方毅

（核工業(yè)華東二六七工程勘察院測(cè)繪分院，江西 九江 332000）

1 引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，空間信息技術(shù)飛速發(fā)展，二維數(shù)據(jù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)需求，而以三維空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)表達(dá)方式，更加直觀全面，這種4D產(chǎn)品也成為數(shù)字王國(guó)的核心數(shù)據(jù)。

在科技推進(jìn)和社會(huì)進(jìn)步的大前提下，航測(cè)與遙感技術(shù)的應(yīng)用更加深入，尤其是在勘測(cè)領(lǐng)域和運(yùn)輸行業(yè)等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，發(fā)揮了非常重要的作用。近幾年，遙感技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用到新工業(yè)和新技術(shù)，包括水文地質(zhì)勘探和地圖測(cè)繪等，可以更好地服務(wù)于地質(zhì)相關(guān)行業(yè)，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)航測(cè)測(cè)圖技術(shù)、航空攝影技術(shù)、智能化系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用。

2 關(guān)于航測(cè)與遙感技術(shù)的概述

進(jìn)入新時(shí)代以來(lái)，全球航空及信息技術(shù)發(fā)展迅速，而航測(cè)與遙感技術(shù)也成為新技術(shù)的代表之一，在各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)都有所應(yīng)用，作用非常突出。航測(cè)遙感的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)先進(jìn)設(shè)備的充分運(yùn)用，其基點(diǎn)是電磁波和紅外線(xiàn)，能夠?qū)μ囟ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確勘測(cè)，精確度相對(duì)較高。不同于傳統(tǒng)的勘探與測(cè)量方法，航測(cè)與遙感技術(shù)無(wú)需實(shí)地考察，它只需要通過(guò)衛(wèi)星等各種設(shè)備，對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行全面掃描，從而獲取有效信息。

同時(shí)，通過(guò)運(yùn)用遙感設(shè)備，可以在很大程度上提升勘測(cè)結(jié)果的精確率，尤其是對(duì)高清拍攝設(shè)備的應(yīng)用，能夠有效保障航測(cè)與遙感技術(shù)發(fā)展的持續(xù)性。近幾年，航測(cè)與遙感技術(shù)在自動(dòng)化方面迅速提升，不僅工作流程更加簡(jiǎn)化，技術(shù)人員的需求數(shù)量越來(lái)越少，而且還可以對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)勘測(cè)。具體而言，可以在勘測(cè)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際勘測(cè)需求，將相關(guān)參數(shù)準(zhǔn)確輸入，這樣設(shè)備就可以自動(dòng)遙感，并可以運(yùn)用相關(guān)軟件來(lái)對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出客戶(hù)所需求的各項(xiàng)數(shù)據(jù)?？偠灾?，以勘測(cè)領(lǐng)域?yàn)榇淼母餍懈鳂I(yè)，都在航測(cè)遙感集輸?shù)谋Ｕ舷卵杆侔l(fā)展，工作效率也大幅度提升，可以說(shuō)航測(cè)與遙感技術(shù)已經(jīng)成為勘測(cè)過(guò)程中必不可少的工具，我們可以結(jié)合實(shí)際勘測(cè)需求來(lái)選擇最佳設(shè)備，進(jìn)而完成遙感。

3 關(guān)于航測(cè)與遙感技術(shù)三維建模的具體應(yīng)用

與二十世紀(jì)相比，二十一世紀(jì)在地球空間信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出和發(fā)展了數(shù)字化概念，三維空間數(shù)據(jù)逐漸代替了二維數(shù)據(jù)，4D產(chǎn)品不斷發(fā)展。

3.1 關(guān)于4D技術(shù)的應(yīng)用

所謂4D，就是指DEM、DRG、DLG以及DOM，他們分別代表著數(shù)字高程模型、數(shù)字柵格地圖、數(shù)字線(xiàn)劃地圖以及數(shù)字正射影像圖。而4D技術(shù)就是指生產(chǎn)4D產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)，目前4D技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，以水利工程設(shè)計(jì)為例，已經(jīng)普及了DLG產(chǎn)品和DRG產(chǎn)品，他們?cè)谥茍D和平面設(shè)備過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，不過(guò)由于受限于專(zhuān)業(yè)技術(shù)條件，目前水利工程設(shè)計(jì)中對(duì)DEM和DOM的應(yīng)用相對(duì)較少，這些限制主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

一是DOM和DEM數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式比較固定，必須使用ERDAS或者ARC等專(zhuān)門(mén)軟件才可以處理，但是這些專(zhuān)業(yè)軟件很少運(yùn)用于水利工程行業(yè)；

二是目前市面上大部分CAD軟件只注重生成設(shè)計(jì)圖紙，很少考慮如何應(yīng)用數(shù)字影像；

三是運(yùn)用DEM和DOM需要設(shè)計(jì)大規(guī)模地形可視化的算法，但是水利工程設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)大量的DEM信息，而DOM由于包含色彩信息，其信息量更加龐大，運(yùn)用起來(lái)非常復(fù)雜。

3.2 以4D技術(shù)為基礎(chǔ)的三維建模的具體應(yīng)用

以4D技術(shù)為基礎(chǔ)的三維建模的具體應(yīng)用流程，應(yīng)當(dāng)包括以下三個(gè)層面：

一是數(shù)據(jù)的采集。在4D產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集方式比較多樣，站在目前科技發(fā)展?fàn)顩r的角度來(lái)看，這種差異性體現(xiàn)在各個(gè)方面，包括傾斜航空攝影和大飛機(jī)航空攝影兩種：我們以大飛機(jī)航空攝影為例，這種攝影需要提前在飛機(jī)上安裝攝影機(jī)，并且要保證攝影機(jī)位置的精確性，以能夠全方位地對(duì)地面進(jìn)行攝影，同時(shí)，在攝影過(guò)程中，飛機(jī)的路線(xiàn)必須完全符合設(shè)定航線(xiàn)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)攝影，相鄰影像之間應(yīng)當(dāng)具備航向重疊，也就是一定的重疊度，大部分情況下，航向重疊要在百分之六十以上，因?yàn)橹罂傁嗷ブ丿B會(huì)構(gòu)成立體像對(duì)，如此在完成一條航線(xiàn)的拍攝之后，飛機(jī)再進(jìn)入下一條航線(xiàn)的拍攝，而相鄰航線(xiàn)的影像之間應(yīng)當(dāng)具備旁向重疊，也就是在百分之二十以上的重疊度。除此之外，在航空攝影測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的航空攝像機(jī)，這種攝像機(jī)專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)，而且幅面較大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前大飛機(jī)航空攝影的種類(lèi)越來(lái)越多，包括POS扶助航空攝影以及機(jī)載SAR成像航空攝影等。

二是數(shù)據(jù)的處理。站在某種角度而言，攝影測(cè)量與遙感技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品的基本模式各不相同，也就是4D產(chǎn)品，通常包括數(shù)字正射影像圖和數(shù)字線(xiàn)劃圖兩種。首先是數(shù)字正射影像圖，這種攝像圖就是運(yùn)用數(shù)字高程模型，來(lái)逐像元輻射糾正已經(jīng)掃描和處理過(guò)的數(shù)字化航空像片，并基于對(duì)應(yīng)圖幅范圍對(duì)其進(jìn)行裁切，最終生成不同的影像數(shù)據(jù)和帶有公里網(wǎng)格等的平面圖，數(shù)字正射影像圖的優(yōu)勢(shì)就在于功能多樣化、影響特點(diǎn)突出以及幾何精度較高，可以在背景控制信息方面加以應(yīng)用，來(lái)對(duì)不同數(shù)據(jù)和信息的精確度進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，除此之外，它還能夠?qū)χ匾娜宋男畔⒑妥匀恍畔⒓右蕴崛?，并?duì)地形圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新；第二種是數(shù)字高程模型，所謂數(shù)字高程模型，就是指高斯投影平面下所有不規(guī)則和規(guī)則網(wǎng)店的高程以及平面坐標(biāo)等各種相關(guān)數(shù)據(jù)集，數(shù)字高程模型的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是能夠?qū)Φ乇硇螒B(tài)進(jìn)行全方位地控制；二是可以對(duì)高程點(diǎn)等相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行準(zhǔn)確采集；三是能夠?qū)⑵露葓D和等高線(xiàn)等其他信息派生，同時(shí)有效融合其他相關(guān)信息，將全面、重要、真實(shí)的參考數(shù)據(jù)提供到地形分析的過(guò)程。

三是DEM計(jì)算。也就是將數(shù)模建立在DEM文件上，然后運(yùn)用雙曲拋物面內(nèi)插法來(lái)對(duì)數(shù)字高程進(jìn)行快速獲取，并自動(dòng)獲取路線(xiàn)地面橫斷面數(shù)據(jù)和路線(xiàn)中線(xiàn)地面高程等數(shù)據(jù)。橫斷面數(shù)據(jù)一方面可以支持抬桿方式，另一方面也可以支持相對(duì)中樁的數(shù)據(jù)格式，因此，這些數(shù)據(jù)可以在其他CAD計(jì)算軟件中直接應(yīng)用，來(lái)計(jì)算數(shù)量或者設(shè)計(jì)方案。因?yàn)閿?shù)模處理具備實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，因此可以批量輸出高程，從而進(jìn)行方案的最優(yōu)化比選。

四是基于航測(cè)與遙感技術(shù)三維建模的應(yīng)用。目前這種三維建模方式已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國(guó)土規(guī)劃、水利水電規(guī)劃、城市管理以及公路鐵路規(guī)劃的方案選定和運(yùn)營(yíng)管理中，且效果良好，具體而言：如果工程項(xiàng)目的精度要求不高且范圍較大，在數(shù)據(jù)采集時(shí)可以使用航天遙感方法；如果工程項(xiàng)目的精度要求不高且范圍較小，那么數(shù)據(jù)采集時(shí)可以使用低空無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量法；如果是城市三維建模，在數(shù)據(jù)采集時(shí)可以使用激光雷達(dá)法或者傾斜攝影測(cè)量法；如果工程項(xiàng)目高程精度要求高且范圍較大，在數(shù)據(jù)采集時(shí)可以使用激光雷達(dá)法。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前對(duì)航測(cè)與遙感技術(shù)三維建模的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不僅有助于作業(yè)量的減少，也能有效提升測(cè)量精度，將重要精確的信息數(shù)據(jù)提供給各行各業(yè)，從而有助于國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展和提升各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)效益。