喬華毅

飛燕航空遙感技術(shù)有限公司江蘇分公司

數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)在航空攝影測量中的探討

喬華毅

飛燕航空遙感技術(shù)有限公司江蘇分公司

微軟的UC系列航攝儀是目前世界上最先進(jìn)的數(shù)字?jǐn)z影測量儀器之一，獲取的原始數(shù)據(jù)信息豐富。地面分辨率可以達(dá)到3cm，照片色調(diào)一致，顏色飽和逼真，反差適中，紋理清晰。采用IMU/GPS輔助航空攝影技術(shù)，可獲得攝影瞬間每張影像中心的位置參數(shù)及影像資料參數(shù)，可以有效減少地面野外像控點(diǎn)的測量工作量?；诖?，本文主要對數(shù)字航攝儀在航空攝影測量中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)；航空攝影測量

1、前言

UC系列框幅式數(shù)字航攝儀與傳統(tǒng)的膠片攝影相機(jī)比較，它對影像的感光是依靠CCD電子感光板來完成的，只存在鏡頭的畸變差，內(nèi)方位元素是固定不變的，因此，它的影像固化強(qiáng)度高，也就是說在數(shù)字解析空中三角測量中航向與旁向的模型連接強(qiáng)度高，誤差傳遞積累小。

2、數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)的成像原理

數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)的中心部件為鏡頭，鏡頭的重要部件則是源于CCD圖像陣列傳感器，他是一種電荷耦合器件，將鏡頭所成影像的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，再把這種電信號轉(zhuǎn)化成計(jì)算及可以識別的數(shù)字信號記錄下來，最后轉(zhuǎn)換成影像。從專業(yè)的影像捕捉視域而言，一次曝光在最大程度上可以得到怎樣尺寸的地面覆蓋的影像還是極為重要的。所以，數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)采用了多鏡頭平行操作的設(shè)計(jì)辦法最大程度上確保曝光工作時(shí)的地面覆蓋水平。

目前，國外內(nèi)所應(yīng)用的框幅式數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)其光學(xué)成像系統(tǒng)主要是利用4個(gè)全色鏡頭和4個(gè)多光譜鏡頭構(gòu)建而成。

基于此，怎樣可以生成類似膠片式航空攝影儀器一次曝光所可以實(shí)現(xiàn)的地面覆蓋水平，且能夠大面積兼容當(dāng)下的數(shù)字?jǐn)z影測量工作站，是數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)保證攝影效率的重中之重。

3、數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)在航空攝影測量中的質(zhì)量控制

目前，數(shù)字航空攝影測量技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，特別是數(shù)碼相機(jī)的快速發(fā)展，為數(shù)字航空攝影測量數(shù)字化發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。而國內(nèi)現(xiàn)階段所運(yùn)用的航空攝影測量標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)明確的規(guī)定了對于數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)航攝成果的相關(guān)精度要求。

3.1 數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)在航空攝影測量中的技術(shù)流程控制

無論是通過數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)抑或是別的航空攝影設(shè)備，對測區(qū)實(shí)施航空攝影測量，大體上必須都應(yīng)當(dāng)遵循著規(guī)范、一致的技術(shù)流程。要說兩者之間的差異性，還在于設(shè)備的不同所產(chǎn)生的技術(shù)方法的不同。航空攝影測量的技術(shù)流程基本由幾個(gè)步驟組合而成：第一，在航空攝影過程中，按照航空攝影測量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，及先進(jìn)新技術(shù)發(fā)展可運(yùn)用常規(guī)的航空攝影技術(shù)，并且也可以利用POS輔助航空攝影技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對源數(shù)據(jù)影像攝像的捕捉工作。按照所選擇的航空攝影測量方案的區(qū)別，其技術(shù)流程質(zhì)量控制的相關(guān)內(nèi)容也會有相同的改變；第二，在像片控制測量過程中，按照當(dāng)前已經(jīng)獲取到了有關(guān)像片控制點(diǎn)的精度、分布對空三精度關(guān)系的分析結(jié)果，以及當(dāng)前已經(jīng)獲得的像片控制測量的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行像片控制測量，確保像片的控制點(diǎn)的精度以及合理性；第三，在空中三角測量過程中，因?yàn)楹娇諗z影測量儀器的不同勢必會存在制造、工藝以及攝影條件等各種因素的不同產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。不可回避的是，這種誤差一般是無法利用空中三角測量手段進(jìn)行徹底消除的。空中三角測量手段是直接判定所測產(chǎn)品的精度的重要步驟，因此，一定要具備很強(qiáng)的規(guī)范性，按照科學(xué)、合理像控點(diǎn)布置，利用模型誤差補(bǔ)償技術(shù)降低無可規(guī)避的誤差，科學(xué)高效地控制誤差的蔓延，最終讓空三平差的精度在可控領(lǐng)域內(nèi)；第四，在測繪產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，利用空中三角測量所能捕捉到的每一個(gè)像片的外方位元素恢復(fù)立體模型，利用各種自主方式拿到相關(guān)的地形要素，明確所取得的測繪產(chǎn)品。

3.2 數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)在航空攝影測量中的源數(shù)據(jù)控制

因?yàn)閿?shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)的最終全色影像是通過4個(gè)全色鏡頭捕捉并拼接而成，數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)中的影像本身的質(zhì)量將極大地受到初始化的原始影像質(zhì)量的影響，所以，在航攝過程前期，一定要通過數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)提前校正參數(shù)，對每一各的鏡頭影像進(jìn)行一一檢查。校正內(nèi)容主要有對原始影像的定向、曝光時(shí)間、光圈等一系列的按需完善。接下來，再給4個(gè)鏡頭影像實(shí)施自動匹配，對數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)虛擬影像源數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查規(guī)范可以參照國家當(dāng)前的航攝有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行執(zhí)行。

在實(shí)際工作中，一般會采用快速相對定向檢查來測量數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)的飛行質(zhì)量。所謂快速相對定向檢查法，則是通過瑞典鷹圖公司所研發(fā)的ISAT模塊加載待檢查的數(shù)字?jǐn)z影測量項(xiàng)目工程文件及對應(yīng)的原始數(shù)字影像利用定義影像處理塊與連接點(diǎn)自動匹配模式，以實(shí)現(xiàn)匹配與定向計(jì)算為檢查達(dá)標(biāo)。這種檢查手法能夠非常直觀地取得對每一像片絕對定向所需的初始值，檢查速度快、效率可觀。

4、結(jié)束語

綜上所述，數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)可說是集合了當(dāng)代最為先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，在全球各個(gè)行業(yè)中取得了快速的推廣及應(yīng)用。本文按照數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)的問題，對其成像特性、誤差存在形式以及技術(shù)質(zhì)量控制上展開了較為深入的分析，進(jìn)而對數(shù)字?jǐn)z影測量相機(jī)的應(yīng)用提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，旨在為相關(guān)行業(yè)的航攝測量工作提供一定參考。

[1]李學(xué)友.IMU／DGPS輔助航空攝影測量綜述[J].測繪科學(xué)，2005，30(5)：110—113.

[2]王慧，吳云東，梁紅.數(shù)字航測相機(jī)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀[J].測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，24(3)：171—174.