低空攝影就是利用安裝在飛機等航空飛行器上的航空攝影機從空中對地面進(jìn)行攝影,以獲取航空像片。航空攝影機除了應具備物鏡畸變小、分辨率高、透光力強、結構穩定外,還應具備攝影過(guò)程的高度自動(dòng)化。現階段航空攝影測量主要涉及的是傳統大飛機航測、無(wú)人機航測:
(1)大飛機航測:具有成圖精度高、測繪工期速度快、外業(yè)工作僅需要采集少量外業(yè)像控點(diǎn),人工外業(yè)工作量小,但是勘測費用較高、航空申請時(shí)間長(cháng)、手續繁瑣。
(2)無(wú)人機航測:具有機動(dòng)性強、成圖精度高、測繪工期速度快、外業(yè)工作僅需要采集少量外業(yè)像控點(diǎn),人工外業(yè)工作量很小、勘測成本費用低廉、成圖速度快。不受地域影響等。
(3)常用的航攝儀
航攝儀的主要平臺是飛機
1、大飛機機載量測型航攝儀:
DMC/UCD/ADS40/UCXP等,隨著(zhù)發(fā)展一些掃描式相機也逐步成熟。
2、小型飛機機載相機:德國的祿來(lái)相機等
3、無(wú)人機機載相機:佳能5D等
一、航空攝影測量作業(yè)過(guò)程
航空攝影:在航攝飛機上安裝航空攝影機,從空中對測區地面作有計劃的攝影,以取得適合航測制圖要求的航攝像片。
航測外業(yè):在測區進(jìn)行像片聯(lián)測(像片控制測量)和像片判讀、調繪。
航測內業(yè):在室內利用各種專(zhuān)門(mén)儀器如立體測圖儀測繪地形圖。
二、航片處理技術(shù)流程
空三加密,DEM的制作,立體測圖DLG的制作,正攝影像圖(DOM)制作,數據整理與檢查,
三、無(wú)人機航測技術(shù)概念:
無(wú)人機航測系統,是綜合利用先進(jìn)的無(wú)人駕駛飛行控制系統、測控系統、通訊系統、成像傳感器系統以及3S系統(GPS衛星導航系統、GIS地面信息系統、RS遙感系統)、數據處理軟件組成。
"3S"技術(shù)是英文遙感技術(shù)(Remote Sensing RS)、地理信息系統(Geographical information System GIS)、全球定位系統(Global Positioning System GPS)這三種技術(shù)名詞中最后一個(gè)單詞字頭的統稱(chēng)。
數據處理軟件4D系統(由DOM (數字正射影像圖)、DEM (數字高程模型)、DRG (數字柵格地圖)、DLG (數字線(xiàn)劃地圖)以及復合模式組成),具有自動(dòng)化、智能化的優(yōu)點(diǎn)。
四、無(wú)人機航測精度
滿(mǎn)足大比例尺成圖要求
滿(mǎn)足《低空數字航空攝影測量?jì)葮I(yè)規范》CH/Z 3003-2010 1:500、1:1000、1:2000大比例尺成圖精度要求,滿(mǎn)足傳統航測規范 GB 7930-1987和GB/T 7930-2008 中1:1000和1:2000大比例尺成圖精度要求。
據統計顯示,立體模型精度同空三加密成果精度基本一致,符合國家《1:500 1:1000 1:2000地形圖航空攝影測量?jì)葮I(yè)規范》GB7930-87 第1.2項地形圖的精度要求,也符合國家最新啟用的《1:500 1:1000 1:2000地形圖航空攝影測量?jì)葮I(yè)規范》GB7930-2008 第3.2項地形圖的精度,空三加密精度符合1:1000 1:2000內業(yè)或圖精度要求,同時(shí)符合交通部辦法的《公路勘測細則》JTG/TC10-2007第5.1.5項地形圖的進(jìn)度要求及6.3.3、6.3.5的內業(yè)精度要求。現階段進(jìn)行4D產(chǎn)品生產(chǎn)的單位,他們所做的包括高速鐵路及高速公路等高等級、高標準的項目,其成果均可以滿(mǎn)足設計及規范要求。對于特殊復雜地形或者有特殊設計需要的高精度要求,采取了現場(chǎng)放線(xiàn)采集實(shí)地高程數據后再次對產(chǎn)品進(jìn)行校核的方式提高精度,完全滿(mǎn)足設計及規范要求。
五、航測數據的處理技術(shù)
目前的無(wú)人機遙感系統多使用小型數字相機(或掃描儀)作為機載遙感設備,與傳統的航片相比,存在影像幅較小、影像數量多等問(wèn)題,針對其遙感影像的特點(diǎn)以及相機定標參數、拍攝(或掃描)時(shí)的姿態(tài)數據和有關(guān)幾何模型對圖像進(jìn)行幾何和輻射校正,采用相應的軟件進(jìn)行交互式的處理。同時(shí)還有影像自動(dòng)識別和快速拼接軟件,實(shí)現影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量的快速檢查和數據的快速處理,以滿(mǎn)足整套系統實(shí)時(shí)、快速的技術(shù)要求。進(jìn)一步的建摸、分析及量測使用全數字攝影測量工作的遙感圖像處理軟件。
六、技術(shù)現狀和應用趨勢
1、現有技術(shù)分析對比:
測繪方式 對比內容 | 無(wú)人機航測 | 傳統測繪方式 | 大飛機航測 |
成圖精度 | 高 | 高 | 高 |
測繪工期 | 速度快 | 時(shí)間長(cháng) | 速度快 |
人工外業(yè)工作量 | 僅需要采集少量外業(yè)像控點(diǎn),人工外業(yè)工作量很小 | 人工外業(yè)工作量很大 | 僅需要采集少量外業(yè)像控點(diǎn),人工外業(yè)工作量很小 |
勘測成本 | 低 | 高 | 教高 |
成圖速度 | 快 | 慢 | 快 |
對面積要求 | 適用中小面積 | 適用中小面積 | 適用大面積 |
產(chǎn)品類(lèi)型 | 產(chǎn)品豐富,一次航測,可制作地形圖DLG、正射影像圖DOM、數字高程模型DEM、三維數字地形系統 | 產(chǎn)品單一,只能通過(guò)其他的方式來(lái)附屬產(chǎn)品 | 產(chǎn)品豐富,一次航測,可制作地形圖、正射影像圖、數字高程模型、三維數字地形系統 |
2、應用趨勢:
無(wú)人機航測完整解決方案可應用資源和生態(tài)環(huán)境調查、檢測與評估、數字城市、農業(yè)調查、新農村建設以及重大工程建設等行業(yè),具體為:
(1)基礎測繪
可用于大比例尺成圖,如1:500(低空數字攝影測量?jì)葮I(yè)規范)、1:1000、1:2000成圖。
(2)數字礦山
制作整個(gè)礦山的三維立體模型,便于制定礦難緊急救援方案等。
(3)資源調查
調查廠(chǎng)區、礦區資源,如鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)調查廠(chǎng)區的煤炭和鐵礦石的現有存儲量。
(4)水利水電
用于大壩等的規劃,以及庫區移民規劃等。
(5)環(huán)境監測
監測湖泊、河流、土地污染情況等。
(6)森林監測
監測山體滑坡、植被盜伐等情況
(7)精細農業(yè)
監測農田病蟲(chóng)害、干旱等情況(國外應用較多)。
(8)土建工程
公路、鐵路選線(xiàn)和大型土建工程基礎測繪。
(9)土地調查
土地用途調查和土地利用調查。
(10)土地執法
可用于防止騙取補助而在規劃拆遷前惡意私蓋房屋或土地用于非法用途等違法行為。
(11)生態(tài)評估
湖泊或水庫、江河發(fā)生水華等現象對整個(gè)生態(tài)系統的影響的評估。
(12)自然災害應急響應
快速獲取災區如地震區泥石流區或山體滑坡區影像圖,為指揮救災提供參考。
七、航測在攝影測量中的地位
攝影測量測繪的一項重要手段,它在測繪中應用主要包括兩個(gè)方面:一是物體的空間三維特性與成像系統的投影關(guān)系,即二維圖像與對應的三維空間物體之間的關(guān)系;二是從單幅和多幅圖像中高精度自動(dòng)提取、匹配圖像目標。攝影測量發(fā)展到現在,高精度、非接觸成是其首要特征。非接觸可以不對對目標的結構特性和運動(dòng)特性帶來(lái)任何干擾,數字圖像分析中的各種亞像素方法使目標圖像的定位精度達到了十分之一甚至百分之一的圖像量級,有效的保證了測量結果的精度。而目前,攝影測量除了能夠實(shí)現傳統意義上地物目標三維信息的獲得,對物體對象在時(shí)間維上的運動(dòng)和變形信息的獲取,成為了攝影測量新的優(yōu)勢。
八、航測的發(fā)展前景
航測發(fā)展主要在于傳感器、遙感平臺的先進(jìn)性和數據處理的技術(shù)手段。隨著(zhù)現代科技的不斷發(fā)展,航天、航空乃至地面成像傳感器的技術(shù)先進(jìn)性也得以不斷提高。同時(shí),計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展,尤其是網(wǎng)絡(luò )終端視頻信息的加入,使得更多的非專(zhuān)業(yè)傳感設備也加入了空間信息獲取傳感器的行列之中,為空間信息的實(shí)時(shí)化奠定了基礎。
九、綜述
在我們交通系統,制約公路設計的一個(gè)大問(wèn)題就是設計工期緊、任務(wù)重。而在設計工期中,外業(yè)勘測的時(shí)間又占到不小的一部分。如果我們引進(jìn)無(wú)人機低空航測技術(shù),將大大的減少公路設計的時(shí)間和任務(wù)。而對于二級公路來(lái)說(shuō),“十二五”更給予了我們莫大的機遇,無(wú)人機航測更存在著(zhù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢,縮短設計工期,提高地形圖精度,外業(yè)GPS與航測相結合,達到系統的一體化外業(yè)流程,從而達到達到國內一流設計水平。