本文摘要：本測量論文從空中三角測量技術(shù)的概念及分類出發(fā)，并著重就自動空中三角測量技術(shù)在航測內(nèi)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。自動空中三角測量作為數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的主要內(nèi)容之一，它不僅極大提高了測量的工作效率，而且還具有量測精度高、易于重復(fù)觀測等多種優(yōu)勢
本測量論文從空中三角測量技術(shù)的概念及分類出發(fā)，并著重就自動空中三角測量技術(shù)在航測內(nèi)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。自動空中三角測量作為數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的主要內(nèi)容之一，它不僅極大提高了測量的工作效率，而且還具有量測精度高、易于重復(fù)觀測等多種優(yōu)勢。《電子測量技術(shù)》是專注于電子測量領(lǐng)域的專業(yè)雜志，1977年于北京市創(chuàng)刊，以征稿和發(fā)表電子測量及其相關(guān)學(xué)科的原創(chuàng)性科技論文為主，也會刊登階段性科研成果報(bào)告，報(bào)道國內(nèi)外測試測量界重要科技新聞。
摘要：我國航空攝影測量技術(shù)正伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，并先后經(jīng)歷了模擬攝影測量、解析攝影測量以及數(shù)字?jǐn)z影測量這三個(gè)階段。自動空中三角測量作為數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的主要內(nèi)容之一，它不僅能省略傳統(tǒng)空中三角測量中大量的選點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、刺點(diǎn)等工作，極大提高了測量的工作效率，而且還具有量測精度高、易于重復(fù)觀測等多種優(yōu)勢，因此在我國航測內(nèi)業(yè)中得到了廣泛的普及與應(yīng)用。本文結(jié)合工作實(shí)際，從空中三角測量技術(shù)的概念及分類出發(fā)，并著重就自動空中三角測量技術(shù)在航測內(nèi)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。
關(guān)鍵字：航測;內(nèi)業(yè);三角測量技術(shù);應(yīng)用
一、空中三角測量技術(shù)概述
(一)空中三角測量的概念
空中三角測量也被稱為區(qū)域網(wǎng)平差測量，是航空攝影測量工作中的關(guān)鍵步驟。它是對少量地面控制點(diǎn)的利用為基礎(chǔ)，來計(jì)算一個(gè)測量區(qū)域內(nèi)所有影像的外方位元素以及所有加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。其主要作用有：可對大范圍內(nèi)界址點(diǎn)的統(tǒng)一坐標(biāo)進(jìn)行測定;可對模型中大量地面點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算;為缺少控制點(diǎn)的地形圖測繪工作，提供定向控制點(diǎn)以及像片的定向參數(shù)等等。
(二)空中三角測量在航測內(nèi)業(yè)中的應(yīng)用及分類
航測即航空攝影測量的簡稱，是指從飛機(jī)等航空飛行器中拍攝地面像片，以測繪地形圖和獲取地面信息的方法，其作業(yè)基本過程主要可分為航空攝影、航測外業(yè)以及航測內(nèi)業(yè)這三個(gè)階段的工作。其中，航測內(nèi)業(yè)的工作主要包括了測圖控制的加密以及地形原圖的繪制，航空攝影測量通常比例為1:500，同時(shí)還包括1:1000，在此基礎(chǔ)上還有1:2000，以及1:5000和1:10000。
在航空攝影測量工作中，為了確定像片的外方位元素、進(jìn)行像片定向與量測、建立立體模型以及測繪地形圖等工作環(huán)節(jié)中所需要的控制點(diǎn)數(shù)量都很大。為了盡量減少航測外業(yè)的工作量，通常是以少量外業(yè)控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，然后在室內(nèi)作業(yè)中利用航攝像片進(jìn)行控制點(diǎn)的加密。當(dāng)前，航測內(nèi)業(yè)加密的方法很多，目前最為常用的即是空中三角測量方法。在實(shí)際應(yīng)用中，空中三角測量技術(shù)主要可分為以下三類：
一是模擬空中三角測量(光學(xué)三角測量)，其實(shí)質(zhì)是將大地測量中的三角網(wǎng)平差方法用于航測中，由于該方法只能用于加密平面坐標(biāo)，且測量精度較低，無法在大區(qū)域范圍內(nèi)應(yīng)用，目前已被淘汰;二是解析空中三角測量(電算加密)，它是利用航測像片中的坐標(biāo)點(diǎn)和少量地面控制點(diǎn)，采用較為嚴(yán)密的數(shù)學(xué)公式以解算待定點(diǎn)的平面坐標(biāo)與高程;第三種即是自動空中三角測量方法，它采用了快速、精確與可靠的影像匹配算法，除了控制點(diǎn)的半自動量測以外，其它內(nèi)定向、加密點(diǎn)選取、相對定向、航帶構(gòu)成、模型連接、測區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)生成、區(qū)域網(wǎng)平差解算等各項(xiàng)工作均能自動完成，在實(shí)際應(yīng)用中，還通過采用具有高精度平差計(jì)算功能以及粗差檢測功能的高性能軟件系統(tǒng)，以有效保證了整個(gè)航測內(nèi)業(yè)工作的高效與測量結(jié)果的準(zhǔn)確。
二、自動空中三角測量技術(shù)在航測內(nèi)業(yè)中的具體應(yīng)用
(一)自動空中三角測量軟件系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用
進(jìn)入數(shù)字?jǐn)z影測量時(shí)代的主要標(biāo)志之一，即是利用數(shù)字?jǐn)z影測量軟件系統(tǒng)取代了過去昂貴的模擬與解析攝影測量儀器。
1.構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)
首先，逐一將整個(gè)測定區(qū)域內(nèi)的光學(xué)影像掃描為數(shù)字影像，再通過輸入航攝儀檢定數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的測區(qū)信息文件;然后，輸入地面控制點(diǎn)信息等建立原始觀測值文件;最后，在相鄰航帶的重疊區(qū)域內(nèi)測定一對以上的同名連接點(diǎn)。需要重點(diǎn)注意的是，數(shù)字影像掃描時(shí)其掃描分辨率必須設(shè)置正確，并檢查影像是否存在翻轉(zhuǎn)。
2.自動內(nèi)定向
內(nèi)定向是數(shù)字?jǐn)z影測量的第一步，其目的是確定掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系之間的關(guān)系，以及確定數(shù)字影像是否存在可能的仿射變形。首先，根據(jù)各種框標(biāo)所具有的對稱性和倍數(shù)旋轉(zhuǎn)不變性的特點(diǎn)，對每種航攝儀建立相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的框標(biāo)模板;其次，通過模板匹配算法對各框標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行自動快速識別與定位;最后，以各航攝儀檢定的理論框標(biāo)坐標(biāo)值為基礎(chǔ)，利用相似變換算法或者二維仿射變換算法，解算得出影像元坐標(biāo)與點(diǎn)坐標(biāo)之間的各自變換參數(shù)。
3.自動選定、自動相對定向
首先，從相鄰兩幅影像的重疊范圍之內(nèi)，選擇明顯均勻分布特征的點(diǎn)位作為特征點(diǎn)并進(jìn)行提取，并對每個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行局部影像匹配，從而得出另一幅影像中的同名點(diǎn)。為了確保影像匹配的高可靠性，要求所選擇的特征點(diǎn)應(yīng)足夠多;其次，作相對定向解算，并對解算結(jié)果剔除粗差后再重新計(jì)算，直到解算結(jié)果不含粗差為止。
4.地面控制點(diǎn)的半自動量測
目前，利用軟件系統(tǒng)仍無法準(zhǔn)確量測地面控制點(diǎn)的影像坐標(biāo)。在航測內(nèi)業(yè)中，多是由作業(yè)員先對地面控制點(diǎn)影像坐標(biāo)進(jìn)行判別和手工精確定位，然后再進(jìn)行多影像匹配和自動轉(zhuǎn)點(diǎn)。
(二)GPS/IMU輔助自動空中三角測量的應(yīng)用
從以上自動空中三角測量的作業(yè)過程中可以發(fā)現(xiàn)，雖然利用數(shù)字?jǐn)z影測量軟件，可以實(shí)現(xiàn)航測內(nèi)業(yè)中選點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、刺點(diǎn)等工作的全自動化處理，從而極大提高了航測內(nèi)業(yè)作業(yè)的效率。但是對于區(qū)域網(wǎng)中的地面控制點(diǎn)，仍然缺乏有效的算法對其影像坐標(biāo)進(jìn)行自動定位。
近年來，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，利用GPS/IMU輔助自動空中三角測量，以最大限度減少或不使用地面控制點(diǎn)進(jìn)行空中三角測量成為了可能。它是利用載波相位GPS動態(tài)定位技術(shù)，以獲得航攝儀曝光時(shí)刻攝影中心的三維坐標(biāo)，利用IMU(慣性測量裝置)以獲得航攝儀曝光時(shí)像片的三個(gè)姿態(tài)角，然后再將其作為觀測值參與到航測內(nèi)業(yè)空中三角測量的計(jì)算中。
利用GPS/IMU輔助自動空中三角測量，能在滿足現(xiàn)行航測加密精度要求的基礎(chǔ)上，最大程度的減少或不使用地面控制點(diǎn)進(jìn)行空中三角測量，從而起到了提高內(nèi)業(yè)作業(yè)效率，降低作業(yè)成本以及縮短航測成圖周期的目的。經(jīng)過多年以來的理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐，我國已建立了相對完善的利用GPS/IMU輔助自動空中三角測量的理論，并自行研發(fā)了兩套具有利用GPS/IMU輔助自動空中三角測量的加密軟件系統(tǒng)，分別是WuCAPS和Geolord-AT，在實(shí)際應(yīng)用中均取得了較好的效果。
總結(jié)：
隨著數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動空中三角測量技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用理論和軟件系統(tǒng)必將進(jìn)一步發(fā)展與完善，在我國航測內(nèi)業(yè)生產(chǎn)中也將得到更為廣泛的普及與應(yīng)用。
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