殷嘉磊 鄧琴

（江西省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)遙感院 江西南昌 330000）

SWDC航攝儀在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用研究

殷嘉磊 鄧琴

（江西省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)遙感院 江西南昌 330000）

SWDC航攝儀的研制成功，使我國(guó)的航空攝影測(cè)量事業(yè)取得的極大的進(jìn)步，改變的了傳統(tǒng)中只能用膠片攝影儀進(jìn)行航空攝影測(cè)量的現(xiàn)狀。本文主要介紹了SWDC航攝儀的系統(tǒng)，并且對(duì)其在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，而結(jié)果表明，它在大比例尺線路的生產(chǎn)中，以及在于SWDC的GPS輔助航空攝影空中三角測(cè)量的方法都有著不俗的表現(xiàn)，能夠很好的滿足我國(guó)現(xiàn)在航空攝影測(cè)量的規(guī)范和要求。

SWDC航攝儀；航空攝影測(cè)量；應(yīng)用研究

我國(guó)傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量技術(shù)一直是采用膠片攝影儀來(lái)完成的。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，這樣的技術(shù)亟待改革和創(chuàng)新。在2007年，經(jīng)過(guò)我國(guó)的測(cè)繪科研院和首都師范等各方的合作和不懈努力，終于研制出了SWDC-4航攝儀這一成果，從而改變了我國(guó)航空攝影測(cè)量的現(xiàn)狀，也填補(bǔ)了我國(guó)在這一方面的一個(gè)空白。

1 SWDC航攝儀的優(yōu)勢(shì)

航空攝影測(cè)量中，若是要制作大比例尺的工作圖樣，那么就需要很高的地面高程精度。而以往的光學(xué)相機(jī)在進(jìn)行航空攝影的時(shí)候，有時(shí)為了趕工程的進(jìn)度，往往會(huì)在天氣不好的情況下進(jìn)行拍攝，這就造成了好多航空攝影最終拍出的影像，模糊不清或者色彩灰暗等，從而也嚴(yán)重影響到了測(cè)量的精度。有時(shí)候可能因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的天氣原因，最終，只能放棄航空攝影測(cè)量。但是，此時(shí)如果應(yīng)用短焦距SWDC數(shù)字航攝儀，就可以進(jìn)行小的攝影比例尺的航空拍攝。因?yàn)檫@樣相機(jī)的相元要比其他普通數(shù)碼相機(jī)大有一倍多，所以在同樣的成圖的比例尺下，SWDC航攝儀的航高可以降低一倍，這可在使得在相對(duì)不好的天氣狀況下，進(jìn)行飛行拍攝，從而節(jié)約了工作的時(shí)間和費(fèi)用。SWDC數(shù)字航攝儀在感光度方面可以隨意的進(jìn)行調(diào)整，這使得它無(wú)論在1000m高度的云層下，還是陰天或者輕霧的天氣狀況下，都可以通過(guò)對(duì)圖像的預(yù)先處理從而獲取清晰合格的影像資料。由于SWDC航攝儀航攝時(shí)需要的飛行高度低，CCD的動(dòng)態(tài)范圍又非常的寬，這使得其在對(duì)風(fēng)行高度和天氣因素等方面的要求都大大低于傳統(tǒng)的各種光學(xué)相機(jī)。再加之她的基高比大，而且高程測(cè)量的精度很高，技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常的明顯。還有就是這項(xiàng)技術(shù)無(wú)需地面控制點(diǎn)或者只需要少數(shù)的地面控制點(diǎn)作業(yè)，便可以完成航空攝影測(cè)量的工作。這樣進(jìn)一步的簡(jiǎn)化了工作流程和加快了整個(gè)測(cè)量工作的速度。本文主要通過(guò)對(duì)SWDC航攝儀的系統(tǒng)進(jìn)行闡述和試驗(yàn)，從而得出其在航空攝影測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)和作用。

2 SWDC航攝儀系統(tǒng)簡(jiǎn)介

SWDC的航攝儀的特點(diǎn)，SWDC系列的航空相機(jī)，無(wú)論是單幅還是四拼等各種相機(jī)，都可以安裝到蜜蜂-3這種超輕型的風(fēng)機(jī)上，而且相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。SWDC除了有著常規(guī)相機(jī)的特點(diǎn)外，它還有這各種可更換的鏡頭，從而使它可以適應(yīng)各種地區(qū)航攝和不同比例尺的成圖。SEDC航攝儀的基高比很高，在GSD同等的條件下，它要比一般相機(jī)取得更高的高程精度。SWDC的色彩不是融合色彩，而是BAYER，這使得其在成圖中，圖像更加的逼真，特別是對(duì)自然色彩和植被等影響的反應(yīng)，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)色彩錯(cuò)位重疊等現(xiàn)象。GPS實(shí)現(xiàn)了空中定點(diǎn)曝光，小比例尺的航測(cè)工作可以實(shí)現(xiàn)無(wú)地面基站作業(yè)，減少了戶外作業(yè)的工作量。

3 GPS輔助空中三角測(cè)量

GPS輔助空中三角測(cè)量就是指在進(jìn)行航攝的瞬間，通過(guò)采用動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)來(lái)確定出攝影的中心，然后將其作為附加值引入到航空測(cè)量中來(lái)，經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)據(jù)模型和算法，整理和確定物體和相片的方位元素等這樣的技術(shù)。

根據(jù)SWDC航攝儀可以實(shí)現(xiàn)無(wú)基站作業(yè)的特點(diǎn)，所以在實(shí)驗(yàn)中使用了精密單點(diǎn)的定位技術(shù)，這種技術(shù)主要是通過(guò)IGS提供的信息或者自己計(jì)算的GPS衛(wèi)星的精密鐘差，然后結(jié)合SWDC內(nèi)置的一臺(tái)攝站GPS接收機(jī)，攝站GPS可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)數(shù)據(jù)功能的傳輸：①攝站坐標(biāo)采集的數(shù)據(jù)；②定點(diǎn)曝光的數(shù)據(jù)；③風(fēng)行導(dǎo)航的數(shù)據(jù)。

4 試驗(yàn)結(jié)果和分析

以某地作為實(shí)驗(yàn)區(qū)，GSD是0.15m，相對(duì)的航高是1100m，成圖的比例尺是1：2000，從而來(lái)實(shí)驗(yàn)SWDC航攝儀在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用。

4.1 試驗(yàn)材料

表1為SWDC航攝儀試驗(yàn)用的相關(guān)技術(shù)的參數(shù)。GPS輔助空中三角測(cè)量軟件采用的是SSK自動(dòng)化處理系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和整理數(shù)據(jù)，在世界上也是少有的自動(dòng)化軟件之一。在SSK攝影測(cè)量工作中，進(jìn)行轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量，并且人工全面立體的對(duì)平面坐標(biāo)進(jìn)行量測(cè)。

表1 試驗(yàn)影像的相關(guān)技術(shù)參數(shù)

4.2 數(shù)據(jù)分析

為了更好的分析在單點(diǎn)定位下GPS輔助航空測(cè)量，SWDC航攝儀的攝站坐標(biāo)所能達(dá)到的加密精度，從而可以通過(guò)改變GPS輔助三角測(cè)量進(jìn)行分析。表2列出了其中具體的加密結(jié)果，分析其結(jié)果，并得出以下的結(jié)論。

表2

從這次GPS輔助空中三角測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看，它符合相關(guān)的規(guī)定的要求，而就其對(duì)多余點(diǎn)的控制精度來(lái)看，GPS攝站坐標(biāo)解算也是正確的，所以利用GPS輔助空中三角測(cè)量是可靠的。

目前，SWDC航攝儀，通過(guò)GPS單點(diǎn)定位技術(shù)所獲得的攝站坐標(biāo)基本上可以達(dá)到中小比例尺空中三角測(cè)量控制點(diǎn)精度的要求。而從實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以看出，區(qū)域網(wǎng)平差的精度會(huì)隨著地面控制點(diǎn)的減少而減低，特變是當(dāng)?shù)孛鏇](méi)有控制點(diǎn)的時(shí)候，出現(xiàn)的誤差則是更加的明顯。所以要想使測(cè)量精度達(dá)到規(guī)范的要求，就必須要做好地面的各方的控制方案。SWDC航攝儀在航空攝影測(cè)量時(shí)，因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)GPS單點(diǎn)定位輔助測(cè)量，從而不需要過(guò)多的地面相片控制，它僅僅需要在測(cè)量區(qū)域內(nèi)的兩端設(shè)置少量的一些控制點(diǎn)，最終測(cè)量的結(jié)果便可以達(dá)到一定的測(cè)量規(guī)范。從而可以減少相片控制測(cè)量的工作，而且也很大程度上航空攝影測(cè)量的工作周期。這樣的測(cè)量方法，不僅是改變了以前航空攝影測(cè)量的方式，而且減少了外業(yè)相控制的測(cè)量，以及增加了空中三角測(cè)量的精準(zhǔn)度。這樣既減少了工作流程，實(shí)現(xiàn)地面無(wú)基站的操作，同時(shí)也提高了工作的質(zhì)量和效率，同時(shí)也為最終的數(shù)據(jù)測(cè)量自動(dòng)化奠定了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。

從試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，無(wú)地面控制時(shí)，檢查點(diǎn)存在的著明顯的系統(tǒng)誤差，這就表明空中控制的GPS攝站坐標(biāo)也是存在著一定的系統(tǒng)誤差。這時(shí)就需要增加四個(gè)角落的地面控制點(diǎn)，然后在測(cè)量區(qū)域引入一組飄移誤差改正的參數(shù)，從而把GPS攝站坐標(biāo)的系統(tǒng)誤差在平差過(guò)程中進(jìn)行分離出來(lái)，減小系統(tǒng)出現(xiàn)的誤差。最后通過(guò)最小二差平差的處理方法，對(duì)其進(jìn)行最合理的分配，從而在整個(gè)區(qū)域中，使得平差的精度得到最大的保證。從這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果還可以推出，GPS攝站坐標(biāo)作為空中的控制點(diǎn)，決定這整個(gè)測(cè)量區(qū)域的平差精度，聯(lián)合平差中，引入擬少量的地面控制點(diǎn)，可以很好的改變GPS所出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，所以如果平差前能很好的消除GPS所帶來(lái)的系統(tǒng)誤差，則能很好的提高其精度，那么無(wú)地面控制的空中三角測(cè)量也可以很好的實(shí)現(xiàn)。

5 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)SWDC數(shù)字航攝儀在航空攝影測(cè)量中，對(duì)空中三角測(cè)量技術(shù)的試驗(yàn)表明，在進(jìn)行大比例尺測(cè)圖工作生產(chǎn)中，GPS輔助空中三角測(cè)量的技術(shù)，在死角地面區(qū)域設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)，可以滿足高空測(cè)量對(duì)精度的要求，所以在用SWDC航攝儀進(jìn)行航空攝影測(cè)量時(shí)，能很好的提高制圖的效率和質(zhì)量，縮短工作時(shí)間。保證在工作期間之內(nèi)完成整個(gè)的測(cè)量工作。而本次的試驗(yàn)結(jié)果也說(shuō)明，SWDC航攝儀更適合應(yīng)用在中、小比例尺的基礎(chǔ)測(cè)繪攝影中，因?yàn)槠涓叱叹雀?，而且還有體積小、分辨率高和對(duì)天氣因素要求的較小等多種優(yōu)點(diǎn)，這使得它對(duì)傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量方式有著深遠(yuǎn)的影響。

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2016-11-26