。在这种情况下,尚需进行二次编辑。 
 
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