姚 豐

寧夏回族自治區(qū)國土測繪院

1 前言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高新技術(shù)逐漸被應(yīng)用在地質(zhì)探測與資源發(fā)現(xiàn)等方面，其中卓有成效的技術(shù)手段包括陸地資源衛(wèi)星、機(jī)載激光雷達(dá)、星載SAR 等計(jì)算機(jī)技術(shù)，都在信息技術(shù)的推動(dòng)下得到了迅猛的發(fā)展，促使航空攝影測量技術(shù)逐漸發(fā)展成為一種以空間數(shù)據(jù)為核心的技術(shù)處理方式，實(shí)現(xiàn)了野外測量的綜合技術(shù)應(yīng)用。從技術(shù)角度來講，它是一種以內(nèi)業(yè)為主的數(shù)據(jù)采集模式，尤其是數(shù)字航空攝影測量技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)城市建設(shè)以及城市發(fā)展都具有積極的意義。目前，現(xiàn)代航空測量技術(shù)被廣泛應(yīng)用在城市交通、礦產(chǎn)勘探等不同的領(lǐng)域范圍，并取得了顯著成就。本文以此為基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)代航空攝影測量加密技術(shù)進(jìn)行分析，挖掘其中的技術(shù)內(nèi)涵與邏輯，以期利用該項(xiàng)技術(shù)推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 現(xiàn)代航空攝影測量技術(shù)發(fā)展分析

航空攝影測量加密技術(shù)是一種建立在航空遙感成像技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種技術(shù)內(nèi)容，內(nèi)部作用機(jī)理是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)地面上的目標(biāo)進(jìn)行空間位置的確定，并利用影像學(xué)技術(shù)對(duì)其方位元素所在的區(qū)域內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)評(píng)查進(jìn)行分析。

隨著世界遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步，空間定位技術(shù)也從傳統(tǒng)的紅外線掃描技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了空間測量，其理論與方法在絕大程度上得到了廣泛的更新，并朝向地面控制點(diǎn)方位發(fā)展。目前世界上航空攝影測量機(jī)密方法是一種更為現(xiàn)代化的信息化技術(shù)，尤其是在Schmid 等人的光速理論法提出之后，機(jī)理地推動(dòng)了區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)，并在此技術(shù)基礎(chǔ)之上完成了對(duì)攝影測量加密技術(shù)的更新。

傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)一般所采用的技術(shù)具有明顯的限制性，采用區(qū)域的四周平均有2 條基線，并配置了1 個(gè)平高，而中央平均設(shè)立了4 條基線，并配置了1 個(gè)高程地面控制點(diǎn)，可以獲得較高的加密精度。但是，它對(duì)控制點(diǎn)的需求量較大，且對(duì)位置要求苛刻。這就要求利用更為有效的技術(shù)對(duì)攝影測量技術(shù)進(jìn)行更新，即GPS 技術(shù)。

GPS 技術(shù)是一種載波相位差動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它利用航空攝影的瞬間攝站的來捕捉物理孔簡頂額不同位置，實(shí)質(zhì)是利用空中三角測量技術(shù)。在GPS 技術(shù)基礎(chǔ)之上的航空測量技術(shù)是一中具有加密性的控制點(diǎn)，其中可以有效的減少系統(tǒng)所需要的區(qū)域位置，并在不同的位置夾角設(shè)置不同的平高點(diǎn)，因此，該種技術(shù)是標(biāo)志著航空攝影技術(shù)的革命性發(fā)展。

GPS 輔助空中三角測量法，其測量部分是形成了完整的帶狀區(qū)域、平坦區(qū)域以及城區(qū)大比例尺的地形測繪，因此在之后的技術(shù)發(fā)展過程中，逐漸開始使用GPS/INS 組合系統(tǒng)來進(jìn)行測量。該種技術(shù)也被稱之為POS 系統(tǒng)，可以利用相應(yīng)的技術(shù)手段來獲取航空攝影曝光時(shí)刻影像的空間方位，并使用IMU 的慣性測量模擬裝置獲取最終的影像，這樣就可以用在航測內(nèi)業(yè)的影像定向中。利用POS 系統(tǒng)所獲得的影響，是一種數(shù)字化的地形測繪，內(nèi)部建構(gòu)起了一種更加全面的立體模型，并可以放置元素測圖，這樣就可以完成大型地址測繪，并保證視差在可控制的范圍之內(nèi)，但是仍然無法避免其成像的清晰度不高的問題，因此，在技術(shù)利用過程中仍然需要借助四角地面控制點(diǎn)來輔助進(jìn)行測量。

在現(xiàn)代社會(huì)，隨著三維成像技術(shù)的不斷深入發(fā)展，4D產(chǎn)品開始出現(xiàn)，包括DEM、DOM、DLG、DRG，其最終目標(biāo)在于適應(yīng)數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，并發(fā)揮其內(nèi)部不同測繪技術(shù)的加密法則，從而有效的獲取影響外部方位的元素，因此，它更具有低成本、定向性等特點(diǎn)。

3 現(xiàn)代航空攝影測量加密方法模型

現(xiàn)代航空攝影測量加密方法是建立在相應(yīng)的加密基本數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上，因此應(yīng)該對(duì)其內(nèi)部建構(gòu)的不同模型進(jìn)行初步分析。

第一，常規(guī)光束法區(qū)域網(wǎng)平差模型，它是一種建立在坐標(biāo)基礎(chǔ)之上的觀察模式，并對(duì)不同的坐標(biāo)進(jìn)行具體的測量，形成獨(dú)立的影響光束，從而建立一種在數(shù)字加密模板，構(gòu)建一套完整的數(shù)字投影測量模型。該種模型的觀測值是建立在相應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)基礎(chǔ)之上的，并通過不同坐標(biāo)的建構(gòu)來完成影像外防偽元素的參數(shù)設(shè)定，因此，在攝影過程中，航攝儀的內(nèi)部方位元素是確定的。在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)部所測量的像點(diǎn)如果有不同種類與數(shù)量，那么就可以建立不同誤差方程。

第二，GPS 輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差，該種技術(shù)是建立在常規(guī)光束法區(qū)域平差基礎(chǔ)技術(shù)之上，并利用GPS 技術(shù)來獲得航攝儀來確定三維空間中的觀測值，從而高效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)觀測之間的平穩(wěn)。在系統(tǒng)內(nèi)部加設(shè)了GPS相位中心，并利用專業(yè)技術(shù)建立三維坐標(biāo)系，確定具體的目標(biāo)位置。

第三，POS 輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差，它是一種建立在GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)評(píng)查的基礎(chǔ)之上，并利用IMU技術(shù)，通過航空測量來獲取航攝儀姿態(tài)角，將其作為整體數(shù)據(jù)的帶權(quán)觀測值，從而參與到POS 數(shù)據(jù)中，在該模式基礎(chǔ)之上來完成整體數(shù)據(jù)的建構(gòu)，并完成數(shù)據(jù)之間的聯(lián)合平差計(jì)算。但是，因該技術(shù)對(duì)設(shè)備的要求較高，一次IMU 的坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)軸的水平程度應(yīng)該與航攝儀的三維坐標(biāo)系的軸線相互平行，且軸系之間應(yīng)該保證具有一定的夾角，它也被稱之為視準(zhǔn)軸誤差。為了有效地保證MIU 測定技術(shù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)該利用統(tǒng)計(jì)學(xué)與數(shù)學(xué)理論知識(shí)中的線性分析方法，在測量時(shí)將航攝儀的姿態(tài)角作為帶權(quán)觀測值，并將其納入到攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差當(dāng)中。

4 加密技術(shù)的方法試驗(yàn)

根據(jù)不同的數(shù)學(xué)模型，目前應(yīng)該建構(gòu)一種新型的航空攝影測量加密系統(tǒng)，它是建立在WuCAPS 的基礎(chǔ)之上，可以完成數(shù)字影像測量與自動(dòng)化測量的有機(jī)結(jié)合，并在此情況下完成基本的加密處理，為了獲得更好的實(shí)際效果，應(yīng)該進(jìn)行初步的試驗(yàn)。

第一，根據(jù)不同航攝技術(shù)與技術(shù)參數(shù)，建立完整的航攝負(fù)片，利用WuCAPS 與JX-4 數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)來完成初步的自動(dòng)化測量，它是被應(yīng)用在控制點(diǎn)內(nèi)部的一種平面性質(zhì)的坐標(biāo)，且WuCAPS 系統(tǒng)可以施加新型的連續(xù)法，完成不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)的對(duì)接與控制。再利用自動(dòng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行DGPS 與IMU 觀測值的聯(lián)合數(shù)據(jù)處理，這樣就可以完成不同方位的元素確定。該種系統(tǒng)也是一種POS 系統(tǒng)測量技術(shù)，是一種完成影像外的方位元素采集技術(shù)。

第二，為了獲得更加準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)，應(yīng)該利用專業(yè)的加密方法實(shí)現(xiàn)最基本的加密處理，對(duì)加密方法的理論精度進(jìn)行處理。

第三，對(duì)與現(xiàn)代航空攝影測量加密方法應(yīng)該采用更加與小的測量加密方法，包括三種加密方法，其加密集中中的加密點(diǎn)都可以滿足相應(yīng)的4D 產(chǎn)品要求，并適應(yīng)現(xiàn)代地理位置的復(fù)雜性需求。雖然在實(shí)際過程中，POS 輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差包含4 個(gè)高程檢查點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生一定程度的殘差值，并超出了所規(guī)定的范圍，這就要求在檢測的過程中應(yīng)該確保攝影測量加密精度。

第四，在不同的設(shè)備測試區(qū)域內(nèi)，必須明確密度周邊的布點(diǎn)的光束法區(qū)域網(wǎng)平差。因此，對(duì)于所有的檢查點(diǎn)必須都有明顯的物點(diǎn)，這樣就可以保證實(shí)現(xiàn)人員的立體測量，雖然在其中存在一定的誤差，但是如果加入相應(yīng)的技術(shù)處理手段，使用POS 外方位元素誤差就可以完成體系性的誤差補(bǔ)償，這樣就可以保證加密的有效性，保證測量的準(zhǔn)確性與清晰性。

第五，常規(guī)光束法區(qū)域網(wǎng)平差的精度取決于整體地面控制系統(tǒng)是否合理，即地面控制點(diǎn)的分布距離是否按照規(guī)定在可空范圍之內(nèi)分布，如果區(qū)域面積太大，就要求配置較多的控制點(diǎn)，另一種加密技術(shù)GPS 輔助光束法與POS輔助光束法僅需要在地面范圍之內(nèi)設(shè)置4 個(gè)平高地面控制點(diǎn)即可，并可以適應(yīng)不同區(qū)域的辯護(hù)啊，因此，相比較前一種機(jī)密技術(shù)，后兩種機(jī)密技術(shù)使用效果更為明顯。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于不同的地質(zhì)環(huán)境與地區(qū)因素，對(duì)現(xiàn)代航空攝影測量技術(shù)也有著不同的要求，這就要求建立相應(yīng)的加密方法，并在不同的加密方法中選取最有效，最合理的方法。經(jīng)過嚴(yán)密的測量后證明，采用本文所論述的三種加密方法都可以在一定程度上滿足我國國家發(fā)展需要，但是其中相關(guān)技術(shù)仍然有待提升，因此，應(yīng)該借助前沿科技，不斷更新現(xiàn)代航空攝影測量加密方法，才能真正保證高精確度的測量。