時間：2022-08-17 17:46:06
序論：在您撰寫攝影測量技術論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
其一，遙感技術。大量的實踐證明，數(shù)碼相機拍攝到的影像要比模擬相機拍攝到的影像更加清晰，而且前者的種類較多，價格相對比較便宜，并且不需要進行掃描便可以獲得數(shù)字影像，大幅度縮短了成果的獲取周期，這使其被廣泛應用于航空攝影測量當中。其二，姿態(tài)控制技術。想要獲取到更加清晰的影像就必須克服氣流、飛行器等因素對數(shù)碼相機的影響，換言之，需要有一個相對比較穩(wěn)定的平臺，特別是對艇和無人機等抗風能力弱、飛行穩(wěn)定性差的飛行器，必須加裝三軸穩(wěn)定平臺，以此來確保數(shù)碼相機的姿態(tài)穩(wěn)定。其三，影像處理技術。為確保影像的后處理工作能夠順利完整，需要影像實時傳輸與快速拼接軟件。同時，飛行器獲取到的航片存在傾角大、重疊度不均勻等問題，所以必須采用針對性較強的影像后處理技術。
2低空遙感平臺攝影測量系統(tǒng)的設計
無人飛艇低空遙感平臺攝影測量系統(tǒng)主要是由兩個部分組成，一部分是系統(tǒng)硬件，另一部分是系統(tǒng)軟件。
2．1系統(tǒng)硬件
該系統(tǒng)的硬件由空中飛艇和地面監(jiān)控兩個部分組成，空中飛艇部分的主要設備包括氣囊、吊艙、發(fā)動機、GPS陀螺儀、自動駕駛設備、增穩(wěn)平臺、數(shù)碼相機和攝影機;地面監(jiān)控部分具體是由以下設備組成:便攜式計算機、手控設備、視頻終端以及電源。GPS是飛艇的導航裝置，在自動駕駛的狀態(tài)下，飛艇會根據(jù)預先設置好的航行線路進行低空飛行，并以一定的距離和間隔時間進行拍照，借此來獲取地面的數(shù)碼影像;飛艇的起落主要是由地面監(jiān)控部分負責，同時還對飛艇的自動駕駛進行監(jiān)控。
2．2系統(tǒng)軟件
該系統(tǒng)的軟件主要由以下幾個部分組成:飛艇航行線路規(guī)劃軟件、飛艇飛行監(jiān)控軟件、平差解算軟件、正射影像制作與編輯軟件。除上述軟件之外，系統(tǒng)還包含以下功能模塊:工程管理、全自動匹配、影像預處理、控制點量測、DEM生成等等。
3低空遙感平臺攝影測量系統(tǒng)的應用實例
所選測量區(qū)域的地面高程約為50m左右，該測區(qū)內(nèi)分布有大量的低山，山體的整體高度全部在170m以下，整個測區(qū)的范圍長度為8000m，成圖面積約為60km2。下面運用上文中設計的低空遙感平臺攝影測量系統(tǒng)對該測區(qū)進行測量。
3．1飛艇航行路線規(guī)劃
目前，數(shù)碼相機在測量領域內(nèi)獲得了廣泛應用，這使得大重疊度的航攝測量成為主流趨勢，為攝影測量自動化目標的實現(xiàn)提供了可能。在本次測量中，決定對所測區(qū)域采用大重疊度航行路線設計，航行方向的重疊度設計為80%，旁向的重疊度設計為60%，地面的分辨率為0.2m。為了獲得更加清晰的航攝影像，在數(shù)碼相機上配備了14mm焦距鏡頭，相對飛行高度控制在350m左右，每張影像的攝影范圍為600×900m。該測區(qū)的常規(guī)航行線路為22條，構架航行線路為4條，飛艇實際飛行的線路為26條，總計獲取影像1804張。
3．2選點及量測
為有效提高測量效率，在對飛艇航行線路進行規(guī)劃的過程中，需要合理選取控制點并進行量測。低空遙感攝影測量技術最為顯著的特點之一是分辨率高，為此，可以直接選取影像上較為明顯的地物點作為地面控制點，如路叉點、房屋拐角等等。依據(jù)我國現(xiàn)行的航攝測量作業(yè)規(guī)范標準的要求，并結合實際成圖需要，決定在該測區(qū)的設計航帶內(nèi)每8條基線選取一個控制點，共計選取140個地面控制點，實地采用GPS－RTK測量155控制點。
3．3工程管理與航攝影像預處理
飛艇根據(jù)預先規(guī)劃設計好的航行線路自動飛行，并對相關影像進行拍攝后，需要先對測區(qū)內(nèi)的相關數(shù)據(jù)進行整理，主要包括數(shù)碼相機參數(shù)、影像數(shù)據(jù)信息以及工程參數(shù)等等。其中數(shù)碼相機的參數(shù)可以通過三維檢驗校正獲得，在數(shù)據(jù)預處理的過程中，主要是對航空拍攝到的影像進行主點糾偏和畸變糾正。由于實際拍攝中，受角度不同等因素的影響，使得在同一個區(qū)域內(nèi)的相鄰影像當中存在色差，為確保測物內(nèi)正射影像的色調一致，必須進行勻色處理，具體過程如下:從該測區(qū)拍攝到的影像當中選擇出一張具有代表性的影像，然后借助圖像處理軟件，對其色調進行調節(jié)，并以此作為基準影像，隨后，利用勻色模塊將基準影像和測區(qū)內(nèi)的其它影像全部載入到軟件當中，并進行勻色處理。
3．4加密處理
由艇在低空飛行的過程中，受到風力作用，會對攝影的效果造成一定程度的影響，雖然飛艇的自動駕駛系統(tǒng)能夠對其飛行姿態(tài)進行實時調節(jié)，數(shù)碼相機的穩(wěn)定云臺也可以確保相機處于相對固定的狀態(tài)，但飛艇在航線上行進時，其本身的姿態(tài)會發(fā)生不斷地變化，若是遇到強氣流，則會導致飛艇出現(xiàn)劇烈的變化，這樣很難確保數(shù)碼相機拍照時保持穩(wěn)定的姿態(tài)，這樣一來，造成了獲得的影像姿態(tài)角超出測量規(guī)范標準的角度要求，從而導致匹配難度較大。為了解決該問題，決定在特征點匹配的過程中引入SIFT算子，并將其匹配結果作為初始值，然后利用最小二乘進行精確匹配，以此來確保匹配結果的穩(wěn)定性和有效性。
3．5平差結算與影像校正
首先，采用光束法將拍攝到的每張影像的外方位元素計算出來，然后再對大量影像點進行密集匹配，并將這些影像點的大地坐標計算出來，經(jīng)過濾波處理之后，通過地面離散點規(guī)則網(wǎng)格化生成DEM;在對拍攝到的影像進行方位元素解算時，由于各種因素的影響，難免會出現(xiàn)偏差，這樣一來便會導致所生成的測區(qū)DEM出現(xiàn)偏差。因此可以采用系統(tǒng)中的正射糾偏模塊進行分塊校正，由此便可以獲得整個測量區(qū)域范圍的正射影像。
4結論
【關鍵詞】GPS定位技術工程測量加護分析數(shù)字化 攝影測量
中圖分類號： P228.4 文獻標識碼： A 文章編號：
一．引言。
工程測量通常是指在工程建設的勘測設計、施工和管理階段中運用的各種測量理論、方法和技術的總稱。傳統(tǒng)工程測量技術的服務領域包括建筑、水利、交通、礦山等部門，其基本內(nèi)容有測圖和放樣兩部分。現(xiàn)代工程測量己經(jīng)遠遠突破了僅僅為工程建設服務的概念，它不僅涉及工程的靜態(tài)、動態(tài)幾何與物理量測定，而且包括對測量結果的分析，甚至對物體發(fā)展變化的趨勢預報。
二．工程測量實施的階段性分析。
1.規(guī)劃設計階段。
主要是提供大比例尺地形圖。采用的方法主要有地面人工測圖和攝影測量成圖兩類。
（1）. 地面人工測圖。是根據(jù)由總體到局部的原則，先在測區(qū)內(nèi)建立平面和高程控制網(wǎng)點(見工程控制測量)，然后根據(jù)控制點測繪地物、地貌。近年來，隨著電子速測儀和機助制圖系統(tǒng)的發(fā)展，可以應用多功能整體式或組合式的電子速測系統(tǒng)取得地物和地貌特征點的三維坐標數(shù)據(jù)，輸入制圖系統(tǒng)自動成圖。
（2）. 攝影測量成圖。是對地面進行攝影，對像片加以判讀、量測和處理，以獲得所需資料。最先應用的是地面攝影測量，即在地面上用攝影經(jīng)緯儀攝取測區(qū)的像片，據(jù)以成圖。后來發(fā)展為航空攝影測量，它已成為目前測繪地形圖的最主要、最有效方法。
近年來,隨著攝影器材和測圖儀器的改進,除了模擬測圖方式以外，發(fā)展了解析測圖方式，即利用立體坐標量測儀對像片量測進行解析處理，獲得地形的數(shù)據(jù)資料。解析測圖儀除了與一般模擬立體測圖儀一樣測圖外,還可進行區(qū)域網(wǎng)點加密和數(shù)字化測圖,獲得數(shù)字地圖。地面形態(tài)的數(shù)字表達稱為“數(shù)字地面模型”，它可用來解決工程設計中繪制斷面圖、計算土石方量等問題。
2.施工階段工程測量工作。
主要是按照設計和施工的要求，先建立施工控制網(wǎng)點,然后根據(jù)控制網(wǎng)點,在實地上以適當?shù)木确艠映鼋ㄖ锱c生產(chǎn)設備各部分的位置，作為施工和安裝的依據(jù)。放樣工作包括平面位置放樣和高程放樣。平面位置放樣通常采用極坐標法、直角坐標法以及交會法等。高程放樣通常是根據(jù)高程控制網(wǎng)點用水準測量方法進行。近年來，已在施工測量中應用了激光測量儀器，例如：激光準直儀、激光垂線儀、激光平面儀、激光經(jīng)緯儀、激光水準儀等（見工程測量儀器）。這不僅提高了測量的精度和速度，而且有助于實現(xiàn)自動化。
3. 經(jīng)營管理階段的工程測量工作。
主要是為了監(jiān)視工程建筑物的現(xiàn)狀，保證安全運營所進行的建（構）筑物變形觀測。包括垂直位移（沉降）、水平位移、傾斜、撓曲，以及風振、日照等變形觀測項目，其特點是要求建立較高精度的變形觀測控制網(wǎng)和穩(wěn)固的基準點。對于觀測的精度要求與所采用的方法，因各項工程的要求不同，差異較大。野外觀測工作完成以后，經(jīng)過平差計算和初步整理，應用統(tǒng)計檢驗的方法來分析變形觀測成果的可靠性，應用回歸分析的方法探討變形的規(guī)律性。垂直位移（沉降）觀測，通常采用精密水準測量方法。使用液體靜力水準測量法，可將液面的高程變化轉換成電感輸出，有利于實現(xiàn)觀測自動化。建筑物的水平位移觀測，由于它本身受力條件的不同，位移的方向不同，觀測方法也就不同。對于任意方向的位移觀測，常采用角度前方交會法，對于發(fā)生在某一特定方向的位移觀測常采用基準線法。基準面的建立，可應用經(jīng)緯儀的視線、拉緊的鋼絲或者激光束。觀測點相對于基準面的偏離值，可以用人工觀測，也可以利用光電傳感技術，實現(xiàn)自動化。建筑物的位移、傾斜、撓曲和瞬時變形觀測，除了采用大地測量方法外，也可以應用近景攝影測量技術。
三．工程測量技術的現(xiàn)狀。
1. 地面測量儀器。
20 世紀 80 年代以來出現(xiàn)許多先進的地面測量儀器，為工程測量提供了先進的技術工具和手段，如：光電測距儀、精密測距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、電子水準儀、數(shù)字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等，為工程測量向現(xiàn)代化、自動化、數(shù)字化方向發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，改變了傳統(tǒng)的工程控制網(wǎng)布網(wǎng)、地形測量、道路測量和施工測量等的作業(yè)方法。三角網(wǎng)已被三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、測距導線網(wǎng)所替代；光電測距三角高程測量代替三、四等水準測量；具有自動跟蹤和連續(xù)顯示功能的測距儀用于施工放樣測量；無需棱鏡的測距儀解決了難以攀登和無法到達的測量點的測距工作；電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器；精密測距儀的應用代替了傳統(tǒng)的基線丈量。
2.GPS定位技術。
GPS是美國從20世紀70年代開始研制,歷時20年,耗資200億美元,于1994年全面建成,具有海、陸、空進行全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。隨著GPS定位技術的不斷改進,軟、硬件的不斷完善,長期使用的測角、測距、測水準為主體的常規(guī)地面定位技術,正在逐步被以一次性確定三維坐標的高速度、高精度、費用省、操作簡單的GPS技術代替。
在我國 G P S 定位技術的應用已深入各個領域，國家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造已普遍地應用 G P S 技術，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監(jiān)測、山體滑坡、地震的形變監(jiān)測、海島或海域測量等也已廣泛的使用 G P S 技術。隨著D G P S 差分定位技術和 R T K 實時差分定位系統(tǒng)的發(fā)展和美國 A S 技術的解除，單點定位精度不斷提高，G P S 技術在導航、運載工具實時監(jiān)控、石油物探點定位、地質勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景。
3. 數(shù)字化測繪技術。
數(shù)字化測繪技術在測繪工程領域得以廣泛應用，使大比例尺測圖技術向數(shù)字化、信息化發(fā)展。大比例尺地形圖和工程圖的測繪,歷來就是城市與工程測量的重要內(nèi)容和任務。
常規(guī)的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作,同時還有大量的室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作,成圖周期長,產(chǎn)品單一,難以適應飛速發(fā)展的城市建設和現(xiàn)代化工程建設的需要。隨著電子經(jīng)緯儀、全站儀的應用和 GEOMAP 系統(tǒng)的出現(xiàn),把野外數(shù)據(jù)采集的先進設備與微機及數(shù)控繪圖儀三者結合起來,形成一個從野外或室內(nèi)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統(tǒng)。
4. 攝影測量技術。
攝影測量技術已越來越廣泛的在城市和工程測繪領域中得以應用，由于高質量、高精度的攝影測量儀器的研制生產(chǎn)，結合計算機技術中的應用，使得攝影測量能夠提供完全的、實時的三維空間信息。不僅不需要接觸物體，而且減少了外業(yè)工作量，具有測量高效、高精度，成果品種繁多等特點。在城市和工程大比例尺地形測繪、地籍測繪、公路、鐵路以及長距離通訊和電力選線、描述被測物體狀態(tài)、建筑物變形監(jiān)測、文物保護和醫(yī)學上異物定位中都起到了一般測量難以起到的作用，具有廣泛的應用前景。由于全數(shù)字攝影測量工作站的出現(xiàn)，為攝影測量技術應用提供了新的技術手段和方法，該技術已在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進和應用。
六．結束語
在人類活動中，工程測量是無處不在、無時不用，只要有建設就必然存在工程測量，因而其發(fā)展和應用的前景是廣闊的。
參考文獻：
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【Abstract】In the process of the construction of digital city， 3D spatial data has been widely used in overall planning of the city ，municipal construction and city traffic. Based on this， this paper firstly introduces construct methods commonly used of three-dimensional modeling， then taking a digital city construction project as an example ， studies the 3D modeling based on the digital photogrammetry.
【關鍵詞】數(shù)字攝影測量技術；三維建模；數(shù)字城市
【Keywords】digital photogrammetry； 3D modeling； digital city
【中圖分類號】P232 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0185-02
1 引言
城市化進程的加快促進了數(shù)字城市的建設與發(fā)展，人們逐漸加強對三維建模精確性與實效性的重視。三維建模為數(shù)字城市建設提供科學的數(shù)據(jù)基礎，具有很強的直觀性。
2 三維建模的構建方式
作為建設數(shù)字城市三維地理信息系統(tǒng)的關鍵，保證三維模型具有良好的精度，并且提高建模效率對于三維地理信息系統(tǒng)作用的發(fā)揮、保證建設周期具有重要意義。通常使用的建模方式包括如下幾種。
2.1 航空攝影測量
使用該技術，能夠創(chuàng)建立體環(huán)境，實現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)的位置、高度、形狀信息的快速與準確獲取。然后結合外業(yè)紋理采集與正射影響屋頂信息能夠進行精細三維模型的構建。完善的DEM與DOM數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術路線能夠進行三維場景中地形數(shù)據(jù)的快速與準確重建，將城市風貌展現(xiàn)出來。
2.2 機載激光雷達掃描
使用該方式能夠實現(xiàn)城市建筑與地表模型的快速獲取，但是獲取到的數(shù)據(jù)量具有一定的規(guī)模性，提升了數(shù)據(jù)的處理難度，需要采取相對麻煩的人工措施才能將其中有益的信息提取出來。另外，該種方式的三維建模中不能將建筑物色彩與紋理呈現(xiàn)出來。[1]
2.3 使用二維資料
立足于建筑規(guī)劃的圖紙，提取其中的二維資料，使用合適的軟件如AutoCAD等進行三維模型數(shù)據(jù)的建立。該種方式進行數(shù)據(jù)收集時需要進行大量工作，并且不能保證數(shù)據(jù)具有時效性。另外，針對建筑物頂部存在的紋理盲區(qū)，也需要進行大量工作才能獲取高程數(shù)據(jù)。與機載激光雷達掃描方式一樣，不能將建筑物色彩與紋理呈現(xiàn)出來。
3 基于數(shù)字攝影測量技術的三維建模
3.1 基于數(shù)字攝影測量技術的三維建模優(yōu)勢
獲取、處理與分發(fā)數(shù)據(jù)均為數(shù)字形式，并且能夠通過計算機實現(xiàn)攝影測量中全部流程；數(shù)字攝影測量技術能夠幫助設計人員進行目標建筑物的幾何空間與高程數(shù)據(jù)的快速構建，并且精度高、快速成像；地面建筑能夠實現(xiàn)達到cm級別的空間幾何精度，降低數(shù)據(jù)更新的難度，能夠在規(guī)模較大的工程項目中應用，能夠為建設數(shù)字城市與地球建立基礎的數(shù)據(jù)框架；相較于使用計算機制作動畫與景觀模擬，基于數(shù)字攝影測量技術的三維建模能夠在目標建筑物具有的實際地理坐標下進行真實三維景觀模型的構建[2]。在該種模型中，建筑物中各元素之間的空間相對位置與實際情況是一一對應的，并且能夠對其中的任意點測量三維坐標，能夠達到測繪要求的精度級別。
3.2 基于數(shù)字攝影測量技術的三維建模方式
論文將某數(shù)字城市的三維建模方式作為實際進行分析，該城市基于數(shù)字攝影測量技術的三維建模技術線路如圖1所示。
3.2.1 航空攝影測量
論文所舉的項目實例中使用DMC進行航空攝影，能夠取得相關影像資料，與實地比例為1∶5000，地面的分辨率為0.06m。使用航天遠景技術中的軟件對獲取的影像資料、外業(yè)像控資料進行空三加密處理，從而獲取三維建模中需要的外方位元素c加密點的具體坐標。
3.2.2 DEM的建立
DEM即為數(shù)字高程模型，是進行數(shù)字城市建設中不可或缺的信息之一。在該項目中使用航天遠景技術中的相關軟件在經(jīng)過空三加密的數(shù)據(jù)基礎上進行立體模型的自動生成，并對相對與絕對定向精度進行檢查，生成5m格網(wǎng)的數(shù)字高程模型文件。按照作業(yè)指導手冊上相關規(guī)定在匹配窗口中編輯等視差曲線或者等高線，保證其中全部曲線與地面相貼緊，最后能夠生成數(shù)字高程模型，并檢查、處理其接邊。
3.2.3 DOM的生成
DOM即為數(shù)字正射影像圖。數(shù)字攝影測量技術能夠糾正、鑲嵌與裁切正射影像。將數(shù)字高程模型與數(shù)字正射影像圖進行疊加，能夠得出數(shù)字三維景觀。在該項目中，先對數(shù)字高程模型進行接邊處理，然后對其進行糾正，再使用航天遠景技術進行進一步的處理，再進行裁切。
3.2.4 TDOM的生產(chǎn)
TDOM即為真正射影像圖，屬于DOM中的一種。相較于普通的數(shù)字正射影像產(chǎn)品，在三維建模中使用的全部背景圖糾正了所有建筑物的中心投影，避免出現(xiàn)投影差。使用數(shù)字攝影測量技術，能夠實現(xiàn)立體環(huán)境下幾何特征的收集。在進行三維建模背景圖的制作中將攝影測量系統(tǒng)采集的關于建筑物的矢量數(shù)據(jù)作為數(shù)學基礎，通過該數(shù)據(jù)再次對正射影像的數(shù)據(jù)進行糾正，能夠將建筑物投影差消除[3]。
3.2.5城市真實三維景觀模型的構建
制作基礎模型。將建筑物的分類標準作為標準，采集平面幾何與高程數(shù)據(jù)，精度要求為平面幾何位置小于50cm，高程精度小于80cm。然后使用合適的軟件進行三維模型的生成；提取屋頂紋理。按照相關要求處理原始影像后，在功能合適的軟件幫助下匹配影像與基礎模型，保證精度的合格，然后軟件能夠對屋頂?shù)募y理進行自動提取；采集外業(yè)紋理。按照相關規(guī)范要求，對一定范圍中全部的外業(yè)紋理進行采集。使用相機對所有建筑物的外部輪廓進行記錄；制作三維模型。在該項目的信息系統(tǒng)中，將三維模型分為地形、建筑、道路、植被、市政基礎設施等模型類型，從精度上分為精細與標準兩種級別的模型。在該項目中三維建模規(guī)模很大，要求建模具有較高的效率與質量較好的數(shù)據(jù)；整合城市的三維場景。使用相關工具軟件，優(yōu)化與DOM、DEM與精細場景，能夠進行城市三維場景的整合[4]。
4 結語
論文通過使用項目實例對基于數(shù)字攝影測量技術的三維建模進行研究，證明該種建模方式具有很強的優(yōu)勢。在使用該種技術的過程中，仍然存在很多亟待解決的問題，需要行業(yè)中人員進行持續(xù)探索。
【參考文獻】
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關鍵詞：攝影測量，發(fā)展，應用
通過上世紀八九十年代對數(shù)字攝影測量的研究、開發(fā)與推廣，進入21世紀，我國數(shù)字攝影測量以世人難以想象的速度發(fā)展，數(shù)字攝影測量工作站在中國的攝影測量生產(chǎn)中獲得了普遍的應用與推廣，攝影測量的教學也由過去只有少數(shù)院校才能進行的“貴族”式的教學得到了極大的普及。由于攝影測量生產(chǎn)的轉型，影像掃描儀已被大量應用，全國掃描儀數(shù)量已超過100臺。同時航空攝影機也在加速引進。應用于航空攝影過程中的GPS／IMU系統(tǒng)也已引進，Z／I公司的數(shù)字航空攝影機也已經(jīng)開始在中國應用。與此同時，高分辨率的遙感影像、以及其定位參數(shù)文件的應用，只要極少量的外業(yè)控制點，就能迅速生成正射影像圖，它已在城市、土地的變遷、規(guī)劃中得到愈來愈廣泛的應用。所有這一切表明，新一代傳感器、定位系統(tǒng)的迅速發(fā)展以及數(shù)字攝影測量工作站的大規(guī)模推廣，都對攝影測量自身的發(fā)展提出一個非常嚴峻而現(xiàn)實的問題：攝影測量向何處去？下面我們就針對攝影測量的發(fā)展討論一下。免費論文參考網(wǎng)。
1.數(shù)字攝影測量發(fā)展的新契機
從20世紀初起，以純精密、光機的模擬攝影測量儀器為特征的攝影測量一直持續(xù)了半個多世紀。在此期間，攝影測量的教學、極少量的科研，除所謂的變換光束理論研究以外，多數(shù)是圍繞歐洲的幾個著名廠商生產(chǎn)的模擬攝影測量儀器進行。到50年代末計算機開始進入攝影測量，攝影測量的研究領域得到了很大的擴展：如解析法空中三角測量、在線空中三角測量、區(qū)域網(wǎng)平差、粗差檢測理論、正射糾正、數(shù)字測圖等。90年代隨著數(shù)字攝影測量時代的到來，相對于傳統(tǒng)的模擬、解析攝影測量，其最大的特點是將計算機視覺、模式識別技術應用到攝影測量，實現(xiàn)了內(nèi)定向、相對定向、空中三角測量、數(shù)字高程模型（DEM）生成等的（半）自動化。數(shù)字攝影測量不僅僅將傳統(tǒng)攝影測量儀器各種功能全部計算機，以提高工效、降低對作業(yè)員的要求，而且正在不斷地擴充攝影測量的功能。
但是我們必須清醒地認識到：一些數(shù)字攝影測量工作站只是解析測圖儀的替代品；目前的數(shù)字攝影測量工作站主要只適合于航空、航天攝影測量，而近景、地面攝影測量與它有很大差異，將數(shù)字攝影測量應用于近景攝影測量，攝影測量的理論必須進一步發(fā)展；即使是當前自動化程度較高的數(shù)字攝影測量工作站，攝影測量的主要研究還僅僅在“同名點”的影像匹配技術。因此，我們必須跳出傳統(tǒng)攝影測量的束縛，必須從計算機的特點考慮數(shù)字攝影測量的理論發(fā)展，這正是數(shù)字攝影測量為其理論與實踐的發(fā)展提出了嶄新的契機。
2.數(shù)字攝影測量發(fā)展的重要方向
當前數(shù)字影像、DEM、攝影機位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)的直接獲取等技術正在迅速發(fā)展，它們對于加快攝影測量成圖周期、減少野外工作量將發(fā)揮愈來愈重要的作用。例如利用高分辨率的衛(wèi)星影像與對應的有理多項式系數(shù)（RPC）定位數(shù)據(jù)文件，再加以極少量的GPS點作控制，即能快速生產(chǎn)1：1萬乃至1：5000的正射影像圖。但是，與此相對應的攝影測量自身的發(fā)展與任務是什么？這是一個攝影測量工作者必須回答的問題。不管數(shù)據(jù)獲取手段如何發(fā)展，航空（航天）攝影測量發(fā)展的中心任務之一是數(shù)據(jù)更新，實現(xiàn)建立國家基本地形圖的由定期更新到動態(tài)更新機制。特別是對于處于經(jīng)濟快速發(fā)展的我國，GIS數(shù)據(jù)更新顯得尤為重要。但是，數(shù)據(jù)更新不是重測地形圖，具體而言： 數(shù)據(jù)更新的復雜性 利用航空攝影的影像進行測繪，縱然在模擬測圖期間，其生產(chǎn)流程、各種規(guī)范已經(jīng)成熟，到解析、特別是數(shù)字攝影測量時代，攝影測量的流程雖然有很大的改變，但是基本任務與規(guī)范沒有根本的變化。而數(shù)據(jù)更新則不同，其情況比“新測或重測”要復雜得多。它的復雜性來自如何利用已有數(shù)據(jù)，減少外業(yè)、內(nèi)業(yè)的工作量，加速成圖周期。由此就產(chǎn)生很多問題，必須予以考慮，例如：已有的數(shù)據(jù)是什么？是正射影像圖＋DEM，還是線劃圖＋DEM？數(shù)據(jù)更新的地區(qū)是什么？是城區(qū)、郊區(qū)、還是山區(qū)？更新的地形圖比例尺，是大比例尺，還是小比例尺？等等。例如在郊區(qū)、山區(qū)、小比例尺地圖數(shù)據(jù)更新時，可以利用“新影像”與已有的“正射影像圖＋DEM”直接進行配準，進行無（或減少）控制點的空中三角測量。免費論文參考網(wǎng)。但是對于城區(qū)、大比例尺地形圖更新，就很難利用已有的正射影像圖，在更新城區(qū)、大比例尺地圖時，利用已有的線劃圖將比影像圖更為有利。 數(shù)據(jù)更新涉及攝影測量理論的創(chuàng)新與技術的更新 數(shù)據(jù)更新問題是如何利用已有的“數(shù)據(jù)”，更確切而言是如何利用已有的“信息”。眾所周知：欲利用新影像更新已有地圖，將兩者“疊合”是最重要的一步。為此，確定影像的方位元素，將影像糾正為與地圖一致的正射影像圖，然后才能將“圖”與像”套合。因此在數(shù)據(jù)更新中，除常用于傳統(tǒng)的人工選取點作為控制點以外，能否利用地圖上大量存在的“線狀地物要素”作為控制，對于實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新自動化、提高工效至關重要。免費論文參考網(wǎng)。 數(shù)據(jù)更新涉及觀念的更新、規(guī)范的修改傳統(tǒng)的攝影測量是由外業(yè)“控制點”、內(nèi)業(yè)“加密點”與“碎部點”的等級之分，由外業(yè)“控制點”、進行空中三角測量獲得“加密點”，最后是測繪“碎部點”，精度的要求當然是“上一級高于下一級”、“上一級控制下一級”進行測繪。內(nèi)業(yè)測圖是在加密點的控制下進行測繪地形圖的碎部點、或進行正射糾正，因此加密點的精度應該高于地形圖上的碎部點與影像圖上的明顯點。但是，在上述數(shù)據(jù)更新方法中，更多的是考慮應用地形圖或影像圖上的碎部點或明顯點作為新一輪成圖的控制（注意：被用作控制的碎部點的數(shù)量要比傳統(tǒng)的控制點數(shù)量多出幾十倍、甚至幾百倍），由此生產(chǎn)的新一輪地圖，但是它能否到達成圖要求，當然還需作大量的驗證。同時，更新方案也應該而且必須考慮加入少量的外業(yè)控制點、使用上一輪成圖時影像的外方位元素、加密點與對應的影像，在可能的條件下應考慮應用定位定向系統(tǒng)（POS）數(shù)據(jù)等。但是，不管采用何種方案，多涉及傳統(tǒng)觀念的更新與相應規(guī)范的修改。
3.攝影測量發(fā)展的嶄新領域
到目前為止數(shù)字攝影測量的發(fā)展，無論在理論上還是在實際上，主要是圍繞著利用航空（航天）攝影測量測繪地形圖，而對于數(shù)字近景（地面）攝影測量的研究甚少。同時隨著數(shù)碼相機的廣泛應用、價格愈來愈低廉，數(shù)碼相機在測量的應用將是攝影測量發(fā)展的必然趨勢。 在此領域它與計算機視覺有著天然的密切聯(lián)系，因為“計算機視覺的研究目標是使計算機具有通過二維圖像認知三維環(huán)境信息的能力，這種能力將不僅使機器感知三維環(huán)境中物體的幾何信息，包括它的形狀、位置、姿態(tài)、運動等，而且能對它們進行描述、存儲，識別與理解”，兩者非常相似，但是又有明顯的差異。同樣，數(shù)字近景攝影測量與基于傳統(tǒng)的基于單基線立體、測標的近景攝影測量也有很大的差別。 在過去的一個半多世紀,航空攝影測量取得了許多重大的成就,經(jīng)歷了模擬攝影測量階段、解析攝影測量階段和數(shù)字攝影測量階段,革新了空間數(shù)據(jù)獲取的技術方法,顯示出了航空攝影巨大的生命力和影響力。應辨證的看待攝影測量的發(fā)展，在迎接新的發(fā)展機遇的同時，還應意識到嚴峻的挑戰(zhàn)，過于悲觀或過于樂觀的“極端”態(tài)度，都不利于學科的發(fā)展。
【關鍵詞】三維建模；三維空間模型；人機交互；攝影測量；三維點云
1、引言
隨著數(shù)字采集技術的不斷發(fā)展以及“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”概念的不斷深化，人們已不再滿足于傳統(tǒng)二維手段描述的三維信息，目前三維模型已成為繼圖像、聲音和視頻之后的第四種多媒體數(shù)據(jù)類型[1]，物體的表現(xiàn)形式也逐漸從二維表示向三維自動化建模的方向過渡。
目前實現(xiàn)三維建模的方法大致有以下幾種：一是直接利用三維建模軟件，如計算機輔助設計軟件（AutoCAD）、三維動畫渲染和制作軟件（3D Studio Max）等工具人機交互式三維建模；二是直接利用GIS的二維數(shù)據(jù)和高度信息建立三維模型，但這種方法只局限于規(guī)則對象的建模；三是基于數(shù)字攝影測量原理對物體快速建模。隨著數(shù)據(jù)采集技術的不斷發(fā)展和自動化，根據(jù)三維激光點云數(shù)據(jù)自動構建三維模型正成為研究的熱點。本文對現(xiàn)今常用的地物建模方法進行比較分析，總結出了各種建模方法的特點。
2、三維建模方法
本文以校園中建筑物為建模對象，分別通過以下3種常用的建模方法進行三維模型重建：基于AutoCAD的人機交互式建模、基于掃描點云的建模、基于近景攝影測量的建模。
2.1 基于AutoCAD的人機交互式建模
對于幾何形體相對規(guī)則的建筑，常規(guī)使用免棱鏡電子全站儀對建筑物構件的三維特征點進行散點式數(shù)據(jù)采集。本文采集數(shù)據(jù)同時采用“四位編碼法”對特征點編碼[2]，并按建筑構件分類分層存儲。繪圖時根據(jù)特征點編碼結合測繪順序在CAD中編寫LISP程序對建筑物實現(xiàn)自動展點和自動連線生成線框圖。以同濟大學某學生宿舍為例，在CAD中連線后的線框圖見圖1（a），圖中3個藍點為門上3個特征點，這些點不同時位于門所確定的豎直面內(nèi)?？梢娙S繪圖不是實測點位的簡單連線或修補，需以實測點位為基礎，綜合考慮建筑的施工、形變和測量誤差及建筑特性，采用擬合的方法對線框圖進行局部處理，最后構建三維實體，如圖1（b）所示。
（a）門窗的4個圖元不共面
（b）構建后的實體效果
圖1 繪制步驟及效果
此外，游天[3]等人利用對象三視圖為底圖在三維制作軟件中直接建模，并將三面圖對模型進行紋理映射提高模型的真實度。本文也以學校校門為例對此方法進行了驗證，實驗證明該方法構建的三維實體模型精度也能滿足一般要求。
2.2基于掃描點云的建模
對于不規(guī)則物體，全站儀則顯得無能為力了。三維激光掃描技術克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式的不足，應運而生的模型自動化重建技術愈來愈受到重視。目前基于掃描點云的建模一般流程可概括為點云的獲取、表面重建、點云的處理與建模三個階段。以校園某建筑為例具體實驗步驟如下：
（1）點云數(shù)據(jù)獲取。本實驗采用Leica C10對某樓進行掃描測量，根據(jù)該樓的輪廓特征和實際掃描范圍等影響因子，本次測量共設16站。
（2）點云數(shù)據(jù)預處理
為了給建模階段提供較理想的點云數(shù)據(jù)，需對原始點云數(shù)據(jù)進行點云拼接、去噪、采樣等預處理。點云數(shù)據(jù)預處理既可通過算法[4] [5] [6] [7] [8] [9]實現(xiàn)，也可以通過掃描儀配套軟件如Cyclone、Faro Scene等完成。這一步操作十分重要，是決定后續(xù)數(shù)據(jù)質量好壞和執(zhí)行效率的關鍵。
（3）點云數(shù)據(jù)建模
目前，對建筑物點云數(shù)據(jù)模型重建的研究多數(shù)從兩個方面展開：一方面提取建筑物的邊界特征，以特征為約束構建三維實體模型；另一方面是直接對點云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，建立拓撲關系，進行表面重建和優(yōu)化。本實驗采用點云數(shù)據(jù)分割、曲面擬合以及交互組合的方法來實現(xiàn)建筑物對象的三維建模。建模步驟大致可分類以下三大步：
a）海量散亂點云數(shù)據(jù)分割
點云分割是為下階段精細建模做準備。本文根據(jù)空間點的鄰域關系估算點與點間的拓撲關系，將建筑模型分割為平整墻面、屋頂和附件幾大區(qū)域。
b）分割部分精細建模
自動識別提取點云數(shù)據(jù)特征，并以此特征為約束迭代擬合模型，在此基礎上構建三角網(wǎng)格。
c）模型拼接
根據(jù)模型間的特征及法矢拼接相鄰模型，對拼接后的兩模型公共區(qū)域部分的三角網(wǎng)進行裁剪、檢查以及模型修補和優(yōu)化。
綜合以上步驟，基于點云數(shù)據(jù)建成的三維模型效果如圖2所示。
圖2 文遠樓三維模型
2.3基于近景攝影測量的建模
本實驗攝影采用的是非量測型相機，以同濟大學某建筑正門為例，根據(jù)近景攝影測量原理構建三維模型的流程步驟如下：
（1）影像采集。以多攝站正直環(huán)繞攝影方式用普通相機對大禮堂進行攝影，共布設8個攝站。圖3為正門前的觀測示意圖，其中S1、S2為兩個觀測站，J1～J4分別為正門前4根柱子上粘貼的4個人工標志。
圖3 現(xiàn)場觀測圖
（2）坐標解算?？紤]到非量測數(shù)碼相機的內(nèi)、外方位元素的初始近似值未知以及像點、攝影中心、相應地物點間的不共線，需使用加入像點坐標改正數(shù)（本實驗僅考慮物鏡輻射方向的光學畸變改正數(shù)）的直接線性變換解法，建立像點坐標與相應物點空間坐標之間的線性關系。
（1）
式中，）為像片上以任意點為原點的像點坐標，為點的物方空間坐標，L1～L11為11個變換參數(shù)。
（3）繪制實體
在相片上采集一定密度的特征點并解算該特征點的三維坐標，反向投影到三維空間后借助三維繪圖軟件展繪建筑上的特征點，增補遺漏點，并利用計算機視覺技術構建一個線框和幾何實體模型。圖4為繪制的建筑前門線框模型。
圖4 前門構建線框圖
3、三維建模方法對比分析
基于人機交互的建模、基于掃描點云和基于攝影測量的建模這三種建模方法都是基于測量的建模方式，都需要以外業(yè)采集的三維坐標數(shù)據(jù)為基礎進行建模。
基于人機交互的建模方法應用時間較長，技術路線較成熟，國內(nèi)外研發(fā)的許多控制集成建模軟件都可以利用基本的幾何元素構建復雜的幾何場景。這種建模方法靈活，能逼真再現(xiàn)對象的幾何結構和表面紋理信息，適合用于對建模效果和細節(jié)要求較高的對象。但對于諸如小區(qū)、城市這樣的大規(guī)模場景，如果每個模型都進行精細建模，不僅工作量大、費時費力，而且龐大的數(shù)據(jù)量也要求計算機硬件具備配套的處理能力，這也成為日后模型調用、管理的一大瓶頸。
基于點云的三維建模方法適用于不規(guī)則對象的三維建模，三維激光掃描技術克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式的不足，提高了數(shù)據(jù)采集的精度和效率，獲得的點云數(shù)據(jù)信息量大，包含三維空間信息、顏色屬性和反射強度信息，通過一定的算法對點云數(shù)據(jù)進行處理即可快速構建被測物體的三維模型。這種方法自動化程度高，構建的數(shù)字模型不僅精度較高還帶有豐富的細節(jié)信息。但三維激光掃描在掃描過程中容易產(chǎn)生漏洞，且龐大的點云和數(shù)據(jù)處理技術也制約了該技術的進一步發(fā)展和廣泛應用。
基于攝影測量的建模包括近景攝影和相片處理兩個過程，且兩階段可獨立進行。攝影時可根據(jù)測量精度要求選用量測攝影機或非量測攝影機；目前相片處理技術已相對成熟，許多現(xiàn)成的成熟軟件和算法可以直接使用。這種方法建模速度快、自動化程度高。但近景攝影測量也存在一定的局限性，例如獲取影像時需要布設控制網(wǎng)，這就加大了外業(yè)的工作強度；而且影像上灰度變化不明顯部位無法獲得同名點，這也就制約著三維建模的精度。
4、結論
通過以上的對比分析不難看出，三維模型重建過程中，建模方法和技術路線的選擇尤為重要。在實際建模過程中，不要局限于某一種建模方法和技術，應從項目的實際情況出發(fā)，分析數(shù)據(jù)采集方式和數(shù)據(jù)類型，選擇合適的建模方法。一般采集特征點及近景攝影測量技術結合建模軟件構建簡單建筑等規(guī)則對象模型，利用三維激光掃描點云對不規(guī)則物體進行精確建模。在實際應用中會遇到或規(guī)則或不規(guī)則的建筑物（群），需要采用不同的數(shù)據(jù)采集技術、三維建模方法和可視化工具，因此不同建模方法應相互融合、交織使用。
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關鍵詞：攝影測量；數(shù)字；測量系統(tǒng)；計算機
中圖分類號： J4 文獻標識碼： A
引言
數(shù)字工業(yè)攝影測量技術是隨著攝影測量技術、計算機技術和遙感技術的發(fā)展而形成的新興技術，是指對非地形目標進行攝影并確定其外形、形態(tài)和幾何位置的技術。數(shù)字工業(yè)攝影測量技術融合了數(shù)字近景攝影測量的基本原理、計算機視覺的相關理論、計算機技術、數(shù)字圖像處理技術、模式識別等學科的理論和方法，利用數(shù)字像機獲取被測目標的數(shù)字影像來得到物體的形態(tài)、位置、姿態(tài)和運動從而完成對物體的測量。由于該技術利用計算機處理信息，屬于非接觸性測量技術。具有危險性低、信息容量高、信息易存儲、可重復使用、精度高、速度快等優(yōu)點。因此廣泛應用于國民經(jīng)濟、科技研究和國防建設等領域。隨著科技的不斷向前發(fā)展,研究的進一步深入,數(shù)字工業(yè)攝影測量將向實時近景攝影測量發(fā)展,它將成為對非地形目標進行測量的主要手段,并且實時性、全自動源數(shù)據(jù)獲取及仿真虛擬手段的研究將成為應用研究的趨勢。
一、數(shù)字工業(yè)攝影測量技術的發(fā)展歷程
（一）國外發(fā)展歷程
早在上世紀60年代，國外就開始了數(shù)字工業(yè)攝影測量的研究。將攝影測量的相關理論、算法及軟硬件逐步應用到工業(yè)測量領域，促進了工業(yè)的發(fā)展。數(shù)字工業(yè)攝影測量技術快速發(fā)展階段始于90年代，隨著計算機技術的快速發(fā)展和日益普及，同時工業(yè)對高精度攝影測量技術的要求越來越高，工業(yè)攝影測量技術逐步進入數(shù)字化時代。目前，數(shù)字工業(yè)攝影測量理論趨于完善，技術趨于成熟。
國外已經(jīng)有多家公司推出了自己的數(shù)字工業(yè)攝影測量系統(tǒng)：美國大地測量公司的“V-STARS系統(tǒng)”、挪威Metronor公司的“Metronor系統(tǒng)”和德國Aicon3D公司的“DPA-Pro系統(tǒng)”等。
（二）國內(nèi)發(fā)展歷程
國內(nèi)對數(shù)字工業(yè)攝影測量的研究開始于70年代。當時，一些研究機構就開始著力于攝影測量技術在工業(yè)領域的應用。由于知識的落后和生產(chǎn)水平的限制，該技術仍處于起步階段，發(fā)展較為緩慢。90年代初，隨著高精度攝影測量技術的進步，工業(yè)攝影測量技術大量應用在冶金、機械、車輛和采礦等工業(yè)領域，并且取得了顯著的成效。同時，高校及研究機構對有關工業(yè)攝影測量技術的國內(nèi)外相關理論及工程實踐進行了研究，并針對數(shù)字工業(yè)攝影測量技術如何應用在工業(yè)測量領域提出了一系列創(chuàng)新理論，形成了一套新的。該階段為初步發(fā)展階段。數(shù)字工業(yè)攝影測量技術在理論和應用方面都有新的發(fā)展。目前，數(shù)字工業(yè)攝影測量技術已經(jīng)進入快速發(fā)展階段。隨著攝影測量技術、計算機技術和遙感技術的快速發(fā)展以及國內(nèi)工業(yè)的飛速發(fā)展，許多研究機構引進國外的先進攝影測量技術、吸收新的工業(yè)攝影測量理念。 在數(shù)字工業(yè)攝影測量方面進行了很多的研究及應用工作。
目前，國內(nèi)數(shù)字工業(yè)攝影測量產(chǎn)品主要有：天津大學研制的“汽車車輪定位參數(shù)激光視覺測量系統(tǒng)”、西安交通大學研制的“大型復雜曲面產(chǎn)品的反求和三維快速檢測系統(tǒng)”和武漢大學研究的“Lensphoto”等。
二、數(shù)字工業(yè)攝影測量的關鍵技術
數(shù)字工業(yè)攝影測量技術是指對非地形目標進行攝影并確定其外形、形態(tài)和幾何位置的技術。它屬于高精度、大尺度三維坐標測量。為滿足以上要求，需要解決以下關鍵性技術問題。
（一） 高質量影像的獲取
獲取高質量數(shù)字圖像是高精度測量的基礎之一。數(shù)字工業(yè)攝影測量技術需要對測量中使用的人工標志及其屬性、光源特性、數(shù)字像機的設置和與成像質量有關的技術和設備等進行研究。
（二）攝影測量的人工標志
數(shù)字工業(yè)攝影測量技術使用人工標志作為測量的特征點。工業(yè)部件表面通常缺乏豐富、明顯的紋理信息，在攝影測量過程中產(chǎn)生的圖像，往往缺乏足夠的、準確的特征點。為了避免這一不足，數(shù)字工業(yè)攝影測量中，采用設置人工標志點的方式產(chǎn)生足夠數(shù)量且對比明顯的特征點。發(fā)光二極管、投影激光、回光反射標志等均為人工標志點。
（三）圓形人工標志偏心差
在高精度工業(yè)攝影測量中，標志中心點定位偏心差是影響測量精度的因素。確定偏心差數(shù)學模型以及模型矯正工作有利于提高測量精度。
人工編碼標志
使用人工編碼標志可以加快測量速度，實現(xiàn)測量的自動化。每個編碼標志對應一個唯一的編碼，因此能夠利用數(shù)字圖像處理技術進行自動識別。設計編碼標志應遵循以下原則：具有足夠的編碼容量、尺寸不宜過大、有唯一定位點和易于自動、準確識別。在數(shù)字工業(yè)攝影測量中，常用的編碼標志有同心圓環(huán)型編碼標志和點分布編碼標志。同心圓環(huán)型編碼標志采用二進制編碼原理，具有原理簡單、易于識別等優(yōu)點。點分布編碼標志由一組圓形標志點按照一定規(guī)則排列而成。
數(shù)字工業(yè)攝影測量技術發(fā)展趨勢
現(xiàn)階段，數(shù)字工業(yè)攝影測量技術在理論研究和工業(yè)實踐方面都日趨完善。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，該技術逐步走向產(chǎn)品化、實用化和高效化。從數(shù)字工業(yè)攝影測量技術的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，可以預測其發(fā)展趨勢。
相機呈多樣化、專業(yè)化
數(shù)字工業(yè)攝影測量常用的傳感器主要是數(shù)碼單反相機、紅外相機、工業(yè)攝像頭等。數(shù)碼單反相機的價格低廉且成像性能強大，成為攝影測量的常用傳感器。研究者也對單反相機進行了專業(yè)改進，使其更加適用于攝影測量。
測量精度、自動化程度不斷提高
工業(yè)部件制造精度、表面復雜程度不斷提高，數(shù)字工業(yè)攝影測量技術也必然向著高精度、超高精度和高度自動化方向發(fā)展。
三維數(shù)據(jù)分析軟件專業(yè)化、精細化
獲取三維坐標信息是數(shù)字工業(yè)攝影測量的基本功能。獲取的三維坐標信息需要處理分析，才可以應用到所需的領域。多樣性和復雜性的應用領域需要我們針對不同用戶開發(fā)各種專用的、精細的數(shù)據(jù)分析軟件。
結語
數(shù)字工業(yè)攝影測量技術是隨著攝影測量技術、計算機技術和遙感技術的發(fā)展而形成的新興技術，是指對非地形目標進行攝影并確定其外形、形態(tài)和幾何位置的技術。數(shù)字工業(yè)攝影測量技術隨著科技的不斷進步、研究的不斷深入,數(shù)字工業(yè)攝影測量將向實時近景攝影測量發(fā)展,它將成為對非地形目標進行測量的主要手段。
參考文獻
關鍵詞：GPS輔助空中三角測量；精密單點定位；POS；精度
中圖分類號：TN141文獻標識碼： A 文章編號：
測量工作在礦山勘探、設計、開發(fā)和生產(chǎn)運營的各個階段起著重要的保障作用，隨著空間信息技術、數(shù)字信息技術和自動化、智能化技術的飛速發(fā)展，新型測繪儀器迅速出現(xiàn)與普及，使礦山測量在工作內(nèi)容和技術方法等方面發(fā)生了深刻的變革。運用現(xiàn)代數(shù)字化測量技術進行礦山測量有助于提高礦山測量精度，降低測量工作勞動強度，提高礦山測量效率。
航空攝影測量技術在礦山測量中的應用已經(jīng)歷了較長的時間，并積累了豐富的經(jīng)驗，較之傳統(tǒng)的測圖方法，利用航空攝影測量技術成圖速度快、成本低、精度高，是一種應用極為廣泛的測圖方法。
精密單點定位技術的出現(xiàn)，為航空攝影提供了新的解決方案。目前國際服務組織所提供的精密星歷和精密鐘差的精度已經(jīng)很高。隨著接收機性能的不斷改善，載波相位精度不斷提高，以及大氣改正模型和改正方法不斷深入，為精密單點定位技術應用航空攝影中提供了可能性。[1]
本文以礦區(qū)大小比例尺地形圖測繪生產(chǎn)為例，介紹了并進行基于精密單點定位的GPS/ POS輔助空中三角測量試驗，分析并比較了空中三角測量方法的加密精度，得出了基于精密單點定位的GPS/ POS輔助攝影進行大小比例尺航測成圖時新的像控布點、像控測量以及GPS/ POS輔助空中三角測量加密的方法。
1精密單點定位技術
精密單點定位(PPP-Precise Point Positioning)指得是利用載波相位觀測值以及IGS等組織提供的高精度的衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差來進行高精度單點定位的方法。利用IGS提供的高精度的GPS精密衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘差，以及單臺雙頻GPS接收機采集的載波相位觀測值，采用非差模型進行精密單點定位。精密單點定位的優(yōu)點在于在進行精密單點定位時，除能解算出測站坐標，同時解算出接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差、電離層和對流層延遲改正信息等參數(shù),這些結果可以滿足不同層次用戶的需要(如研究授時、電離層、接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差及地球自轉等)。[1]
2GPS輔助空中三角測量的定義及方法
GPS輔助空中三角測量是利用GPS定位技術獲取航攝儀曝光時刻攝站的三維坐標，然后將GPS攝站坐標視為帶權觀測值與攝影測量數(shù)據(jù)進行聯(lián)合平差，確定目標點位，并評定其質量的理論、技術和方法。[4]
3IMU/DGPS輔助航空攝影測量定義及方法
IMU/DGPS輔助航空攝影測量是指利用裝在飛機上的GPS接收機和設在地面上的一個或多個基站上的GPS接收機同步而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號，通過GPS載波相位測量差分定位技術獲取航攝儀的位置參數(shù)，應用與航攝儀緊密固連的高精度慣性測量單元（IMU，Inertial Measurement Unit）直接測定航攝儀的姿態(tài)參數(shù)，通過IMU, DGPS數(shù)據(jù)的聯(lián)合后處理技術獲得測圖所需的每張像片高精度外方位元素的航空攝影測量理論、技術和方法。
將基于IMU/DGPS技術直接獲取的每張像片的外方位元素，作為帶權觀測值參與攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差，獲得更高精度的像片外方位元素成果。這種方法即IMU/DGPS輔助空中三角測量方法（國際上稱Integrated Sensor Orientation，簡稱ISO）。[6]
4 試驗及其結果分析
本文就以兩個測區(qū)進行試驗，試驗1GSD為0.272m，相對航高為2000m，成圖比例尺為1：25000，試驗2 GSD為0.15m，相對航高為1100m，成圖比例尺為1：2000，以試驗在礦區(qū)基于精密單點定位技術的航空攝影測量方法成圖的應用。
4.1 試驗資料
試驗1為了滿足某礦區(qū)信息化管理的需求，為礦區(qū)決策、規(guī)劃、普查、資源整合、開發(fā)、資料申報及建立礦區(qū)全區(qū)域地形圖信息化管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供基礎資料，某礦區(qū)實施全區(qū)域地形圖信息化管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-1:25000地形圖航測成圖工程。測區(qū)地處太行山南段與中條山北緣的結合部，地形復雜，地貌特征以山地為主。要保質保量的按時完成工程任務只有依靠科技創(chuàng)新，采用新技術，新方法和新裝備才能解決常規(guī)測繪技術無法解決的難題。
在本工程航空攝影、像片控制測量、空中三角測量和調繪等環(huán)節(jié)中均采用了新技術。航空攝影時采用了先進的SWDC數(shù)碼攝影系統(tǒng)；像片控制測量中同時采用了精密單點定位技術和似大地水準面模型兩項新技術；空中三角測量使用GPS輔助空中三角測量等。
試驗2為了保證某礦區(qū)更好的發(fā)展規(guī)劃和數(shù)字地形圖的現(xiàn)勢性，建設成數(shù)字化、生態(tài)型、工業(yè)旅游型中國煤炭工業(yè)品牌礦井，為生產(chǎn)建設提供科學、可靠的基礎數(shù)據(jù)，某礦區(qū)利用航測方法成1:2000地形圖測繪工程，本工程采用新技術POS航攝技術。
4.2試驗數(shù)據(jù)分析
為了分析利用精密單點定位技術進行GPS/POS輔助航空攝影測量方法所能達到的加密精度，通過試驗和數(shù)碼相機的固有優(yōu)點，得出一些結論。圖1為試驗1的像控布點方案，圖2為試驗2的像控布點方案，表1列出了GPS/POS輔助空中三角測量精度統(tǒng)計表，表2列出了光束法區(qū)域網(wǎng)平差精度統(tǒng)計表。
圖1 試驗1布點方案
圖2 試驗2布點方案
表1 GPS/POS輔助空中三角測量精度統(tǒng)計表
表2 光束法區(qū)域網(wǎng)平差精度統(tǒng)計表
在GPS/POS輔助航空攝影時必須架設地面基準站，是需花費人力物力而且費時的工作，尤其是當測區(qū)范圍較大,在帶狀管線項目中需要設置多個基準站時，作業(yè)難度相當大。此次精密單點定位技術與數(shù)碼相機結合應用的成功探索，減少了航飛時基站布設的工作量。通過上述試驗說明，在GPS/POS輔助航空攝影測量中，可以無需布設地面基準站。GPS/POS輔助航空攝影按照常規(guī)航空攝影技術規(guī)程進行攝影作業(yè)是可行的。
從表1、表2可以看出， GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差與自檢校光束法的結果是一致的。這表明,該測區(qū)的航攝資料是可用的,GPS攝站坐標的解算是正確的,利用該試驗區(qū)來進行GPS輔助光束法平差的精度分析是值得信賴的。
采用現(xiàn)行幾種航空攝影空中三角測量測量方法，加密點的精度均可滿足所處地
形相應比例尺航測內(nèi)業(yè)加密的精度要求。試驗1、試驗2的精度均符合GB/T 7930-2008《1:500、1:1000、1:2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》、GB/T 12340-2008《1:25000、1:50000、1:100000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》的規(guī)定。對于常規(guī)光束區(qū)域網(wǎng)平差來說精度主要取決于地面控制點的分布與間距，區(qū)域越大，所需的地面控制點越多，本次試驗1分別布設了69個地面控制點；對于小比例尺成圖GPS輔助空中三角測量測量而言只需在區(qū)域網(wǎng)的四角布設4個平高地面控制點，其不隨區(qū)域網(wǎng)的大小而變化。對于GPS輔助空中三角測量測量從表1可以看出，隨著地面控制點的減少，區(qū)域網(wǎng)平差的精度有所降低，當無地面控制點時尤為明顯。所以，要達到測量規(guī)范所要求的精度，必須采用合理的地面控制方案；對于POS輔助空中三角測量測量來說，布點方案須經(jīng)實驗區(qū)確定，在試驗2測區(qū)共計600平方公里共布設39個像控點（包括檢測點），節(jié)省了80%的像控點，節(jié)約了60%的做像控費用。
由于精密單點定位所獲取的攝站坐標還不能完全達到空中三角測量所需要的控
制點的精度要求，區(qū)域網(wǎng)平差中利用地面控制點進行強制的系統(tǒng)誤差補償是必不可少的，從表1可看出無地面控制的檢查點的殘差帶有明顯的系統(tǒng)誤差。在區(qū)域的四角布設4個地面控制點被認為是一種可完全改正GPS系統(tǒng)漂移誤差的實用方法。實際作業(yè)中，在區(qū)域的四角布設4個平高控制點是必要的，它們可用于GPS單點定位誤差、WGS84系與國家統(tǒng)一坐標系不一致所引起的坐標變換誤差以及測定空間偏移分量誤差等系統(tǒng)誤差的改正。從表1成1::25000地形圖可以看出，未加入地面控制點時，GPS存在系統(tǒng)誤差；加入地面控制點后，進行了GPS漂移改正，平差解算結果精度得以明顯提高。[7]
本次試驗中像控點測量采用GPS精密單點定位（PPP）技術與利用高精度似大
地水準面模型進行GPS高程測量的方式施測。采用PPP技術僅使用單臺GPS接收機就可以精確確定點位位置，實現(xiàn)高精度定位導航的功能。單機作業(yè)，靈活機動，大大節(jié)約用戶成本，定位精度不受作用距離的限制。
5 結語
通過上述試驗可得出基于精密單點定位技術的GPS輔助及慣導航測技術在礦區(qū)成圖中使用可節(jié)約了傳統(tǒng)像片控制測量的作業(yè)成本,優(yōu)化了傳統(tǒng)空中三角測量加密工序的技術流程，縮短了航測成圖周期，可高效、高質量的服務于礦區(qū)成圖。精密單點定位技術在航測成圖中的應用不僅改變了過去先航攝,接著外業(yè)象控測量,最后內(nèi)業(yè)空中三角測量加密的工序流程,而且提高了精度,減少作業(yè)的工序提高了作業(yè)效率,并實現(xiàn)了無地面基站，為最終實現(xiàn)數(shù)字攝影測量的自動化生產(chǎn)奠定了堅實的基礎。
目前精密單點定位技術還處于研究實驗階段，在航空攝影測量中的應用才剛剛開始，相信隨著精密星歷與精密鐘差的進一步發(fā)展，精密單點定位算法進一步成熟化，將精密單點定位技術應用航空攝影中成為一種必然的趨勢。
參 考 文 獻
[1] 精密單點定位技術在輔助航空攝影中的應用研究[學位論文].中國地質大學碩士學位論文.
[2]王成龍等.基于SWDC的國家基礎航空攝影測量可行性研究[J]. 測繪工程,2009,18(1)
[3]袁路晴等.超輕型飛機搭載SWDC系列數(shù)字航攝儀的航空攝影測量一體化作業(yè)思路[J].鐵路勘察,2007,6.
[4] 袁修孝.GPS輔助空中三角測量原理及應用[M] .北京：測繪出版社,2001.
[5] 袁修孝.GPS輔助空中三角測量及其質量控制[D] .武漢大學博士論文,1999.
[6] 李學友.IMU/DGPS輔助航空攝影測量綜述[J]. 測繪科學,2005,5（30）：110-113.
