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關(guān)鍵詞:航空攝影 測(cè)量 影像定向 解析
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,空間定位技術(shù)、傳感器技術(shù)等都被應(yīng)用到了航空攝影測(cè)量中,我國(guó)的航空攝影測(cè)量技術(shù)也獲得了很大的發(fā)展,已經(jīng)從二維過(guò)渡到三維了,屬于一門(mén)綜合性的科學(xué)技術(shù),是人們了解和獲取自己生存空間信息的關(guān)鍵技術(shù)。航空攝影是通過(guò)遙感影像來(lái)對(duì)自己所要進(jìn)行攝影測(cè)量對(duì)象的定位,以起到準(zhǔn)確識(shí)別航空攝影測(cè)量對(duì)象的目的。
一、我國(guó)航空攝影測(cè)量模式的現(xiàn)狀
現(xiàn)階段,我國(guó)的航空攝影測(cè)量主要包括三種模式:GPS航空攝影測(cè)量、常規(guī)航空攝影測(cè)量以及DGPS/MU航空攝影測(cè)量,其作業(yè)流程如圖一所示:
(a)常規(guī)航空攝影測(cè)量 (b)GPS航空攝影測(cè)量 (c)DGPS/MU航空攝影測(cè)量
圖一 我國(guó)航空攝影測(cè)量模式的作業(yè)流程圖
從圖一中我們發(fā)現(xiàn),我國(guó)航空攝影測(cè)量模式主要是通過(guò)獲取和定位航空影像的方式進(jìn)行區(qū)別。使用常規(guī)航空攝影測(cè)量方法時(shí),需要在地面設(shè)置大量的控制點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)對(duì)攝影測(cè)量對(duì)象的準(zhǔn)確定位,從而實(shí)現(xiàn)航空攝影測(cè)量的目的;GPS航空攝影測(cè)量是通過(guò)GPS定位技術(shù)來(lái)對(duì)航空攝影測(cè)量對(duì)象準(zhǔn)確的定位,以獲取加密后的影像資料;DGPS/MU航空攝影測(cè)量是通過(guò)影像中存在的外位元素,來(lái)順利進(jìn)行空中的拍攝,實(shí)現(xiàn)航空攝影測(cè)量的目的。
二、航空攝影測(cè)量作業(yè)的注意事項(xiàng)
1.航空攝影
隨著我國(guó)航空攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)于獲取影像的質(zhì)量提出了更高的要求,不僅需要在航空攝影器材中安裝控制系統(tǒng),而且還需要將攝影器材與定位系統(tǒng)連接在一起,特別是在GPS航空攝影測(cè)量中,更得將航空攝影器材和GPS定位技術(shù)進(jìn)行固定的連接,以保證拍攝的順利進(jìn)行。如果使用DGPS/MU航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行拍攝的話,就需要將POS系統(tǒng)安裝在攝影器材中,以保證獲取影像的質(zhì)量。
2.地面控制
在對(duì)航空攝影測(cè)量進(jìn)行加密處理時(shí),是通過(guò)光束法區(qū)域網(wǎng)平差來(lái)實(shí)現(xiàn)的,但是不同的航空攝影測(cè)量模式有不同的地面控制方案存在,都是針對(duì)各個(gè)航空攝影測(cè)量模式的特點(diǎn)制定的,以保證各航空攝影測(cè)量模式的順利實(shí)施,確保獲取影像的質(zhì)量。
3.內(nèi)業(yè)測(cè)量
在航空攝影測(cè)量模式在獲取了外方位元素之后,且外方位元素的準(zhǔn)確性得到了保證,就可以將外方位元素作為依據(jù)來(lái)建立與影像有關(guān)的立體模型,并通過(guò)匹配技術(shù)將立體模型與影像進(jìn)行匹配和識(shí)別,從而完成立體模型中地形特點(diǎn)和地面建筑物的繪制和測(cè)量。但是在我國(guó)現(xiàn)有的4D產(chǎn)品中,都是按照固定的作業(yè)流程開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng)的,例如單片內(nèi)定向—與影像匹配進(jìn)行定位—單模型絕對(duì)定向—立體模型測(cè)繪。但是在DGPS/MU航空攝影測(cè)量的使用過(guò)程中,卻需要使用到POS系統(tǒng)的定向參數(shù),以保證模型恢復(fù)的順利進(jìn)行。
三、航空攝影測(cè)量影像定向的試驗(yàn)和結(jié)果分析
在航空攝影測(cè)量過(guò)程中存在著兩種幾何定位的形式:一種是攝影測(cè)量加密,是將影像中的坐標(biāo)和地面設(shè)置的控制點(diǎn)等與獲取的外方位元素通過(guò)光束法區(qū)域網(wǎng)平差獲取精確性高的定向參數(shù)和空間坐標(biāo),為航空攝影測(cè)量影像的定向提供便利。
1.試驗(yàn)概述
本次試驗(yàn)中需要對(duì)4個(gè)地區(qū)進(jìn)行航空攝影測(cè)量影像的拍攝,以保證試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性,所獲得的影像資料都需要掃描成數(shù)字影像,在POS輔助光速法區(qū)域網(wǎng)平差程序的幫助下,來(lái)對(duì)4個(gè)地區(qū)的影像資料進(jìn)行對(duì)比,從而得出地面設(shè)置控制點(diǎn)的平面坐標(biāo),通過(guò)WuCAPS模型來(lái)對(duì)航空攝影測(cè)量影像的定向進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以將測(cè)量誤差控制在±6.0 范圍內(nèi),然后在使用POS系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)和處理,最后得出的影像的外方位元素就是POS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量之后得出的航空攝影測(cè)量影像所具備的外方位元素。
2.影像所具備的外方位元素的精確度
一般情況下,都是使用常規(guī)的光束法區(qū)域網(wǎng)平差來(lái)統(tǒng)計(jì)影像所具備的外方位元素的精確度,在影像中,通過(guò)光束法區(qū)域網(wǎng)平差來(lái)計(jì)算出6個(gè)外方位元素,在根據(jù)理論推斷出它們的精確性,然后再使用POS系統(tǒng)來(lái)核對(duì)外方位元素的精確度。
3.對(duì)地目標(biāo)的直接定位的精度
目前,我國(guó)現(xiàn)有的4D產(chǎn)品中,大多數(shù)都是通過(guò)攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差來(lái)對(duì)模型中的定向點(diǎn)進(jìn)行加密,不用再依靠外方位元素來(lái)進(jìn)行立體模型的恢復(fù)了,因此我國(guó)還沒(méi)有針對(duì)外方位元素精度的規(guī)章制度存在。通常情況下,只要某個(gè)單個(gè)模型中設(shè)置了符合要求的加密點(diǎn)之后。就可以對(duì)這個(gè)單個(gè)模型進(jìn)行幾何模型的建立,從而獲取需要的三維空間信息。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,計(jì)算機(jī)在我國(guó)航空攝影測(cè)量影像定向中的使用越來(lái)越廣泛,且與地面控制點(diǎn)之間的聯(lián)系越來(lái)越不緊密,這就給我國(guó)的航空攝影測(cè)量降低了難度,常規(guī)攝影測(cè)量是我國(guó)航空攝影測(cè)量中發(fā)展較為成熟的一種技術(shù),是目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù);GPS航空攝影測(cè)量操作簡(jiǎn)單,且經(jīng)濟(jì)性高,DGPS/MU航空攝影測(cè)量是我國(guó)航空攝影測(cè)量未來(lái)發(fā)展的方向。
參考文獻(xiàn)
[1]范業(yè)穩(wěn).基于DMC的航空攝影測(cè)量誤差分析和質(zhì)量控制方法研究[D].武漢大學(xué),2011.
[2]趙俊羽.GPS輔助空中三角測(cè)量在大比例尺航空攝影測(cè)量中的實(shí)驗(yàn)研究[D].昆明理工大學(xué),2010.
[3]劉碩.基于POS系統(tǒng)的航空攝影測(cè)量試驗(yàn)研究[D].昆明理工大學(xué),2010.
【關(guān)鍵詞】 航空攝影測(cè)量 數(shù)據(jù)采集 精確度
在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集技術(shù),不斷發(fā)展的過(guò)程中,逐漸進(jìn)入數(shù)字測(cè)量時(shí)代,對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行了全面的優(yōu)化和顛覆。其實(shí),航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,主要是利用飛機(jī)航攝儀器對(duì)地面連續(xù)攝取像片,結(jié)合地面控制點(diǎn)測(cè)量、調(diào)繪和立體測(cè)繪等步驟,繪制出地形圖的作業(yè),從而有效的提升了相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,對(duì)其工作效率也有著顯著的提升,其工作量也有著一定程度上的降低。因此,本文對(duì)航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的一些相關(guān)內(nèi)容,進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述,以此提升了航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。
一、航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集分析
航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,對(duì)航空攝影的質(zhì)量是有著一定程度上的要求,其要求主要為:航空攝影所獲取的影像和信息,是航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的重要參考依據(jù)。其質(zhì)量與航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度有著直接聯(lián)系。其實(shí),在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,影像構(gòu)成的質(zhì)量,幾何圖像的質(zhì)量,表觀質(zhì)量等方面,都是影響航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的重要因素。但是,在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):
(1)影像的傾斜角。在航空攝影測(cè)量的過(guò)程中,其影像是存在一定的傾斜角的,一般情況下,其傾斜角為3°,主要是由影像邊緣的水準(zhǔn)器影像中氣泡多處的位置,對(duì)其傾斜角進(jìn)行全面的判斷。同時(shí),在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,無(wú)水準(zhǔn)器所記錄的影響,若是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何的質(zhì)量問(wèn)題,那么可以在圖像上選擇相對(duì)明顯的標(biāo)志,并且利用攝影測(cè)量的方式,進(jìn)行全面的抽查,這樣可以避免其數(shù)據(jù)存在一定程度上的誤差,保證了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。
(2)航攝比例與航高。在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,由于其影像具有一定的傾斜角,其地形相對(duì)較為復(fù)雜、較為起伏,其比例也就會(huì)相對(duì)較為復(fù)雜,并且所指的位置也是一個(gè)相近的概念。同時(shí),在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,主要是利用地體比例尺的形式,將影像上的一線段l與地面上相應(yīng)線段L的水平距離之間的比稱為航攝比例尺:,其中H為相對(duì)測(cè)區(qū)平均水面航高;f為航攝機(jī)主體焦距。
另外,在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,其航攝的比例并不是隨意而定的,主要是根據(jù)測(cè)圖的比例,大致與比例尺是一致的。同時(shí),在制定航攝飛行計(jì)劃的過(guò)中,選定航攝機(jī)和航攝比例以后,主要根據(jù)上述公式,確定航高的位置H。但是,在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,按照相應(yīng)之前確定好的航高進(jìn)行飛行,也會(huì)存在著一定程度上從差異。因此,應(yīng)當(dāng)對(duì)其差異,進(jìn)行全面的控制,一般情況不得小于5%,航高的偏差不能大于50m左右。
二、航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)度分析
(1)在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,要想提升其精準(zhǔn)度,并且達(dá)到我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),就要對(duì)每一個(gè)航攝拍攝過(guò)程的精準(zhǔn)度,進(jìn)行全面的提升,這樣主要體現(xiàn)在該項(xiàng)工作展開(kāi)的細(xì)化程度。同時(shí),在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,對(duì)其相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建相應(yīng)的模型,對(duì)其模型進(jìn)行全面的測(cè)量,保證兩者的數(shù)據(jù)處于一致的狀態(tài),這樣才能在最大程度上保證了航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度,避免出現(xiàn)一定的誤差。
(2)應(yīng)當(dāng)在映像上添加密點(diǎn)的數(shù)量,但是在添加的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)影像位置上的相關(guān)要求,其要求主要分為以下幾點(diǎn):第一,在每個(gè)位置上應(yīng)當(dāng)設(shè)置6個(gè)定向點(diǎn),若是情況相對(duì)較為特殊的話,可以設(shè)置4個(gè)定向點(diǎn);第二,加密點(diǎn)的位置應(yīng)當(dāng)在過(guò)主點(diǎn)方位線,同時(shí)航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,其偏離過(guò)主點(diǎn)的垂直與方位線不能大于1cm。在選點(diǎn)相對(duì)困難的時(shí)候,其點(diǎn)位不能小于1.5cm,距離方位線應(yīng)當(dāng)不能低于3.5cm,這樣才能在最大程度上保證航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度。
(3)在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,會(huì)存在著一定的限差,主要為:標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)上上下下視差主要為0.005mm,檢查點(diǎn)的視差為0.008mm;同時(shí),在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,內(nèi)定殘余的誤差主要的分為平面、高程等兩個(gè)方面,其中平面應(yīng)當(dāng)在0.41mm左右,高程應(yīng)當(dāng)在0.68m左右。但是,絕對(duì)定向的平面不能低于0.3mm,若是情況相對(duì)較為特殊的情況下也不能低于0.4mm。另外,在航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中, 也應(yīng)當(dāng)對(duì)所測(cè)繪地貌、地物等方面,進(jìn)行全面的檢查,并且在影像上,進(jìn)行全面的標(biāo)注,避免發(fā)生遺漏的現(xiàn)象,這樣才能在最大程度上保證航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,本文對(duì)航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集以及精準(zhǔn)度等方面的一些相關(guān)內(nèi)容,進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述,通過(guò)各個(gè)方面可以看出,航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集具有一定的先進(jìn)性,為我國(guó)測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展,提供了重要的參考信息。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]孫富余,郝飛,邢文靜. 航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集及精度分析[J]. 人民長(zhǎng)江,2015,10: 30-31+35.
[2]范業(yè)穩(wěn). 基于DMC的航空攝影測(cè)量誤差分析和|量控制方法研究[D].武漢大學(xué),2011.
[3]杜學(xué)飛. 模型機(jī)航空近景攝影測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院 (武漢巖土力學(xué)研究所),2014.
關(guān)鍵詞:POS系統(tǒng);航空攝影測(cè)量;應(yīng)用
Abstract: GPS supplemental aerial photogrammetry technology can greatly reduce the ground the number of control points, shorten the mapping cycle and reduce the cost. This article analyses GPS in the measurement of the aerial photography application.
Keywords: POS system; Aerial photography measurement; application
中圖分類號(hào):J403文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
基于GPS 導(dǎo)航定位技術(shù)的航空攝影輔助空三測(cè)量技術(shù),是利用GPS手段只需少量的地面控制點(diǎn)就能內(nèi)業(yè)成圖的一種新的測(cè)量方法。該技術(shù)可以極大地減少地面控制點(diǎn)的數(shù)目,縮短成圖周期,降低成本。
1 常規(guī)空中的三角測(cè)量
空中三角測(cè)量是航空攝影測(cè)量室內(nèi)加密的典型方法。空中三角測(cè)量按加密區(qū)域分為單航帶法和區(qū)域網(wǎng)法;按加密方法可分為航帶模型法、獨(dú)立模型法和光束法。以光束法為例,光束法以每張像片所建立的光線束為平差單元,所以像點(diǎn)的像空間直角坐標(biāo)z,Y,-f為光束法空中三角測(cè)量的觀測(cè)值。整體平差要求:
①各投影光束中各同名光線相交于一點(diǎn);
②控制點(diǎn)的同名光線的交點(diǎn)應(yīng)與地面點(diǎn)重合。
共線條件方程:
是光束法平差的理論基礎(chǔ)。
上式中x3,y3,z3,是攝站點(diǎn)在地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系G—XYZ中的坐標(biāo)。x,y,z是加密點(diǎn)或地面控制點(diǎn)在G—XYZ坐標(biāo)系的坐標(biāo)。x,Y,-f是像點(diǎn)的像空間直角坐標(biāo)。a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,C2,C3是三個(gè)外方位元素φ,ω,k的函數(shù)。像點(diǎn)坐標(biāo)可以從像片上量測(cè)得到,因而從上式可知,光束法空中三角測(cè)量的待求值有兩組,一組是每張像片的六個(gè)外方位元素(用t表示),另一組是加密點(diǎn)的地面攝測(cè)坐標(biāo)值(用x表示)。其誤差方程形式如下:
方程形式為:
解求法方程式時(shí),可消去一組未知數(shù),解求另一組未知數(shù)。常規(guī)的方法是消去像片外方位元素這一組,直接解求加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)值。
2 GPS用于空中三角測(cè)量的可行性
從以上三式中可以得知,方程中含有像片的六個(gè)外方位元素,GPS用于空中三角測(cè)量的實(shí)質(zhì)在于利用機(jī)載GPS測(cè)定的天線相位中心位置間接地確定攝站坐標(biāo)(亦即外方位直線元素)。GPS用于空中三角測(cè)量需要機(jī)載GPS天線相位中心位置達(dá)到什么樣的精度呢?計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果表明,GPS攝影機(jī)位置的坐標(biāo)在區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差中十分有效,使具中等精度的GPS能滿足航攝測(cè)圖的規(guī)范要求(見(jiàn)下表)。
上表所要求的GPS定位精度是完全可以達(dá)到的,而且由于GPS確定的每個(gè)攝站位置均相當(dāng)于一個(gè)控制點(diǎn),因而可以減少地面控制至最低限度,直至完全取消地面控制。由于攝站坐標(biāo)的加入,大大增強(qiáng)了圖形強(qiáng)度,使空中三角測(cè)量加密的精度有所提高。
3 應(yīng)用實(shí)例及結(jié)果分析
3.1 工程基本情況
某航測(cè)工程有9個(gè)架次的飛行,測(cè)區(qū)面積約為28.2km2。采用運(yùn)-5型飛機(jī)作為航攝飛行平臺(tái),航攝儀采取雙拼相機(jī)的方式以獲取更大的單幅影像覆蓋面積,航攝儀上安置了一臺(tái)Trimble5700型GPS接收機(jī),用來(lái)記錄相機(jī)曝光時(shí)刻的時(shí)間,同時(shí)還安裝有電動(dòng)數(shù)字羅盤(pán)用來(lái)控制飛行旋偏角。地面布設(shè)了一個(gè)GPS基準(zhǔn)站(點(diǎn)號(hào)為jz01),其坐標(biāo)由某測(cè)繪局提供,飛行軌跡以及基準(zhǔn)站位置情況見(jiàn)圖1所示,飛行剖面圖見(jiàn)圖2。
整個(gè)飛行作業(yè)從早上8點(diǎn)20分開(kāi)始至中午12點(diǎn)20結(jié)束,其中純飛行時(shí)段從8點(diǎn)55分開(kāi)始至中午12點(diǎn)結(jié)束,共計(jì)進(jìn)行3h。分別按照1∶1000和1∶2000攝影比例尺進(jìn)行了飛行,其中1∶1000飛行10條航線,1∶2000飛行了4 條航線,航向重疊度約為65%,旁向重疊度約為35%。飛行期間,單臺(tái)相機(jī)共曝光578次。地面基站GPS提前開(kāi)機(jī)近半小時(shí)進(jìn)行初始化,機(jī)載GPS在起飛前10min開(kāi)始觀測(cè),數(shù)據(jù)采樣率為0.2s,共計(jì)觀測(cè)約3h,從圖3中可以看出飛行過(guò)程中有少部分衛(wèi)星出現(xiàn)了中斷比較嚴(yán)重現(xiàn)象,比如1、6、25、29號(hào)衛(wèi)星,大部分時(shí)段還是有相當(dāng)數(shù)量的衛(wèi)星可用,因而GPS數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量不錯(cuò)。從圖4可以看出整個(gè)飛行階段衛(wèi)星的DOP值都小于4,而且絕大部分飛行時(shí)段衛(wèi)星的DOP值都在3以下,最大值為3.8,這說(shuō)明觀測(cè)期間衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度相對(duì)不錯(cuò)。
3.2 航測(cè)內(nèi)業(yè)處理流程
內(nèi)業(yè)具體處理流程為:①原始影像航攝漏洞檢查(主要檢查航攝空白區(qū)用以判斷是否進(jìn)行航攝補(bǔ)拍);②影像畸變糾正處理(消除影像的畸變差和主點(diǎn)偏移量);③影像勻光勻色處理(消除成像條件對(duì)數(shù)字影像的各類影響);④雙拼虛擬影像生成(主要包括糾正為水平影像、影像子像元相關(guān)、速成小空三、虛擬影像生成等);⑤攝站坐標(biāo)的解算(應(yīng)用雙差或PPP 方法進(jìn)行解算);⑥GPS輔助空三;7)DEM、DLG等的制作。其中在GPS輔助空中三角測(cè)量過(guò)程中需要攝站GPS坐標(biāo)的支持,能否解算出精度相對(duì)比較高的機(jī)載GPS數(shù)據(jù)是GPS輔助空中三角測(cè)量能否取得預(yù)期結(jié)果的決定性因素。
3.3 PPP處理結(jié)果質(zhì)量分析
在PPP方法中,通常使用觀測(cè)值的驗(yàn)后殘差及由殘差所計(jì)算的RMS值的大小來(lái)評(píng)價(jià)參數(shù)估計(jì)的內(nèi)符合精度或模型精度。驗(yàn)后殘差越小,其對(duì)應(yīng)的RMS值越小,其理論上的定位精度越高。圖5給出了每個(gè)歷元根據(jù)驗(yàn)后殘差計(jì)算得到的三維RMS 值。從圖中可以看出絕大多數(shù)歷元的驗(yàn)后三維RMS 值都在2cm以內(nèi),最大值為2.1cm,最小值為0.2cm,由此可以說(shuō)明PPP在動(dòng)態(tài)定位中的理論精度可以達(dá)到幾個(gè)cm級(jí)的水平。
下面從靜態(tài)數(shù)據(jù)模擬動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的角度來(lái)進(jìn)一步探討PPP的理論定位精度。利用PPP將工程中所布的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)采用動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行解算,其解算結(jié)果中的每個(gè)歷元三維RMS值如圖6 所示(由于靜態(tài)觀測(cè)的數(shù)據(jù)量比較大,這里只截取了中間時(shí)段的歷元,所以其橫坐標(biāo)GPS 時(shí)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)與圖5不同)。圖中可以看出所有歷元的RMS值都小于1.2cm,同比之下比實(shí)際動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)解算的RMS 值要小,這是因?yàn)殪o態(tài)數(shù)據(jù)的質(zhì)量往往要比動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的質(zhì)量好,衛(wèi)星出現(xiàn)周跳的次數(shù)較少,而且多路徑誤差也小的多。
3.4 PPP同雙差解和已知坐標(biāo)的比較分析
首先通過(guò)Trip軟件對(duì)地面基站的數(shù)據(jù)采用靜態(tài)的方式進(jìn)行解算,用以保證兩種方法處理動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)歷元的一致性。然后分別應(yīng)用兩種方法對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其中PPP方法采用Trip軟件,雙差方法采用GrafNav7.60軟件。首先將PPP的處理結(jié)果同雙差的處理結(jié)果進(jìn)行差值計(jì)算,并轉(zhuǎn)化為N、E、U三個(gè)方向上的分量,然后將三個(gè)方向的互差數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,三個(gè)分量中還分別存在著一定的系統(tǒng)誤差,這種誤差可能主要是由兩種方法的模型差異造成的,部分可能來(lái)自于軌道誤差、衛(wèi)星鐘差以及對(duì)流層濕延遲的估計(jì)誤差等。因?yàn)檫@些因素在雙差模型中都被雙差過(guò)程消除掉了,而PPP采用非差模型,使用IGS提供的衛(wèi)星鐘差和軌道產(chǎn)品,盡管IGS分析中心提供的產(chǎn)品精度已經(jīng)很高,但是對(duì)于幾個(gè)小時(shí)的飛行數(shù)據(jù)處理,定位結(jié)果還是會(huì)受到二者的影響。事實(shí)上,這種比較方式不足以反映PPP的真實(shí)定位精度,不過(guò)由于目前航測(cè)中一般都應(yīng)用雙差方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位,盡管雙差解法也存在誤差,但是其精度是可以滿足航測(cè)規(guī)定要求的,所以將其作為檢驗(yàn)PPP精度的一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)。
相比之下,應(yīng)用基準(zhǔn)站靜態(tài)數(shù)據(jù)模擬動(dòng)態(tài)的方法更能體現(xiàn)PPP的實(shí)際動(dòng)態(tài)定位能力或潛在的定位精度,因?yàn)榛鶞?zhǔn)站的坐標(biāo)由四川省測(cè)繪局提供,具有比較高的精度,其參照價(jià)值也更大。其方法是應(yīng)用PPP采用動(dòng)態(tài)的解算方式來(lái)解算基準(zhǔn)站靜態(tài)觀測(cè)的數(shù)據(jù),將其解算結(jié)果與已知的坐標(biāo)進(jìn)行差值計(jì)算,并轉(zhuǎn)化為N、E、U方向上的分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。不過(guò)應(yīng)用這種模擬的方法得到的PPP定位精度顯然要比實(shí)際的動(dòng)態(tài)定位精度高,這是由于靜態(tài)數(shù)據(jù)的質(zhì)量往往都比動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)質(zhì)量好,而且對(duì)于某些參數(shù)的估計(jì)靜態(tài)數(shù)據(jù)要更準(zhǔn)確,比如對(duì)流層參數(shù)估計(jì)等。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上,高精度GPS動(dòng)態(tài)定位的GPS航空攝影測(cè)量技術(shù)已日趨成熟??梢源蠓秶茝V,而這一技術(shù)的推廣和應(yīng)用,“無(wú)疑會(huì)引出測(cè)繪業(yè)從技術(shù)手段到隊(duì)伍結(jié)構(gòu)的革命性變革”,從而產(chǎn)生重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn):
[1]袁修孝.GPS 輔助空中三角測(cè)量原理及應(yīng)用[M].測(cè)繪出版社,2001.
關(guān)鍵詞:航空攝影測(cè)量 技術(shù)數(shù)字化
中圖分類號(hào):D993.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1 數(shù)字航空攝影測(cè)量的最新進(jìn)展與應(yīng)用領(lǐng)域
自本世紀(jì)初數(shù)字航空相機(jī)問(wèn)世以來(lái),ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空攝 影 儀不斷涌現(xiàn),近幾年GPS技術(shù)、慣導(dǎo)技術(shù)、數(shù)碼掃描、激光掃描、雷達(dá)等高精端技術(shù)與航空攝影的緊密結(jié)合,形成了多種航空攝影新技術(shù),如GPS輔助航空攝影技術(shù)、IMLJ(POS)/DGPS輔助航空攝影技術(shù)、利用高解像率的CCD陣列取代膠片,獲取地面的地物地貌光譜數(shù)字信息的數(shù)字航攝儀、SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)、LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)等,也在推動(dòng)著數(shù)字航空攝影測(cè)量的發(fā)展。
數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)主要應(yīng)用于高效率的地圖數(shù)據(jù)更新、城市規(guī)劃服務(wù)和土地測(cè)量、GIS/LIS數(shù)據(jù)庫(kù)以及資源環(huán)境管理中的理想的專題制圖和三維數(shù)據(jù)采集、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、土地利用、地質(zhì)等領(lǐng)域的地理數(shù)據(jù)獲取等,還可廣泛用于城市建筑、城市環(huán)境工程、城市交通、水利工程、礦山測(cè)量、考古、地質(zhì)、醫(yī)療、生物、材料力學(xué)、工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域。
2 航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)
2.1 空三加密
利用VirtuoZoAAT+Pat-B自動(dòng)空三加密模塊,以數(shù)碼航片作為空三加密的原始數(shù)據(jù),運(yùn)用Pat-B平差軟件進(jìn)行光束法區(qū)域網(wǎng)平差。通過(guò)航測(cè)內(nèi)業(yè)方法(包括內(nèi)定向、相對(duì)定向、公共連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺)構(gòu)建空中三角網(wǎng),并將外業(yè)控制點(diǎn)成果和POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)按嚴(yán)密的數(shù)字模型進(jìn)行區(qū)域整體平差,得到優(yōu)化后的外方位元素和加密點(diǎn)成果。
以航測(cè)外業(yè)已劃分的區(qū)域分區(qū)為內(nèi)業(yè)空三加密的基本單元。使用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)采集像點(diǎn)坐標(biāo),采用解析空三平差程序解算大地坐標(biāo)。加密分區(qū)間參加大地定向的公共像控點(diǎn)必須是唯一的,即同點(diǎn)號(hào)、同坐標(biāo)值。加密限差按GB 7930-87《1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。加密分區(qū)間必須接邊,作業(yè)完成后應(yīng)填寫(xiě)圖歷表,輸出加密成果(作業(yè)說(shuō)明、外業(yè)控制點(diǎn)分布略圖、加密點(diǎn)分布略圖、外業(yè)像控點(diǎn)坐標(biāo)、加密點(diǎn)坐標(biāo)、大地定向、檢查點(diǎn)坐標(biāo)、接邊點(diǎn)坐標(biāo)和檢驗(yàn)報(bào)告等)。
2.2 數(shù)字正射影像圖(DOM)數(shù)據(jù)生產(chǎn)
2.2.1 技術(shù)路線
本文研究利用Virtuozo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)工作站進(jìn)行1:1000數(shù)字正射影像圖DOM的制作。在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站中,導(dǎo)入空三成果恢復(fù)測(cè)區(qū)并創(chuàng)建立體像對(duì),作業(yè)生產(chǎn)區(qū)域DEM數(shù)據(jù),并用特征點(diǎn)、線參與計(jì)算修改生成DEM。利用DEM數(shù)據(jù)對(duì)原始影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正,通過(guò)自動(dòng)生成的鑲嵌線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的模型正射影像進(jìn)行無(wú)縫拼接,并最終完成數(shù)字正射影像圖。最后按40cm×50cm矩形圖廓對(duì)影像進(jìn)行分幅裁切,形成DOM數(shù)據(jù)成果。
2.2.2 DEM生產(chǎn)
利用空三成果,自動(dòng)建立測(cè)區(qū)立體模型及其參數(shù)文件,在此基礎(chǔ)上生成核線影像。DEM數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)采用影像自動(dòng)相關(guān)技術(shù),生成DEM點(diǎn)(或視差曲線)。采用視差曲線編輯過(guò)程時(shí),視差曲線間隔要合理。視差曲線(或DEM點(diǎn))必須切準(zhǔn)地面,真實(shí)反映地形態(tài)勢(shì)。
(1)采集特征點(diǎn)、線、面主要是針對(duì)一些在完成影像自動(dòng)匹配比較困難的地區(qū)和部位,例如大片居民區(qū)、水域及高層建筑旁被黑影遮蓋部分等所作出的處理,主要方法是量測(cè)出相應(yīng)部位的特征點(diǎn)、線、面。
采用顯示等高線模式或顯示等視差模式,在立體模型中對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行檢查、編輯。本項(xiàng)目中應(yīng)注意對(duì)以下的情況下進(jìn)行檢查、編輯:
1)影像的不連續(xù)、被遮蓋及陰影等區(qū)域原因,檢查匹配點(diǎn)是否切準(zhǔn)地面;2)建筑物、樹(shù)林等部位,檢查匹配點(diǎn)是否為地面點(diǎn),而非物體表面上的點(diǎn);3)大面積平坦地區(qū)、溝渠及地形破碎區(qū)域,檢查匹配點(diǎn)和等視差曲線是否真實(shí)表現(xiàn)地形;4)大面積跨圖幅的靜水面,對(duì)涉及的模型均給定值,保證水面DEM高度保持一致;5)高架橋、高架鐵路、高架公路根據(jù)具體情況對(duì)其抬高或置平,保證DOM影像不變形。
2.2.3 建立DEM
根據(jù)加密點(diǎn)直接按區(qū)域生成大范圍區(qū)域DEM,通過(guò)引入特征點(diǎn)、線、面等采集數(shù)據(jù)構(gòu)三角網(wǎng),進(jìn)行插值計(jì)算,按2.5m×2.5m格網(wǎng)間距建立數(shù)字高程模型即DEM。
2.2.4 DOM生產(chǎn)
利用DEM完成影像微分糾正,按照分區(qū)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)影像以像元大小為0.1m進(jìn)行雙線性內(nèi)插或三次卷積內(nèi)插法進(jìn)行重采樣,生成分區(qū)正射影像(DOM)。通過(guò)自動(dòng)生成的鑲嵌線對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的模型正射影像進(jìn)行無(wú)縫拼接。DOM接邊中高大建筑物的投影差帶來(lái)的接邊倒影,可采用調(diào)換左右片生成正射影像進(jìn)行貼補(bǔ),使高層建筑物達(dá)到無(wú)縫接邊,并最終完成數(shù)字正射影像圖。
2.2.5 正射影像檢查修補(bǔ)
檢查所生成的正射影像是否失真、變形,尤其是房屋、橋梁和道路,是否有房角拉長(zhǎng)、房屋重影、橋梁和道路扭曲變形等。若有此情況,則要重新采集生成DEM,重新糾正,確保影像無(wú)誤。對(duì)正射影像上局部出現(xiàn)的模糊、重影現(xiàn)象,通過(guò)貼補(bǔ)糾正后的單模型正射影像進(jìn)行修補(bǔ)。
2.2.6 影像勻色
為保證鑲嵌后正射影像色彩一致、均勻,針對(duì)航攝過(guò)程中出現(xiàn)的色差,需對(duì)所生成的正射影像進(jìn)行色彩糾正,包括單影像色彩調(diào)整與多影像色彩均衡。勻色標(biāo)準(zhǔn):選取幾個(gè)有代表性的圖幅,對(duì)測(cè)區(qū)中代表不同地貌的幾個(gè)影像圖進(jìn)行勻色,分析效果,調(diào)整出一幅符合整個(gè)測(cè)區(qū)顏色信息的標(biāo)準(zhǔn)樣圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣圖,對(duì)測(cè)區(qū)正射影像進(jìn)行全自動(dòng)色彩調(diào)整和平衡處理, 確保最終DOM的整體色彩均勻一致。影像應(yīng)色彩真實(shí)、影像紋理清晰、層次豐富、反差適中、色調(diào)飽滿,色調(diào)正常,圖幅與圖幅之間色彩過(guò)渡自然、色調(diào)一致。
2.2.7 正射影像鑲嵌
相鄰的數(shù)字正射影像必須在空間和幾何形狀上都要精確的匹配。必須進(jìn)行可視化的檢查,以確保相鄰的數(shù)字正射影像中地面特征沒(méi)有偏移。還應(yīng)該盡量利用鑲嵌線避開(kāi)由于高程特征引起的偏移和錯(cuò)位,同時(shí)應(yīng)盡量保證地物的完整性。
2.2.8 DOM檢查
(1)利用空三加密的保密點(diǎn)對(duì)DOM進(jìn)行檢查,當(dāng)同名點(diǎn)平面差異較大時(shí)應(yīng)查明原因,必要時(shí)進(jìn)行返工。(2)相鄰DOM影像鑲嵌處的接邊限差以目視直接判讀不得出現(xiàn)明顯接邊痕跡為主要原則,不應(yīng)大于4個(gè)像素,對(duì)滿足接邊精度要求的影像進(jìn)行無(wú)縫接邊,對(duì)于接邊超限的影像,須查明原因進(jìn)行修改。(3)正射影像鑲嵌前的接邊檢查,還需要檢查相鄰DOM影像鑲嵌處的顏色,保證相鄰DOM影像鑲嵌后影像過(guò)渡自然,不得出現(xiàn)明顯色差。
2.2.9 正射影像分幅裁切
按GB/7930-87的分幅規(guī)則,采用40cm×50cm規(guī)格進(jìn)行分幅,確定圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)為裁切范圍,每幅面積為0.2km2。
2.2.10 正射影像質(zhì)量控制
(1)采用目視檢查的方法進(jìn)行圖面檢查,保證正射影像圖面清晰,反差適中,色調(diào)均勻。(2)正射影像圖不得有重影,模糊或紋理斷裂等現(xiàn)象,影像應(yīng)連續(xù)完整,灰度無(wú)明顯不同,色彩平衡一致。并保證相鄰圖幅間的影像色調(diào)基本一致。(3)正射影像上的地物地貌真實(shí),無(wú)扭曲變形,無(wú)噪聲等缺陷。(4)正射影像覆蓋范圍內(nèi)的影像無(wú)漏洞。
3結(jié)語(yǔ)
數(shù)字航空攝影測(cè)量是一門(mén)相對(duì)年輕的學(xué)科,它利用計(jì)算機(jī)替代“人眼”,使得數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在理論和實(shí)踐中都得到迅速發(fā)展,它將在三維可視化、GIS數(shù)據(jù)更新、數(shù)學(xué)近景攝影測(cè)量等方面得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。它的發(fā)展使得膠片攝影被數(shù)字?jǐn)z影所取代成為必然趨勢(shì),數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的研究已成為當(dāng)前航空遙感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向,新型數(shù)字航空攝影機(jī)的應(yīng)用必將為航空攝影測(cè)量技術(shù)帶來(lái)一次變革,并把我國(guó)航空攝影測(cè)量技術(shù)推向數(shù)字航空攝影時(shí)代。
參考文獻(xiàn)
[1] 山海濤,郝向陽(yáng),哈長(zhǎng)亮,陳杰.視覺(jué)基本矩陣與攝影測(cè)量中相對(duì)方位元素的關(guān)系推導(dǎo)[J]. 海洋測(cè)繪. 2012(01)
[2] 萬(wàn)雪.利用Harris算子進(jìn)行廣義點(diǎn)攝影測(cè)量特征提取及其矢量化[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2012(02)
[3] 仝海飚.大比例尺航空攝影測(cè)圖技術(shù)設(shè)計(jì)[J]. 科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì). 2012(01)
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):P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)12(c)-0060-04
GPS(Global Position System,全球定位系統(tǒng))輔助空中三角測(cè)量的方法得到廣泛應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代,通過(guò)GPS獲得的定位信息對(duì)空中三角測(cè)量進(jìn)行輔助,表明導(dǎo)航技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的前景。解決了像片的定位問(wèn)題,GPS技術(shù)對(duì)像片的姿態(tài)參數(shù)卻無(wú)法獲取,對(duì)地面控制不能完全擺脫。航空攝影測(cè)量技術(shù)和慣性導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的同時(shí),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))輔助航空攝影的一種新的方法也隨之而產(chǎn)生。機(jī)載POS系統(tǒng)結(jié)合GPS技術(shù)與慣性導(dǎo)航技術(shù),或開(kāi)創(chuàng)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))的先例,進(jìn)而使地面無(wú)或是少量控制點(diǎn),甚至空中三角測(cè)量加密工序也不再需要,就能直接定向測(cè)圖,使航空攝影作業(yè)周期縮短,生產(chǎn)效率得以提高,且成本也降低了。POS系統(tǒng)將使傳統(tǒng)航空攝影的方法從根本上改變,并引發(fā)航空攝影理論與技術(shù)的重大突破。伴隨發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)及其不斷提高的慣性、GPS器件精度水平,無(wú)論定位定向精度還是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力POS都會(huì)有質(zhì)的提升,其在航空攝影測(cè)繪方面發(fā)揮的作用也將越來(lái)越大。POS系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)是其高精度定位定向技術(shù),對(duì)它的研究能使POS系統(tǒng)的發(fā)展得到極大的推進(jìn)。
1 POS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成
在本質(zhì)上,POS系統(tǒng)集DGPS(Differential GPS,差分GPS)技術(shù)與慣性導(dǎo)航技術(shù)于一體,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、DGPS 與POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是其主要的硬件組成部分,POS還包含一套用于融合數(shù)據(jù)事后處理的軟件,示意圖見(jiàn)圖1。
其中,通過(guò)用戶與基站GPS接收機(jī),DGPS可提供實(shí)時(shí)差分GPS定位信息,載體實(shí)時(shí)角速度與加速度信息由慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供,實(shí)時(shí)信息通過(guò)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)融合,得到載體速度、姿態(tài)、位置等導(dǎo)航信息,同時(shí)利用POS系統(tǒng)事后處理軟件處理POS系統(tǒng)采集慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與DGPS的數(shù)據(jù)信息,得到的導(dǎo)航信息有載置、速度、姿態(tài)等。以下研究的是最重要的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),接著再簡(jiǎn)單介紹其POS計(jì)算機(jī)和事后處理軟件。
1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)的慣性導(dǎo)航技術(shù),是利用一組加速度計(jì)測(cè)量載體的加速度,一組陀螺儀測(cè)量載體的角運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算得到載置、速度和姿態(tài)信息的一項(xiàng)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),按有無(wú)實(shí)際物理平臺(tái)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)兩種。由于慣性物理平臺(tái)被數(shù)學(xué)平臺(tái)取代了,因此捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)相比,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積、重量小和成本低,也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類導(dǎo)航設(shè)備中。
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算原理見(jiàn)圖2 ,除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)角與平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不同外,它的解算則與平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)一樣。陀螺儀和加速度計(jì)的組合體捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中通常稱為慣性組件(Inertial Measurement Unit, IMU),對(duì)系統(tǒng)而言,IMU是開(kāi)環(huán)的,只有慣性傳感器信號(hào)輸入的作用,不能反饋控制IMU,在計(jì)算機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有的信號(hào)處理,故易于實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)圖2可以得出,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)”是捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心所在。數(shù)學(xué)平臺(tái)解算姿態(tài)矩陣是用陀螺測(cè)量的載體角速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的,實(shí)時(shí)姿態(tài)角信息可以從姿態(tài)矩陣中得到,將加速度計(jì)輸出用姿態(tài)矩陣從機(jī)體坐標(biāo)系變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系,再導(dǎo)航解算。
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)目前發(fā)展比較成熟,尤其是出現(xiàn)并日漸成熟的高精度激光、光纖陀螺,使捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)逐步成為航空載體的主流配置,采用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的POS 系統(tǒng)與航攝相機(jī)集成安裝容易實(shí)現(xiàn),內(nèi)部器件的更新和維護(hù)也更加便利。不過(guò),受工作原理限制的慣性導(dǎo)航系統(tǒng),其導(dǎo)航參數(shù)誤差隨時(shí)間發(fā)散,長(zhǎng)期穩(wěn)定性不好,因此要用其他導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)校正,而首選就是高精度與穩(wěn)定性好的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
1.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
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)即衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),包括地面監(jiān)控部分、空間導(dǎo)航衛(wèi)星部分、用戶接收機(jī)三部分,其顯著特點(diǎn)有高精度、全天候、高效益、性能好、自動(dòng)化、應(yīng)用廣等,能夠?qū)θS的位置、速度和GPS時(shí)間等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的提供。
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,是GPS定位的基本原理,根據(jù)已知的GPS衛(wèi)星空間坐標(biāo),可對(duì)用戶GPS接收機(jī)天線的空間位置進(jìn)行定位。以星地空間距離為半徑的三球交匯是GPS定位方法的實(shí)質(zhì),所以,需要將3個(gè)衛(wèi)星在一個(gè)測(cè)站上到接收機(jī)天線的距離觀測(cè)量。具體定位原理見(jiàn)圖3。
與無(wú)線電導(dǎo)航類似,GPS導(dǎo)航采用的原理是單程測(cè)距。因接收機(jī)鐘和衛(wèi)星鐘不能嚴(yán)格地保持同步,GPS實(shí)際的觀測(cè)量并不是衛(wèi)星至用戶接收機(jī)天線之間的真實(shí)距離,還包含了接收機(jī)鐘和衛(wèi)星鐘同步誤差的距離,所以也叫偽距。不過(guò),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)修正衛(wèi)星鐘差的,而要準(zhǔn)確測(cè)定接收機(jī)的鐘差是比較難的,因此,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)處理中一同解出。所以說(shuō),同一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上,要實(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),需要至少4顆衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)。
1.3 POS計(jì)算機(jī)與事后處理軟件
POS系統(tǒng)的核心部分是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。如IMU和DGPS等其他模塊的硬件平臺(tái)就是POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng),這些模塊的完成需通過(guò)軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn);同時(shí),還需要通過(guò)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶對(duì) POS 系統(tǒng)的操作和控制。
通過(guò)分析市場(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,可得出POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)須具備三個(gè)方面:
(1)在性能方面,計(jì)算能力必須更加強(qiáng)大。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)行運(yùn)算處理,這就對(duì)POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提出的要求也較高了。
(2)在功能方面,導(dǎo)航器件兼容性須很強(qiáng)大。目前,導(dǎo)航器件存在不同的精度、性能、數(shù)據(jù)格式等等,因此在條件允許的情況下,需要導(dǎo)航計(jì)算機(jī)對(duì)不同的器件給出的處理方案也要不一樣,以滿足用戶需要。另外,POS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要對(duì)系統(tǒng)控制、輸出和功能的擴(kuò)展進(jìn)行滿足。
(3)在環(huán)境適應(yīng)性方面,抗震性能必須要很好。POS系統(tǒng)在對(duì)航空攝影進(jìn)行輔助時(shí),其環(huán)境的主要特點(diǎn)就是高機(jī)動(dòng),同時(shí)還需要嚴(yán)格限制其外形尺寸和功耗。
事后處理軟件顧名思義就是事后離線處理算法軟件,事后處理慣性導(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),高精度像片外方位元素經(jīng)過(guò)系統(tǒng)解算可以獲得。對(duì)事后處理流程進(jìn)行說(shuō)明利用的是航空攝影中應(yīng)用廣泛的Applanix POS/AV 510自帶事后處理軟件POSPac,其流程詳見(jiàn)圖3。
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)輔助航空攝影時(shí),誤差不可避免的存在于系統(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),POS系統(tǒng)的性能都會(huì)受到這些誤差的影響,所以必須分析其誤差。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差、時(shí)間同步誤差、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差是機(jī)載POS系統(tǒng)的主要誤差源。
2.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差
分析慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差的目的在于,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響的各種誤差因素進(jìn)行分析確定,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;另一方面,通過(guò)分析慣性系統(tǒng)誤差,可以評(píng)價(jià)POS系統(tǒng)的工作情況和器件質(zhì)量。根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因和性質(zhì),慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差大體上可以分為三類:(1)IMU儀表誤差;(2)初始對(duì)準(zhǔn)誤差;(3)計(jì)算誤差與運(yùn)動(dòng)干擾誤差。
2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差
因較短的觀察時(shí)間和高精度的定位特點(diǎn),GPS 在測(cè)繪領(lǐng)域展現(xiàn)出的應(yīng)用前景也是巨大的。不過(guò)與生俱來(lái)的缺點(diǎn)也對(duì)GPS的應(yīng)用產(chǎn)生了很大的限制,其中,GPS高精度定位主要影響因素就是其誤差。目前來(lái)看,有很多因素會(huì)引起GPS發(fā)生誤差,主要來(lái)源有以下幾個(gè)方面。
(1)主要有衛(wèi)星時(shí)鐘誤差、衛(wèi)星星歷誤差、SA誤差等與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差;(2)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與GPS信號(hào)傳播有關(guān)的誤差;(3)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與接收機(jī)設(shè)備相關(guān)的誤差。而誤差源對(duì)GPS影響較大的具體有以下幾點(diǎn)。
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
星歷誤差是指GPS衛(wèi)星星歷提供的衛(wèi)星空間位置與實(shí)際位置之差。通過(guò)地面監(jiān)控站將星歷數(shù)據(jù)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)造成星歷中一直都會(huì)有誤差存在,且不可能消除。
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。在不同的介質(zhì)中電磁波具有不同的傳播特性,電波對(duì)流層與電離層會(huì)發(fā)生折射,從而引起延時(shí)誤差。非電離層大氣對(duì)電磁波的折射就叫對(duì)流層折射誤差。針對(duì)這種折射誤差加以改正時(shí)一般需要建立電離層與對(duì)流層模型,目前GPS接收機(jī)中一般都有誤差改正模型。
通過(guò)以上可知,影響GPS定位誤差有很多的因素,利用差分GPS可以完全消除衛(wèi)星時(shí)鐘和星歷誤差,對(duì)傳播造成的延遲誤差也能夠消除很大部分,但是對(duì)于接收機(jī)相關(guān)的誤差則消除不了,不過(guò)這些誤差卻是極小的,幾乎可以完全忽略。
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,詳見(jiàn)圖4。通常情況下,航空攝影過(guò)程中飛機(jī)是在勻速飛行的,POS系統(tǒng)采用線性內(nèi)插的方法得到導(dǎo)航參數(shù)。這種內(nèi)插法使用在飛機(jī)勻速飛行的時(shí)候是不會(huì)有誤差產(chǎn)生的。不過(guò),飛機(jī)在實(shí)際飛行的時(shí)候是不可能一直是勻速飛行的,那么線性內(nèi)插法就勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致誤差產(chǎn)生,這樣產(chǎn)生的誤差就被稱之為時(shí)間同步誤差。
100~200 m/s是航攝飛機(jī)的一般飛行速度,在較短的時(shí)間之內(nèi),飛機(jī)速度的變化不可能太大。所以為了方便分析問(wèn)題,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),就存在約為0.3 cm的時(shí)間同步誤差。對(duì)POS系統(tǒng)來(lái)說(shuō),可以完全忽略不計(jì)這一數(shù)量級(jí)的誤差的。
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
我們知道,POS系統(tǒng)本質(zhì)上是高精度INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)。但POS系統(tǒng)輔助航空攝影中與導(dǎo)航定位中INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)不同,這是針對(duì)它的應(yīng)用場(chǎng)合提出了新的要求。以航空攝影中應(yīng)用較廣的航攝相機(jī)為例,在攝影過(guò)程中,其中拍攝瞬間時(shí)間非常短,在這個(gè)瞬間時(shí)刻內(nèi),載荷平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差特別是高機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)誤差將嚴(yán)重降低攝影成像質(zhì)量。另外,隨著空間分辨率的提高,運(yùn)動(dòng)誤差頻率也相應(yīng)提高,低頻運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l運(yùn)動(dòng)引起高頻誤差,加劇了相片質(zhì)量的退化。下面針對(duì)幾種常用的航空攝影相機(jī)對(duì)POS系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)要求進(jìn)行分析。
綜上所述,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??量痰木纫?。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(mén)開(kāi)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
通過(guò)POS系統(tǒng)的組成可以得出,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)。但是與導(dǎo)航中的GPS/INS組合系統(tǒng)的區(qū)別又在于,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,通過(guò)它對(duì)載體的定位信息進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋,最終實(shí)現(xiàn)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。
所以,目前在POS系統(tǒng)輔助航空攝影應(yīng)用方面,主要有兩種應(yīng)用方案:事后處理與實(shí)時(shí)融合。在航空攝影同時(shí)將IMU與DGPS進(jìn)行實(shí)時(shí)融合就叫實(shí)時(shí)融合,對(duì)POS系統(tǒng)有比較高的器件要求;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)行信息融合的就是事后處理,因?yàn)椴皇軙r(shí)間的限制,在進(jìn)行融合處理時(shí)可采用一些耗時(shí)但精度較高的算法,這樣獲得的精度相對(duì)較高。POS系統(tǒng)兩種應(yīng)用方案的特點(diǎn)具體見(jiàn)表1。所以,POS系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理時(shí),需根據(jù)POS系統(tǒng)所處的應(yīng)用階段的不同,來(lái)設(shè)計(jì)不同的技術(shù)處理方案,進(jìn)而使POS系統(tǒng)輔助航空攝影的任務(wù)得以實(shí)現(xiàn)。
4 結(jié)語(yǔ)
該文首先介紹了POS系統(tǒng)內(nèi)部慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)兩個(gè)最重要部分,同時(shí)分析了它們各自的誤差,從而分析了POS系統(tǒng)輔助航空攝影應(yīng)用的兩種方案及特點(diǎn),還分別比較分析了實(shí)時(shí)處理與事后處理方案。
參考文獻(xiàn)
[1] 袁修孝.POS數(shù)據(jù)輔助的航空影像變化檢測(cè)方法研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào),2007,32(4),284-286.
摘要:隨著科技的不斷發(fā)展,高科技產(chǎn)品在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用不斷推廣。無(wú)人機(jī)因?yàn)榫珳?zhǔn)度較高,能在人們不易到達(dá)的地方完成任務(wù)等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛的應(yīng)用。地形繪圖在對(duì)一個(gè)地方的了解或者是其他任何的用途中,都有著重要的作用,所以進(jìn)行地形圖的繪制也是發(fā)展的必然的措施。無(wú)人機(jī)的航空攝影測(cè)量用在地形圖的測(cè)繪方面,能夠促進(jìn)無(wú)人機(jī)以及地形繪圖質(zhì)量雙方面的積極作用。文章就當(dāng)下的無(wú)人機(jī)航空攝影的現(xiàn)狀進(jìn)行分析,就其在地形繪圖中的應(yīng)用進(jìn)行一定的研究。
關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī);航空攝影;地形測(cè)繪;發(fā)展需要
1前言
時(shí)代的發(fā)展對(duì)于處于其中的人和物的要求都不斷提高,許多新的事物的需求依靠人們自身的能力都無(wú)法完成,于是高科技產(chǎn)品便成了最有力的幫手。無(wú)人機(jī)在航空攝影中的應(yīng)用,有許多積極的成果,攝影的優(yōu)質(zhì)效果也是的地形圖測(cè)繪的相關(guān)人士認(rèn)識(shí)到實(shí)際可用性。在實(shí)際的應(yīng)用中表現(xiàn)出的具體的優(yōu)勢(shì),也使得無(wú)人機(jī)的航空攝影測(cè)量在地形圖的測(cè)繪中的應(yīng)用不斷推廣。在具體的應(yīng)用中,因?yàn)椴僮骷夹g(shù)或是實(shí)施環(huán)境等的影響,還有許多亟待調(diào)整的方面,還有很大的進(jìn)步空間。
2無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的現(xiàn)狀
無(wú)人機(jī)的航空攝影是一中新型的測(cè)量方式,發(fā)展低空的無(wú)人機(jī)的航空技術(shù)的發(fā)展是當(dāng)下測(cè)量工程重要的發(fā)展趨勢(shì),是國(guó)家在技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的需求和數(shù)字化城市建設(shè)的具體的需要。航空攝影測(cè)量在現(xiàn)實(shí)的測(cè)量工程的應(yīng)用范圍十分廣泛,在實(shí)際的使用過(guò)程中,因?yàn)橛兴俣容^快,測(cè)量的精度較高等方面的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用的范圍和方式還在不斷的多樣化,在工程測(cè)量以及其他相關(guān)領(lǐng)域的時(shí)間中都有一定的應(yīng)用價(jià)值。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化建設(shè)的步伐不斷推進(jìn),城市中的區(qū)域規(guī)劃以及交通、水利等的布局都要依賴于實(shí)際的地形情況,在數(shù)據(jù)獲取方面的需求量越來(lái)越大,質(zhì)量要求也越來(lái)越高,相應(yīng)和更新的速度雖然在不停的加快,但是作為一種新型的測(cè)量手段,還是有很多值得注意和改進(jìn)的地方。無(wú)人機(jī)的航空攝影可以快速獲取分辨率較高的影響,結(jié)合數(shù)字化的測(cè)量軟件的發(fā)展,后期數(shù)據(jù)的處理也更加簡(jiǎn)單和精準(zhǔn)化,成圖的質(zhì)量也有了大大的改善,所以相關(guān)部門(mén)支持該技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的推廣和改進(jìn),對(duì)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展積極作用也驅(qū)動(dòng)著相關(guān)的應(yīng)用進(jìn)一步的落實(shí)。航空數(shù)字?jǐn)z影的測(cè)量方式是基礎(chǔ)的地理信息獲取采集的最有效的途徑之一,無(wú)人機(jī)航空攝影中的資料和數(shù)據(jù)的包含量越來(lái)越多,符合發(fā)展的實(shí)際的需求。無(wú)人機(jī)航空測(cè)量的具體的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)動(dòng)靈活、成本較低以及載荷多樣性、操作簡(jiǎn)單等,在測(cè)繪行業(yè)的作用越來(lái)越重要。地形圖的測(cè)繪也是建設(shè)工程必須要進(jìn)行的基礎(chǔ)工程之一,所以地形圖的測(cè)繪對(duì)于建設(shè)的質(zhì)量有著關(guān)鍵的影響,獲取的數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也便有了更加重要的實(shí)際的意義。無(wú)人機(jī)航空攝影的成本也較低,符合相關(guān)建設(shè)單位的預(yù)算承受能力,所以應(yīng)該進(jìn)一步研究,充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖的測(cè)繪中的廣泛的使用價(jià)值。
3無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用
無(wú)人機(jī)航空攝影的測(cè)量應(yīng)用在地形圖測(cè)繪的許多方面,筆者經(jīng)過(guò)相關(guān)資料的調(diào)查,得出具體的應(yīng)用主要在以下幾個(gè)方面:
3.1航空攝像測(cè)量中的像片控制
利用無(wú)人機(jī)的航空攝影測(cè)量的技術(shù)可以對(duì)該地區(qū)的相關(guān)的地形進(jìn)行較為全面的掌握,在進(jìn)行像片控制方面,可以將無(wú)人機(jī)的航拍于全球定位系統(tǒng)進(jìn)行一定的結(jié)合,將航空的具體數(shù)據(jù)與地面實(shí)際情況進(jìn)行一定對(duì)應(yīng),保證獲得的數(shù)據(jù)能和實(shí)際的地面的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的相互轉(zhuǎn)換,達(dá)到實(shí)現(xiàn)測(cè)量地區(qū)實(shí)際地形的掌握,也方便地面對(duì)于接受的信息能夠進(jìn)行及時(shí)記錄,保證信息完整性。航空在具體的攝影過(guò)程中,通過(guò)對(duì)像片控制點(diǎn)的特殊的布置和設(shè)計(jì),在結(jié)合全球定位系統(tǒng)等相關(guān)的測(cè)量技術(shù),就可以對(duì)測(cè)量地區(qū)的信息進(jìn)行完整全面的掌握。通常情況下的數(shù)據(jù)測(cè)量要求乖拐點(diǎn)的控制點(diǎn)分布,但是在進(jìn)行控制點(diǎn)分布時(shí),一定要記住具體的點(diǎn)之間的關(guān)系以及具置關(guān)系,保證后期測(cè)量受到一定的便捷度影響。
3.2航空攝像機(jī)測(cè)量中的空中三角
在進(jìn)行無(wú)人機(jī)的航空攝影時(shí),空中三角形的作用主要是對(duì)地形測(cè)量的準(zhǔn)確度的把握上。設(shè)置好空中三角,人工就可以減少對(duì)航空攝影的內(nèi)部的相關(guān)內(nèi)容的定向進(jìn)行一定的干預(yù),系統(tǒng)可以根據(jù)空中三角的相關(guān)設(shè)置,進(jìn)行自動(dòng)的數(shù)據(jù)的收集和計(jì)算,也可以減少人力方面使用和消耗。在進(jìn)行人工選取連接點(diǎn)之后,就可以進(jìn)行連接點(diǎn)以及設(shè)定位置之間的調(diào)整測(cè)試,達(dá)到滿足于測(cè)量地點(diǎn)實(shí)際的比例需求時(shí),就可以依靠技術(shù)對(duì)地面的地形情況進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)繪了。
3.3航空攝影的立體采編的測(cè)量
上述的步驟都是無(wú)人機(jī)在航空攝影中的部分細(xì)節(jié)之處的要求,但是在完成上述的步驟之后,應(yīng)該注意對(duì)地形內(nèi)部收集到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的采編。利用無(wú)人機(jī)可以保證一定的精準(zhǔn)度,但是后期節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的分析和準(zhǔn)確性的檢驗(yàn)也是不可忽略的重要的步驟。但是無(wú)人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集后,關(guān)于等高線和水涯線一定要用手繪的方式進(jìn)行,對(duì)屋檐角等測(cè)量時(shí)可能產(chǎn)生較大誤差的地方,應(yīng)該進(jìn)行一定的標(biāo)記,在后期處理的時(shí)候可以進(jìn)一步處理,提高整個(gè)地形測(cè)繪圖的準(zhǔn)確性。
3.4外業(yè)補(bǔ)測(cè)的操作
在運(yùn)用航空攝影測(cè)量技術(shù)時(shí),對(duì)測(cè)量不到的地方應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)測(cè)等措施處理,要求測(cè)量人員應(yīng)該有相當(dāng)高的技術(shù)水平,補(bǔ)測(cè)的測(cè)量人員應(yīng)該積極的進(jìn)行結(jié)果的比較,進(jìn)行比較之后,可以就不同的地方進(jìn)行補(bǔ)測(cè),糾正測(cè)量的錯(cuò)誤,并且積極實(shí)施改正,發(fā)揮補(bǔ)測(cè)的精準(zhǔn)性,確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的重要性
無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形測(cè)繪中的應(yīng)用不斷推廣,不僅是因?yàn)榧夹g(shù)自身的優(yōu)點(diǎn),還因?yàn)閷?shí)際的需求使得無(wú)人機(jī)的技術(shù)有較大的可實(shí)施性。筆者經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)資料的調(diào)查得出無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的可行性在以下幾方面:
4.1安全靈活無(wú)人機(jī)的技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)有了較大的發(fā)展,在地形測(cè)量方面的可靠性已經(jīng)有了較大的提高。因?yàn)槔脽o(wú)人機(jī),可以不需要機(jī)上的工作人員,所以對(duì)工作人員的生命健康也是極大的保護(hù),所以在使用過(guò)程中,可以充分發(fā)揮出無(wú)人機(jī)自身的優(yōu)越性。不同于直升機(jī)等載人的飛行,無(wú)人機(jī)的起落都不需要專門(mén)的場(chǎng)地,所以使得具體的使用又多了一層靈活性,在不同的地形也可以正常的運(yùn)作,大大提高了無(wú)人機(jī)的使用效率。因?yàn)闇y(cè)量的地方大都是經(jīng)過(guò)較大改變或是地形較為復(fù)雜的地方,所以無(wú)人機(jī)的使用大大提高了工具的實(shí)用性。無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)設(shè)置后可以根據(jù)預(yù)先的路線進(jìn)行運(yùn)作,所以事先制定的計(jì)劃可以充分發(fā)揮作用,也能保證穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。經(jīng)過(guò)無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù),也可以根據(jù)事先的程序設(shè)定,及時(shí)的傳導(dǎo)地面的工作地點(diǎn),可以及時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確的和完整性。所以無(wú)人機(jī)因?yàn)榫哂械目煽啃院挽`活性,在地形測(cè)繪中的應(yīng)用逐漸推廣。
4.2成本較低
于載人的數(shù)據(jù)收集飛機(jī)相比較,因?yàn)闆](méi)有固定的場(chǎng)地需求等原因,無(wú)人機(jī)的成本較低、又因?yàn)槭褂玫娘w行平臺(tái)和控制系統(tǒng)都成本較低,所以利用無(wú)人機(jī)的航空攝影技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),總的費(fèi)用較低,性價(jià)比較高。無(wú)人機(jī)使用的人員進(jìn)行訓(xùn)練的程序以及相應(yīng)的技能掌握都較低,所以工作人員培訓(xùn)方面投入也較低。維修和保養(yǎng)的費(fèi)用較低,因?yàn)闊o(wú)人機(jī)制造材料清潔和維護(hù)便利等先天優(yōu)勢(shì),所以無(wú)人機(jī)的外部修護(hù)的費(fèi)用也較低。因?yàn)樵O(shè)備的等級(jí)較低,所以相應(yīng)的配置也不回太高,成本的費(fèi)用便進(jìn)一步降低。
4.3多角度測(cè)繪
無(wú)人機(jī)配置的數(shù)碼成像的設(shè)備的精度都較高,所以在使用中,拍攝的角度可以多變,經(jīng)過(guò)調(diào)整之后,還可以進(jìn)行多角度的交錯(cuò)拍攝,全方位的獲取測(cè)量地點(diǎn)的數(shù)據(jù),可以解決高層建筑的問(wèn)題,也可以根據(jù)實(shí)際的地形進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整,所以測(cè)量的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確都較高。測(cè)量成像的分辨率較高,對(duì)收集的數(shù)據(jù)的精確性便也有了一定的保障。
5結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,無(wú)人機(jī)航空攝影的技術(shù)在具體的地形測(cè)繪中有重要的實(shí)際意義。在應(yīng)用中有許多方面的積極作用,所以要根據(jù)無(wú)人機(jī)的積極作用進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用,充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的作用。與傳統(tǒng)的技術(shù)相比,有著不可替代的優(yōu)越性,應(yīng)用的范圍也會(huì)不斷推廣。
參考文獻(xiàn):
[1]支衛(wèi)斌.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形測(cè)繪中的應(yīng)用[J].江西建材,2015(8):224~225.
[2]張瑛,胡亞杰.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形測(cè)繪中的應(yīng)用[J].工業(yè)b,2015(39):319.
[3]陶文.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在電力工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技傳播,2013(10):219~220.
[4]張穎秋.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2015(5):59~62.
[5]陳衛(wèi)家,戴健.論無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].工程技術(shù):全文版,2017(1):00249.
關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī);水利工程;測(cè)量技術(shù)
水利工程測(cè)量中,主要采用人工實(shí)地測(cè)量和衛(wèi)星遙感測(cè)量?jī)煞N模式,雖然也可以為工程建設(shè)與管理運(yùn)行提供必要的數(shù)據(jù)參考,但是存在明顯的弊端,例如人工測(cè)量的效率低、誤差大,RS測(cè)量的成本較高等。我國(guó)民用無(wú)人機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)雖然起步較晚但發(fā)展迅速,2018年我國(guó)民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到150億元,僅次于美國(guó)。在無(wú)人機(jī)應(yīng)用中,航空攝像測(cè)量是一個(gè)重要領(lǐng)域,但是由于水利工程規(guī)模大小、所在位置、測(cè)量精度等具體內(nèi)容不同,對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)的操作技術(shù)也提出了較高要求,探究無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的操作流程和應(yīng)用要點(diǎn),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
一是操作靈活,測(cè)量方便。無(wú)人機(jī)體積小、重量輕,可以搭載微型高清攝像機(jī),人為操控對(duì)特定的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量,操作十分靈活方便。在飛行模式上,可以垂直升降,不需要專門(mén)場(chǎng)地,或是彈射架等輔助設(shè)備。根據(jù)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)反饋的航測(cè)影像,如果技術(shù)人員對(duì)航測(cè)結(jié)果不滿意,還可以操作無(wú)人機(jī)對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行多角度反復(fù)航測(cè),直到獲取滿意影像資料或數(shù)據(jù)信息為止。另外,由于無(wú)人機(jī)小巧輕便,能耗較低,續(xù)航能力較強(qiáng),目前一些主流無(wú)人機(jī),續(xù)航能力通常在30min以上。二是環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。很多水利工程位于山區(qū)等環(huán)境復(fù)雜地帶,或是地形比較復(fù)雜、危險(xiǎn),人工測(cè)量可能會(huì)面臨較多安全隱患。而無(wú)人機(jī)航測(cè)則具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,根據(jù)地面站系統(tǒng)提前規(guī)劃好飛行線路,以躲避高大樹(shù)木或建筑物,安全完成航測(cè)任務(wù)。三是數(shù)據(jù)精確,反饋速度快。在水利工程測(cè)量中,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果和影像資料的精確度有較高要求,無(wú)人機(jī)搭載的高清數(shù)碼相機(jī),可以獲取1:2500~1:1000之間的大比例、高精度影像資料,完全能夠滿足一般水利工程的建設(shè)、管理需要。另外,短距離無(wú)人機(jī)航測(cè),還可以在攝影測(cè)量的同時(shí),及時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)、影像資料,通過(guò)無(wú)線通訊模塊反饋給地面站,地面站接收信號(hào)后,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,幾乎是同步導(dǎo)出結(jié)果,為技術(shù)人員了解水利工程所在地區(qū)的地質(zhì)信息提供了參考。
2.無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量技術(shù)在水
利工程測(cè)量中的應(yīng)用一是布置外業(yè)像控點(diǎn)。確定水利工程所在位置和測(cè)量區(qū)域后,進(jìn)行航線規(guī)劃。確定若干處需要重點(diǎn)測(cè)量的外業(yè)像控點(diǎn),作為本次航測(cè)的重點(diǎn)對(duì)象。將這些像控點(diǎn)按照一定順序連接起來(lái),形成無(wú)人機(jī)的航線。盡量減少重復(fù)路線,可以節(jié)約航測(cè)時(shí)間,保證無(wú)人機(jī)在續(xù)航時(shí)間內(nèi)完成航測(cè)任務(wù)。同時(shí),還要注意做好飛行高度、轉(zhuǎn)彎半徑、拍攝角度等具體要素的設(shè)計(jì),以保證無(wú)人機(jī)能夠獲取更加清晰的影像資料。二是航空攝影。在完成航測(cè)前的設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備工作后,選擇晴朗、無(wú)風(fēng)的天氣進(jìn)行航空攝影測(cè)量,可以減小測(cè)量誤差。航測(cè)時(shí),為了盡可能全面地獲取水利工程地形地質(zhì)信息,可以將航向重疊度調(diào)整為50%,后期數(shù)據(jù)處理時(shí),再將重疊部分刪除,可以保證最終測(cè)量結(jié)果的完整性。無(wú)人機(jī)飛行測(cè)量過(guò)程中,以系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)為基準(zhǔn),按照既定航線完成測(cè)量,同時(shí)也可以根據(jù)需要,人為調(diào)節(jié)飛行參數(shù)。例如某無(wú)人機(jī)搭載了索尼A7RII型號(hào)的定焦單反相機(jī),結(jié)合該相機(jī)參數(shù),若想保證成圖精度達(dá)到1:1200,要求無(wú)人機(jī)行高控制在300~350m之間。如果工作人員若要獲得局部位置更加精確的影像資料,就需要人為調(diào)整無(wú)人機(jī)飛行高度。三是立體測(cè)圖。將航測(cè)所得數(shù)據(jù)及影像資料統(tǒng)一收集,并將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入VirtuoZo平臺(tái),像對(duì)定向元素直接由加密成果導(dǎo)入測(cè)圖工作站,數(shù)據(jù)采集以成圖模型為單位進(jìn)行,每一幅圖存放一個(gè)文件,文件名與圖幅編號(hào)一致,擴(kuò)展名為xyz,然后經(jīng)轉(zhuǎn)換程序直接轉(zhuǎn)成dwg數(shù)據(jù)。四是外業(yè)高層采集。水工建筑物調(diào)查測(cè)量:對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)淤地壩、溢流壩壩頂高程、淤積面高程即臨水坡腳高程進(jìn)行調(diào)查測(cè)量,對(duì)抽水泵站管徑及位置進(jìn)行調(diào)查測(cè)量。地形圖調(diào)繪:依據(jù)拼接影像,結(jié)合測(cè)量范圍進(jìn)行實(shí)地調(diào)繪,主要調(diào)繪測(cè)區(qū)內(nèi)村莊名稱、房屋屬性、通訊線、電力線、道路材質(zhì)、交通橋等地物。調(diào)繪過(guò)程中,根據(jù)需要采用GPS-RTK方法實(shí)測(cè)部分管線設(shè)施。五是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。影像糾偏:鏡頭正中間畸變最小,越到邊緣畸變?cè)酱螅Y(jié)合相機(jī)檢校報(bào)告,采用專業(yè)軟件,對(duì)所采集像片進(jìn)行糾偏和格式轉(zhuǎn)換??杖用埽焊黝惪杖用苘浖褂貌襟E大同小異,基本是按照“新建工程-導(dǎo)入數(shù)據(jù)-生成航帶-處理影像-提取同名點(diǎn)-刺點(diǎn)測(cè)量-平差解算-精度評(píng)估-建立模型”這幾個(gè)步驟進(jìn)行。數(shù)據(jù)生產(chǎn):使用專業(yè)軟件生成DEM、DOM等數(shù)據(jù),借助立體眼鏡、手輪腳盤(pán),使用航天遠(yuǎn)景、適普、JX4等線畫(huà)圖采集軟件,由專業(yè)采集人員完成線畫(huà)圖采集工作。六是精度評(píng)估。經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù),還需根據(jù)水利工程測(cè)量要求,檢驗(yàn)其精度是否達(dá)到要求。評(píng)估形式分為兩種,其一是模型精度評(píng)估,將所得內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù),帶入帶空三模型,對(duì)比實(shí)際測(cè)得檢查點(diǎn)的三維坐標(biāo),與空三模型中檢查點(diǎn)的三維坐標(biāo)是否相符。如果存在差異,誤差是否在允許范圍內(nèi)。一般而言,模型精度誤差在0.5m以內(nèi),都屬正常范圍,但是如果誤差過(guò)大,則不得使用。其二是成果精度評(píng)估,以1:1200成圖精度為基準(zhǔn)線,采用人工抽檢方式,將達(dá)不到該精度的數(shù)據(jù)篩選出來(lái)。
3.無(wú)人機(jī)航空攝像測(cè)量精度影響因素及處理
一是傳感器誤差及處理。為保證無(wú)人機(jī)航測(cè)數(shù)據(jù)及影像資料的實(shí)時(shí)傳輸,通常需要在無(wú)人機(jī)上搭載無(wú)線傳輸模塊。但是考慮到無(wú)人機(jī)載重小,以及為了延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間,只能安裝簡(jiǎn)易的傳感模塊,通信傳輸效果相比于常規(guī)設(shè)備會(huì)有一定的削弱。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,容易產(chǎn)生一定的誤差,影像資料發(fā)生畸變的情況時(shí)有發(fā)生。針對(duì)此類問(wèn)題,一種措施是選擇最新的通訊裝置,雖然成本較高,但可以兼顧小體積和高精度;另一種措施是增加無(wú)人機(jī)內(nèi)置存儲(chǔ)模塊容量,將采集到的影像資料暫存于存儲(chǔ)設(shè)備,待無(wú)人機(jī)航測(cè)任務(wù)結(jié)束后,將影像資料直接導(dǎo)出。這樣不經(jīng)過(guò)傳感器的壓縮處理,也可以保證影像資料的精度。二是無(wú)人機(jī)平臺(tái)因素及處理。無(wú)人機(jī)在航測(cè)過(guò)程中,因?yàn)槭艿斤L(fēng)力作用,拍攝時(shí)發(fā)生較為嚴(yán)重的抖動(dòng),因?yàn)轱w行偏離既定航線,或是拍攝角度不理想,而導(dǎo)致最終獲得影像資料模糊不清,分辨率達(dá)不到使用要求。針對(duì)這種情況,措施之一是選擇無(wú)風(fēng)、晴朗天氣開(kāi)展航測(cè)工作,避免外界因素對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)作業(yè)產(chǎn)生影響。措施之二是采用智能導(dǎo)航與人工操控相結(jié)合的模式,輔助無(wú)人機(jī)飛行,以便獲取更加準(zhǔn)確的影像資料。措施之三是安裝機(jī)載POS和GPS定位,輔助空三測(cè)量,也能夠達(dá)到提高數(shù)據(jù)精度的目的。
4.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的日益成熟,在航空攝影測(cè)量方面將會(huì)發(fā)揮更加顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。另外,無(wú)論是水利工程測(cè)量,還是地籍測(cè)繪、災(zāi)后救援等活動(dòng),對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)結(jié)果的精度、信息反饋的時(shí)效,都提出了更高要求,這也迫使無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)不斷創(chuàng)新和提高。未來(lái)主流發(fā)展趨勢(shì)主要有兩個(gè)方面:其一是智能化程度進(jìn)一步提升,例如現(xiàn)階段航測(cè)中仍存在較多無(wú)效數(shù)據(jù),或是影像資料重疊度高、模糊影像多。隨著無(wú)人機(jī)智能化程度進(jìn)一步提升,可以自動(dòng)進(jìn)行曝光補(bǔ)償、調(diào)整拍攝角度等,獲取更加清晰的影像資料。其二是無(wú)人機(jī)及其搭載設(shè)備(通訊模塊、攝影設(shè)備等)的微型化,以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的航行時(shí)間,完成更多的航測(cè)任務(wù),適用于更大規(guī)模的水利工程。
5.結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:西氣東輸二線工程;航測(cè);遙感技術(shù)
中圖分類號(hào):TP7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
1 航空攝影測(cè)量與遙感技術(shù)
航空攝影測(cè)量[ aerial photogrammetry ]指的是在飛機(jī)上用航攝儀器對(duì)地面連續(xù)攝取像片,結(jié)合地面控制點(diǎn)測(cè)量、調(diào)繪和立體測(cè)繪等步驟,繪制出地形圖的作業(yè)。
遙感是通過(guò)遙感器這類對(duì)電磁波敏感的儀器,在遠(yuǎn)離目標(biāo)和非接觸目標(biāo)物體條件下探測(cè)目標(biāo)地物,獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息(如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波、地震波等信息),并進(jìn)行提取、判定、加工處理、分析與應(yīng)用的一門(mén)科學(xué)和技術(shù)。
當(dāng)前,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子與信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間技術(shù)的發(fā)展和各種測(cè)量高新技術(shù)的不斷出現(xiàn),使得油氣長(zhǎng)輸管道勘察設(shè)計(jì)的測(cè)設(shè)手段得到了迅速發(fā)展。航空攝影測(cè)量與遙感技術(shù)作為現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的先進(jìn)代表和大范圍內(nèi)采集地形原始數(shù)據(jù)最理想、最有效的方法和手段,已成為我國(guó)長(zhǎng)距離、大口徑、高壓力的油氣管道測(cè)設(shè)中最主要的地形數(shù)據(jù)來(lái)源之一。航測(cè)與遙感技術(shù)應(yīng)用在長(zhǎng)輸管道線路設(shè)計(jì)中,對(duì)改進(jìn)長(zhǎng)輸管道測(cè)設(shè)技術(shù)和能力、提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量以及推動(dòng)長(zhǎng)輸管道測(cè)設(shè)新技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用。
2西氣東輸二線工程在設(shè)計(jì)中應(yīng)用航測(cè)與遙感技術(shù)
西氣東輸二線工程西起新疆的霍爾果斯口岸,管道總體走向?yàn)橛杀毕蚰稀⒂晌飨驏|,東至浙江、上海,南至廣東、廣西,途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、江西、廣東、廣西、浙江、上海、湖南、江蘇、安徽和香港共15個(gè)省、市、自治區(qū),線路總長(zhǎng)約8600km,設(shè)計(jì)輸氣能力300´108m³/a,是一條連接中亞進(jìn)口氣源、國(guó)內(nèi)塔里木氣田、準(zhǔn)噶爾氣田、吐哈氣田、長(zhǎng)慶氣田和沿線中西部地區(qū)、華東、華南、長(zhǎng)三角、珠三角等用氣市場(chǎng)的重要能源通道。該項(xiàng)目的建設(shè),將進(jìn)一步滿足快速增長(zhǎng)的天然氣市場(chǎng)需求,提高我國(guó)清潔能源利用水平,是構(gòu)筑我國(guó)油氣戰(zhàn)略通道的重要工程。
西氣東輸二線工程是目前世界上最長(zhǎng)的大口徑高壓輸氣管道工程,作為我國(guó)戰(zhàn)略性能源工程,建設(shè)人員在可行性研究階段決定全線引入航測(cè)與遙感技術(shù)作為管道線路設(shè)計(jì)的輔助手段,發(fā)揮航測(cè)與遙感技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,減少設(shè)計(jì)人員內(nèi)外業(yè)反復(fù)工作量,縮短設(shè)計(jì)周期,為西氣東輸二線建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)服務(wù)。
在西氣東輸二線工程的建設(shè)過(guò)程中,航測(cè)與遙感技術(shù)主要應(yīng)用于線路設(shè)計(jì)的工作中。作為線路選擇和優(yōu)化的輔助工具,遙感技術(shù)主要通過(guò)影像圖片和數(shù)字高程信息實(shí)現(xiàn)其輔助功能。
在利用遙感技術(shù)之前,設(shè)計(jì)人員首先根據(jù)地形圖確定管道的擬定路由,然后根據(jù)擬定路由的中線坐標(biāo)確定航測(cè)路線,待影像圖片和數(shù)字高程信息拍攝、測(cè)量完成后對(duì)圖片進(jìn)行糾正、裁剪、拼接等處理,最后由線路設(shè)計(jì)人員應(yīng)用軟件在處理好的影像圖片上添加帶有坐標(biāo)的線路文件,對(duì)擬定路由進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)其輔助功能。
3 航測(cè)與遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
西氣東輸二線工程全線采用了航空攝影測(cè)量的手段獲得遙感圖像和地面高程信息,遙感圖像為真彩色全波段圖像,分辨率0.5m,地面高程信息精度為每1m一個(gè)高程點(diǎn),這些遙感資料經(jīng)過(guò)GIS手段構(gòu)建模型,服務(wù)于選線工作。作為管道設(shè)計(jì)的新技術(shù),遙感技術(shù)具備以下優(yōu)點(diǎn):
a時(shí)效性較強(qiáng)。由于傳統(tǒng)地形圖繪制時(shí)間多在上世紀(jì)50-90年代,存在區(qū)域性更新及更新速度慢的問(wèn)題。然而近三十年是中國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛的三十年,各地方經(jīng)濟(jì)隨之發(fā)展,人口增加,縣、市、鎮(zhèn)、村的規(guī)模擴(kuò)大,河湖、交通線等地物都發(fā)生了變化,單純依靠年代久遠(yuǎn)的地形圖經(jīng)常造成線路選擇的失誤,造成沒(méi)有必要的反復(fù)工作量。西氣東輸二線工程所用的遙感影像圖均為線路設(shè)計(jì)階段拍攝航空遙感圖片,其反映出的地物信息均為最新的信息,時(shí)效性非常好,從而在保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的同時(shí)大大減少了線路設(shè)計(jì)人員的內(nèi)業(yè)工作量。
b 視覺(jué)效果更直觀。選線時(shí),同地形圖、行政區(qū)圖、交通圖等傳統(tǒng)地圖相比,遙感的真彩色影像圖視覺(jué)效果更加直觀、準(zhǔn)確。傳統(tǒng)地圖只能依靠各種抽象的圖例、顏色、線條等表示地形地物,而真彩色影像圖以照片的方式把地物呈現(xiàn)給設(shè)計(jì)人員,地物清晰、具體、直觀,容易判別。
c 不受地形限制。選線時(shí),由于地形的差別,山區(qū)地段選線比平原段要困難得多,在新疆、甘肅、寧夏等高寒地區(qū),人跡罕至,選線人員到達(dá)線路位置的難度非常大甚至存在安全風(fēng)險(xiǎn)。在傳統(tǒng)的選線模式下,由于地形限制,大型河流穿跨越工程、隧道工程確定穿越點(diǎn)、隧道入(出)口的選擇都存在難于總體把握和全面考慮的問(wèn)題。遙感技術(shù)利用航測(cè)的影像圖片和數(shù)字高程可以打破地形的限制,使選線人員可以在不親臨現(xiàn)場(chǎng)的情況下獲取擬定線路方案所需的地形地貌信息,從而在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)大大減少了線路設(shè)計(jì)人員的外業(yè)工作量。
4 航測(cè)與遙感技術(shù)需要改進(jìn)的問(wèn)題和建議措施
作為西氣東輸二線工程設(shè)計(jì)工作應(yīng)用的新技術(shù),航測(cè)與遙感技術(shù)在與線路設(shè)計(jì)的結(jié)合過(guò)程中還存在一些問(wèn)題,需要在以后的工作中加以改進(jìn):
a航測(cè)與遙感技術(shù)受天氣的影響
西氣東輸二線工程全部的遙感圖像都需要在飛機(jī)上拍攝出來(lái),天氣情況對(duì)機(jī)的飛行和遙感圖像清晰度都有很大影響,對(duì)于春季沙塵天氣,夏季雷雨天氣,冬季風(fēng)雪天氣,這些都會(huì)延誤遙感圖像的拍攝工作,在一定程度上影響設(shè)計(jì)的進(jìn)度。
克服天氣的影響主要有兩種措施可以采用,第一,采用航天遙感方法拍攝的衛(wèi)星圖片避免航空遙感受天氣的限制,以遙感圖像時(shí)效性為代價(jià)確保工程進(jìn)度;第二,根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)選取最佳航測(cè)季節(jié),及時(shí)關(guān)注航測(cè)區(qū)域的天氣預(yù)報(bào),選取晴好天氣有計(jì)劃的提前開(kāi)展航測(cè)工作。
b航測(cè)與遙感技術(shù)航帶寬度問(wèn)題
西氣東輸二線工程遙感圖像的寬度為管道中線兩側(cè)各600m,如果在遙感圖像拍攝完成后再發(fā)生改線幅度大于600m的情況,就需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量來(lái)獲取數(shù)據(jù),因此遙感圖像有限的寬度對(duì)線路的選擇存在束縛。
發(fā)生超出航帶寬度改線主要是原因:
城鎮(zhèn)規(guī)劃范圍、土地資源利用的調(diào)整速度過(guò)快,環(huán)境敏感區(qū)域級(jí)別變更。
地下特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)、重要?dú)v史文物等在現(xiàn)行勘察規(guī)范不能完全滿足工程前期需要。
建議在線路設(shè)計(jì)的各個(gè)階段注重和地方相關(guān)部門(mén)結(jié)合與溝通,同時(shí)在設(shè)計(jì)工作前期針對(duì)特殊地段,特殊情況應(yīng)提前進(jìn)行有針對(duì)性的勘察工作,在局部可做加寬航測(cè)帶方式處理。
c航測(cè)與遙感技術(shù)費(fèi)用高
西氣東輸二線工程采用的是航測(cè)與遙感技術(shù),利用飛機(jī)在飛行過(guò)程對(duì)中線兩側(cè)拍攝遙感圖像,由于安全要求較高,此項(xiàng)工作必須委托專業(yè)的測(cè)繪機(jī)構(gòu)來(lái)完成,需要花費(fèi)高額的費(fèi)用來(lái)完成遙感資料的獲取工作。同時(shí)航測(cè)帶寬度也是影響最終費(fèi)用的因素之一,傳統(tǒng)測(cè)繪方式多為管道中心線兩側(cè)各200m。
對(duì)于航空器費(fèi)用高的問(wèn)題,建議可采用相對(duì)廉價(jià)的航天遙感技術(shù)。即采用人造衛(wèi)星代替飛機(jī)拍攝遙感圖片或更為廉價(jià)的航空器遙感技術(shù),如高空氣球、無(wú)人機(jī)。這樣在時(shí)效性可以接受的范圍內(nèi)節(jié)省大筆費(fèi)用。針對(duì)航測(cè)帶寬的問(wèn)題,需要大量的工程經(jīng)驗(yàn)積累以及經(jīng)驗(yàn)豐富的工程專家技術(shù)把關(guān)。同時(shí)可考慮根據(jù)地形地貌難度區(qū)域性劃分航測(cè)帶寬度的方法降低航測(cè)費(fèi)用。
5結(jié)語(yǔ)
航測(cè)與遙感技術(shù)作為近年來(lái)引入管道設(shè)計(jì)工作的新技術(shù),為西氣東輸二線工程線路的選擇提供了很大幫助,不但為設(shè)計(jì)工作節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間,而且對(duì)一些不易地面踏勘觀測(cè)的地形地物從俯瞰的角度給出了清晰的表示。因此,航測(cè)與遙感技術(shù)在以后的管道設(shè)計(jì)工作中還有很大的利用空間,需要繼續(xù)深入研究、實(shí)踐,使其更好的融入到設(shè)計(jì)工作中,發(fā)揮更大的輔助作用。
參考文獻(xiàn):
[ 1 ]湯國(guó)安,張友順,劉詠梅. 遙感數(shù)字圖像處理[M ]. 北京:高等教育出版社, 2004.
[ 2 ]樊紅,詹小國(guó). ARC / INFO應(yīng)用與開(kāi)發(fā)技術(shù)[M ]. 武漢:武漢大學(xué)出版社, 2002.
[ 3 ]梅安新.彭望琭.秦其明.劉慧平.遙感導(dǎo)論.北京:高等教育出版社.2001.
[ 4 ]西氣東輸二線工程可行性研究報(bào)告
【關(guān)鍵詞】航空攝影技術(shù);鐵路工程測(cè)量
中圖分類號(hào):P216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
伴隨世界范圍內(nèi)的電子計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展,并應(yīng)用到航空攝影測(cè)量專業(yè),航空攝影測(cè)量迅速進(jìn)入解析攝影測(cè)量時(shí)代。航空攝影技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的主要應(yīng)用,為我國(guó)鐵路的工程施工、安全運(yùn)輸、技術(shù)改造和科學(xué)管理做出了突出貢獻(xiàn)。
二、航空攝影測(cè)量技術(shù)發(fā)展歷程
航空攝影測(cè)量技術(shù)從19世紀(jì)初產(chǎn)生以來(lái),經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了一次又一次技術(shù)上的飛躍,如今已成為地理信息原始數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)手段。本文在航空攝影技術(shù)起源開(kāi)始直到目前數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量時(shí)代的技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中發(fā)現(xiàn),目前IMU/DGPS輔助航空攝影測(cè)量技術(shù)在國(guó)際上屬新興技術(shù),隨著技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用實(shí)踐日益成熟,并逐步應(yīng)用到航空遙感的各個(gè)領(lǐng)域。2004年國(guó)際攝影測(cè)量與遙感大會(huì)上。該技術(shù)也是重點(diǎn)討論技術(shù)之一。會(huì)議認(rèn)為該技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的攝影測(cè)量的重要革新,是未來(lái)航空遙感和航空攝影測(cè)量技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。
首先,數(shù)字航空攝影像機(jī)、機(jī)載GPS輔助測(cè)量、IMU/DGPS已經(jīng)在國(guó)家基礎(chǔ)航空攝影項(xiàng)目得到大量應(yīng)用,但對(duì)鐵路測(cè)繪1:2 000比例尺以上的地形圖(鐵專院曾做過(guò)機(jī)載GPS試驗(yàn),鐵三院也少量使用過(guò)數(shù)碼航片測(cè)繪地形圖)以上,在技術(shù)上要達(dá)到規(guī)?;膶?shí)際生產(chǎn)應(yīng)用,其發(fā)展趨勢(shì)是不容置疑的。另外,機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)、數(shù)碼航攝儀、機(jī)載GPS及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)有機(jī)結(jié)合,使用大容量高速計(jì)算機(jī),經(jīng)過(guò)專用軟件處理,可在空中完成地面高程模型DEM及數(shù)字正射影像圖DOM的生產(chǎn)模式,將大大提高航測(cè)成圖的作業(yè)生產(chǎn)效率,減少生產(chǎn)環(huán)節(jié),縮短生產(chǎn)周期,提高成圖精度,提供更為豐富的地理信息。我們相信,在不遠(yuǎn)的將來(lái)LIDAR系統(tǒng)將走進(jìn)鐵路航空攝影測(cè)量行列中來(lái),科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展將給鐵路航空攝影測(cè)量帶來(lái)不斷的變化,就像電子計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)了數(shù)字航空攝影測(cè)量時(shí)代的巨大變革一樣,一切都是可能的。
三、航測(cè)技術(shù)進(jìn)入我國(guó)鐵路測(cè)量的必要性分析
(一)既有鐵路測(cè)量只有引入先進(jìn)技術(shù)才能適應(yīng)鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要
20世紀(jì)80年代,開(kāi)放改革政策促使我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,國(guó)家開(kāi)始對(duì)鐵道部門(mén)提出挖潛、提高速度、提高運(yùn)量的要求。面對(duì)全國(guó)上萬(wàn)千米的鐵路線,當(dāng)時(shí)的技術(shù)力量與手段只能進(jìn)行線上與鐵路相關(guān)建筑物的測(cè)量工作,在既有鐵路測(cè)量中引人先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。1984年,鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院向鐵道部送上《關(guān)于在鐵路營(yíng)業(yè)線上積極采用航測(cè)遙感技術(shù)的建議》,李森茂部長(zhǎng)做出“這項(xiàng)工作應(yīng)該支持去做,但應(yīng)按急需分步去搞”的重要批示。1985年3月鐵道部委托基建總局舉辦“鐵路航測(cè)知識(shí)技術(shù)干部普及班”,專業(yè)設(shè)計(jì)院授課,主要參加人員是各鐵路局主管工務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)。孫永福副部長(zhǎng)在開(kāi)學(xué)典禮上講話,強(qiáng)調(diào)要在鐵路復(fù)測(cè)中推廣應(yīng)用航測(cè)技術(shù)。此后,航測(cè)在既有鐵路測(cè)量中應(yīng)用得到較快發(fā)展,至今已成為我國(guó)既有鐵路測(cè)量的重要技術(shù)。
(二)航測(cè)技術(shù)進(jìn)入既有鐵路測(cè)量產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益
據(jù)鄭州鐵路局統(tǒng)計(jì),既有鐵路測(cè)量采用航測(cè)技術(shù)可以縮短復(fù)測(cè)周期,比地面人工測(cè)量快3-4倍。航測(cè)測(cè)繪的大比例尺圖比人工地面測(cè)繪的質(zhì)量高,通過(guò)調(diào)繪資料可檢查糾正、補(bǔ)充現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、調(diào)查的錯(cuò)誤和不足,從而獲得準(zhǔn)確、詳細(xì)的鐵路帶狀地形圖;鐵路局采用航測(cè)比地面測(cè)繪節(jié)省經(jīng)費(fèi)10%-20%。據(jù)北京局統(tǒng)計(jì),采用航測(cè)方法僅用6年時(shí)間就完成了用常規(guī)方法需20年才能完成的復(fù)測(cè)任務(wù),費(fèi)用僅為地面人工測(cè)量的50%。既有鐵路測(cè)量引入航測(cè)先進(jìn)技術(shù)具有以下的主要作用:(1)加決既有鐵路復(fù)測(cè)工作進(jìn)度,及時(shí)建立起反映現(xiàn)場(chǎng)狀況的鐵路臺(tái)帳;(2)有效地解決鐵路用地測(cè)量問(wèn)題,較快地完成鐵路地籍測(cè)量;(3)可獲取詳盡、豐富、逼真、準(zhǔn)確的地物、地貌信息,擴(kuò)大了測(cè)量成果的應(yīng)用范圍,成圖范圍大于地面人工測(cè)量;(4)通過(guò)航測(cè)手段,獲取大量的圖形圖像數(shù)據(jù),建立鐵路工務(wù)用地等管理信息系統(tǒng),提高鐵路運(yùn)輸管理的科學(xué)性。據(jù)了解,既有鐵路航測(cè)成果不僅用于工務(wù),還用于土地、房管、運(yùn)輸、機(jī)務(wù)、電力、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、路基防洪、公安保衛(wèi)、環(huán)境保護(hù)。既有鐵路航測(cè)為鐵路技術(shù)改造、電氣化改造和干線提速等提供了豐富、可靠的基礎(chǔ)技術(shù)資料。
四、航空攝影技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用展望
我國(guó)現(xiàn)代既有鐵路航測(cè)主要表現(xiàn)在兩方面。一方面是使用先進(jìn)的測(cè)繪設(shè)備、新的測(cè)繪技術(shù);另一方面是為用戶(鐵路局)提供高科技產(chǎn)品,為鐵路運(yùn)輸安全,實(shí)現(xiàn)信息化和現(xiàn)代化管理創(chuàng)造條件。
比如,鐵路航空攝影一般為黑白片航空攝影。無(wú)論從技術(shù),還是經(jīng)濟(jì)角度,黑白航空攝影已完全滿足了鐵路航測(cè)制圖的需要。但是,現(xiàn)在的情況發(fā)生了變化,測(cè)繪鐵路1:2 000比例尺地形圖仍采用傳統(tǒng)的黑白片航空攝影,但在有特殊需要的鐵路樞紐和大型車站時(shí),開(kāi)始使用彩色航空攝影,例如鐵四院在武昌-廣州鐵路客運(yùn)專線項(xiàng)目中,對(duì)困難復(fù)雜的長(zhǎng)沙地區(qū)實(shí)施了真彩色航空攝影;一般既有鐵路復(fù)測(cè)也是黑白片航空攝影,但很多鐵路局也開(kāi)始要求對(duì)既有鐵路實(shí)施真彩色航空攝影,并提供彩色正射影像圖,使提交的既有鐵路復(fù)測(cè)資料面貌一新。此外,由于現(xiàn)有市場(chǎng)招投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜性,高科技含量往往具有更大的奪標(biāo)勝算,所以,一些地鐵、輕軌項(xiàng)目也逐步采用大比例尺彩色航空攝影。例如,鐵二院完成的深圳-龍崗地鐵項(xiàng)目采用了1:4 500大比例尺彩色航空攝影,收到良好效果。
(一)結(jié)合鐵路測(cè)量的實(shí)際,發(fā)揮衛(wèi)星定位,即全球定位系統(tǒng)(GPS)的測(cè)量作用
GPS技術(shù)在既有鐵路航測(cè)中的主要應(yīng)用范圍是:航空攝影。在航空攝影時(shí),使用GPS導(dǎo)航,可以取得質(zhì)量更好的航空攝影資料。既有鐵路航測(cè)外業(yè)。根據(jù)鐵路測(cè)量是沿鐵路的帶狀測(cè)量,建立窄帶狀的GPS控制網(wǎng),采用靜態(tài)測(cè)量方式,進(jìn)行高精度的導(dǎo)線測(cè)量。另外以快速靜態(tài)測(cè)量方式測(cè)定像控點(diǎn)、線路聯(lián)測(cè)點(diǎn)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)是以載波相位觀測(cè)值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS(RTDGPS)技術(shù),它是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新突破,在鐵路工程中有廣闊的應(yīng)用前景實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成,建立無(wú)線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證。其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn),安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站,對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí),通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù),隨機(jī)計(jì)算根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度。這樣用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況,根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo),確定觀測(cè)時(shí)間,從而減少冗余觀測(cè),提高工作效率。
(二)充分應(yīng)用電子計(jì)算技術(shù),實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化和CAD技術(shù)自動(dòng)繪圖
在既有鐵路航測(cè)外業(yè)和復(fù)測(cè)中,充分使用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。全站儀與計(jì)算機(jī)配套使用,控制測(cè)量及曲線測(cè)量中所有數(shù)據(jù),作到互相傳輸通訊,并應(yīng)用自行研制的從野外測(cè)量數(shù)據(jù)獲取到數(shù)據(jù)處理軟件,對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理,而這些結(jié)果能與航測(cè)內(nèi)業(yè)軟件接口,實(shí)現(xiàn)航測(cè)外、內(nèi)業(yè)一體化。
(三)鐵路帶狀電子影像圖集和三維景觀圖
電子計(jì)算技術(shù)與影像處理技術(shù)相結(jié)合,可制作既有鐵路的帶狀電子影像圖集。該圖集是航空攝影影像與數(shù)字線劃圖的結(jié)合,直觀地反映既有鐵路現(xiàn)場(chǎng)的各種信息。電子版影像數(shù)據(jù)無(wú)需任何圖像軟件就能打開(kāi),方便使用。沿線三維景觀圖直觀地再現(xiàn)鐵路及兩側(cè)的地物、地貌,有利于搶險(xiǎn)救災(zāi)和立交道口的技術(shù)改造。由模擬儀器過(guò)度到數(shù)字化成圖系統(tǒng),在采集方法上有了較明顯的變化,航空攝影測(cè)量大比例地形圖應(yīng)該說(shuō)精度較高。對(duì)于 5%高程較差大于 0.3m 是由于測(cè)標(biāo)切準(zhǔn)地面時(shí)分不清所致,應(yīng)提高作業(yè)員判斷立體影像的能力,對(duì)于山區(qū)在選擇像片控制點(diǎn)時(shí),應(yīng)注意點(diǎn)位分布,對(duì)于鐵路工程來(lái)說(shuō),在當(dāng)今鐵路發(fā)展迅猛,邊遠(yuǎn)山區(qū)鐵路建設(shè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也很重要,但山區(qū)地形圖的測(cè)繪采用全野外測(cè)圖比較困難,采用航空攝影測(cè)量是比較經(jīng)濟(jì)合理的,而且大大地提高了工程效率及降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。航空攝影測(cè)量技術(shù)在山區(qū)、林區(qū)有較大優(yōu)勢(shì)。
五、結(jié)束語(yǔ)
綜上可見(jiàn),航空攝影技術(shù)在我國(guó)鐵路工程測(cè)量中得到了較好的應(yīng)用,因?yàn)楹娇諗z影技術(shù)能以較高的速度,投人較少的人力,獲取優(yōu)質(zhì)和豐富的既有鐵路地形信息和鐵路信息。
參考文獻(xiàn)