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)用進行了分析與探討。自動空中三角測量作為數(shù)字攝影測量技術(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)用進行了分析與探討。自動空中三角測量作為數(shù)字攝影測量技術(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)學科的原創(chuàng)性科技論文為主，也會刊登階段性科研成果報告，報道國內(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)正伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而不斷進步，并先后經(jīng)歷了模擬攝影測量、解析攝影測量以及數(shù)字攝影測量這三個階段。自動空中三角測量作為數(shù)字攝影測量技術(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、轉(zhuǎn)點、刺點等工作，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的利用為基礎(chǔ)，來計算一個測量區(qū)域內(nèi)所有影像的外方位元素以及所有加密點的地面坐標。其主要作用有：可對大范圍內(nèi)界址點的統(tǒng)一坐標進行測定;可對模型中大量地面點坐標進行計算;為缺少控制點的地形圖測繪工作，提供定向控制點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)控制點為基礎(chǔ)，然后在室內(nèi)作業(yè)中利用航攝像片進行控制點的加密。當前，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(光學三角測量)，其實質(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，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點和少量地面控制點，采用較為嚴密的數(shù)學公式以解算待定點的平面坐標與高程;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，除了控制點的半自動量測以外，其它內(nèi)定向、加密點選取、相對定向、航帶構(gòu)成、模型連接、測區(qū)像點網(wǎng)生成、區(qū)域網(wǎng)平差解算等各項工作均能自動完成，在實際應(yīng)用中，還通過采用具有高精度平差計算功能以及粗差檢測功能的高性能軟件系統(tǒng)，以有效保證了整個航測內(nèi)業(yè)工作的高效與測量結(jié)果的準確。
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
進入數(shù)字攝影測量時代的主要標志之一，即是利用數(shù)字攝影測量軟件系統(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，逐一將整個測定區(qū)域內(nèi)的光學影像掃描為數(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。需要重點注意的是，數(shù)字影像掃描時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)字攝影測量的第一步，其目的是確定掃描坐標系與像片坐標系之間的關(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)各種框標所具有的對稱性和倍數(shù)旋轉(zhuǎn)不變性的特點，對每種航攝儀建立相應(yīng)標準的框標模板;其次，通過模板匹配算法對各框標點進行自動快速識別與定位;最后，以各航攝儀檢定的理論框標坐標值為基礎(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與點坐標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位作為特征點并進行提取，并對每個特征點進行局部影像匹配，從而得出另一幅影像中的同名點。為了確保影像匹配的高可靠性，要求所選擇的特征點應(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算，直到解算結(jié)果不含粗差為止。
4.地面控制點的半自動量測
目前，利用軟件系統(tǒng)仍無法準確量測地面控制點的影像坐標。在航測內(nèi)業(yè)中，多是由作業(yè)員先對地面控制點影像坐標進行判別和手工精確定位，然后再進行多影像匹配和自動轉(zhuǎn)點。
(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)字攝影測量軟件，可以實現(xiàn)航測內(nèi)業(yè)中選點、轉(zhuǎn)點、刺點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，仍然缺乏有效的算法對其影像坐標進行自動定位。
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進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刻攝影中心的三維坐標，利用IMU(慣性測量裝置)以獲得航攝儀曝光時像片的三個姿態(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進行空中三角測量，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，在實際應(yīng)用中均取得了較好的效果。
總結(jié)：
隨著數(shù)字攝影技術(shù)以及計算機技術(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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