基于航空摄影的大比例尺地形测绘实践研究

发表时间:2018/12/7   来源:《防护工程》2018年第21期   作者:袁永强
[导读] 信息化时代的到来,各个城市相继提出数字城市的构建,并迫切建立地理信息空间框架,为数字城市的建设奠定了基础。

中山市古镇测绘工程有限公司  广东中山  528400
  摘要:科学的发展,带动了我国各个领域的发展,在地形测绘工作中,传统的测量方式已经被淘汰。航空摄影是一种新型地形测量技术,其在地形测绘中的应用,提高了测量效率与准确性。尤其是在大比例尺的地形测绘中,航空摄影发挥了其应有效果。但是,在航空摄影真正实践中,因测绘人员对其掌握不足,影响了最终测绘效果,文章对此展开探讨。
  关键词:航空摄影;大比例尺;地形测绘;应用
  
  
  前言
  信息化时代的到来,各个城市相继提出数字城市的构建,并迫切建立地理信息空间框架,为数字城市的建设奠定了基础。在该种情况下,传统的地形测绘技术已经无法满足社会需求,航空摄影测绘技术的出现与应用,能够利用计算机在短时间内准确反映出地形图,并且,航空摄影测绘方式具有效率高、投入低等特点,被广泛应用于各个领域中,推动了数字城市的建设。
  1.我国复杂的地形地貌环境
  在我国,因地域辽阔而地域条件较为复杂,在地形测绘中,传统测绘技术很难全面保障测量的精确性。对此,航空摄影测量技术的出现,因其测量的精确性与高效性,被广泛应用于地形测量中。以某省为例,该省地处我国西南方,且省内土地多由山地组成,以地球的地域位置来看,该地纬度较低,地形条件相对复杂。该省的山地大多为高原山地,仅有小部分土地为盆地与台地,该省地势险峻高山林立地形起伏,地形差别较大,观全省地形地貌,形成此种地势的原因在于侵蚀、溶蚀与堆积,造就了当地地貌丰富[1]。在地质形成的过程中,因岩浆的活动与地壳的变化等,导致了不同地层区域间的明显差异。面对复杂的地形地貌环境,传统测绘技术很难准确测量出地形地貌,对此,航空摄影的在地形测绘中的实践成为地形测绘未来发展趋势。
  2.航空摄影测绘技术的发展
  近几年,我国在摄影方面的技术在不断发展,在对地形进行测绘时,人们越发喜爱运用航空摄像机进行地形测绘,提高了地形测绘的效率与精准度。如图1为航空摄影对某城市的测绘。当前,在我国进行地形测绘中,常用测绘方式为航空摄影,在测绘过程中,相关人员利用数码摄像机对地面进行摄影,克服了老式摄影机的局限性[2]。并且,在应用航空摄影测绘地形时,需要大量应用现代通讯技术、定位技术,如:GPS定位与惯性导航系统的应用,提高了测量的自动化,节省了大量人工成本,提高了地形测绘效率与周期。
  多数情况下,航空摄影测量技术主要用于航天飞机与卫星上,在应用过程中,传感技术不断改革创新,新型传感技术的应用,有效保障工程项目获得所需要的地理信息,提高测绘任务的准确性。航空摄影测量技术的应用,其信息的准确性、测量方式的灵活性、成本投入的低廉,推动了地形测绘的高效发挥,因此,航空摄影测量技术成为人们最为信赖的测绘技术之一[3]。在测绘技术实际应用中,摄影设备必须具有较高的精确度,以便在天气条件不确定下推动测量工作顺利展开,提高航空摄影的测量效率。当前,航空摄影测量技术具备的高效与便捷,是其他测绘方式难以达到的,因此,全球都对航空摄影技术的应用表示关注,为其提供较大的发展空间。
  
  图1  某地区航空摄影测绘图
  3.航空摄影测绘技术的优势
  3.1机动快速的响应能力
  在利用航空摄影对地形进行测绘时,通常利用无人机低空飞行,在高处对地形进行测量,有效保障了地形测绘的质量。并且,社会的发展,空域申请较为便利,气候对其的影响降低,对无人机的起降场地要求也相应降低,推动航空摄影的广泛运行。在航空摄影测量中,无人机升空准备时间多在15min左右,操作简单便利。并且,相关人员可直接利用车载系统对无人机进行操控,而车载系统能够迅速到达作业附近,极大提高了测绘的效率。
  3.2能够快速获取地表数据
  航空摄影测量过程中,系统多会携带数码相机、素质彩色航摄相机等,以便快速获得地表设备,摄像机的超高分辨率,提高了地形测量的精确度。并且,航空摄影的应用,系统能够自动生成三维正射影像、三维地表模型、三维可视数据等,为后续工作奠定了坚实基础[4]。
  3.3安全可靠性较高
  在航空摄影技术的出现,提高了地形测量的自主性。航空摄影技术,采用无人机上的摄像机对待测区域进行测量,随着无人机低空飞过,无人机能够准确得到待测地形的准确数据。在这一过程中,测量人员只需要利用计算机操作无人机,接收并整理数据、资料即可,测量人员安全性有保障。而在传统的航空地形测绘中,测量人员却需要坐在飞机上,手动操作设备,对地形进行测量,测量人员自身安全难以保障。两相对比,航空摄影测绘技术具有明显的安全优势。
  3.4时效性与性价比较高
  与卫星测绘、人机测绘等地形测绘方式相比,航空摄影测量能够短时间内完成测绘工作,并及时为相关人员提供测绘结果,时效性较高。并且,在人机测量中,人的精力有限,无法全天候进行工作。而无人机则不同,只需要为其设置相应程序,在能量消耗完毕前,无人机能够全天候工作,测绘效率明显提升。另外,一名人员可同时操控多架无人机,有效节省了人工分成本。可见,航空摄影技术的应用,其实效性、性价比较传统地形测绘技术具有较高优势。
  4.航空摄影的大比例尺地形测绘实践
  若要利用航空摄影测量技术对某一区域进行地形测绘,为保障地形测绘的准确性,测量人员应了解当地气候,选择无风、晴朗的天气对地形进行测绘。若气候不佳,有雨有雾,则测量出的地形面积的比例尺将远远高于正常天气下测量的地形面积。对此,在航空摄影测量技术运用时,选择适当天气非常重要。
  4.1像片控制测量
  在大比例尺地形测绘时,航空摄影测量技术的应用,需要对像片进行控制与测量,继而将无人机所拍摄到的像片与卫星定位获取的信息相结合,通过计算机相关软件换算,得出像片资料与地面测量的没关系,最终测量出所测量区域的准确地形。在地形测绘过程中,测量人员应前面掌握测量区域内的实际情况,设置合理的像控点,运用GPS技术或者RTK技术对像控点进行测量。另外,在设置外控制点时,应选择恰当的参照物,观察像控点位置的变化,以此绘制地形图,保障地形图绘制的准确性,提高大比例尺地形测绘的质量与效率。
  总之,为保障高程精度值,加强控制点的布设较为重要。在这一过程中,相关人员应先保障高程起算点的精度,科学布设控制点,加强控制高程起算点的测量精度与稳定性,并保障水准点数量不少于6个,保障控制点分布均匀。针对工程较大,范围较广的测区,应保障高程拟合精度,以此提高测量精确度。
  4.2内业立体采编测量
  在利用航空摄影技术,对某一区域进行测绘时,内业立体信息的采编与测量是不可缺少的,只有保障信息与测量的准确性,才能保障整个区域测绘结果的精确性。一般来讲,在对大比例尺的地形进行测绘时,一般内业采编信息可直接利用计算机获取;对于测量区域内的房屋,采编其内业信息时,需要利用航空摄影技术,才能保障内业信息采集的完善;在对地形高等线与水涯线进行内业信息采编中,直接利用手绘方式即可。
  4.3空中三角测量
  在航空摄影测量技术应用中,航空摄像可直接利用空中三角测量技术,利用航空算相继对地形进行测量。在地形测量过程中,不需要人为操作,即可根据系统设置实现自动计算与地形图生成。在对某一区域的地形进行测绘中,为实现空中三角测量,首先,测量人员应根据地形情况,选择适当的连接点;其次,将稳定点的定向与测量模型进行连接;最后,利用航空摄影带连接测量,以此实现空中三角测量,保障地形测量的准确性。如图2,无人机进行空中三角测量。
  
  图2  航空摄影测绘图
  4.4外业补测
  须知,无论是何种地形地貌,都或多或少存在无法利用航空摄像技术测量的死角,面对此种情况,若不进行外业补测,则最终地形测量结果的准确性难以保障。对此,测量人员应详细观察航空测量技术所测地形,分析死角位置并进行补测,降低测量误差。在进行外业补测过程中,测量人员应注意,多次测量,将多次测量数据进行比较分析,发现并修正地形测量中的漏洞,提高测量结果的准确性。另外,接收设备问题是导致高程精度误差的重要问题,对此,选择精度较高的测量设备进行外业补测非常重要。
  5.总结
  经过多年发展,航空摄影技术经历诸多困难,并不断改进,当前,航空摄影技术具有速度快、高效率、准确无误等特点,被广泛应用于地形测绘中,推动了我国发展。时代的发展,技术的革新,为满足大比例尺地形测绘的需求,航空摄影测量再次经历质的飞跃,向信息化测绘转变。文章探讨了航空摄像测量技术在像片控制测量、内业立体采编测量、空中三角测量、外业补测等中的实践应用,以期为同行提供参考,推动航空摄影测量技术的广泛应用。
  参考文献:
  [1]杜贝贝,马选艳. 航空摄影在大比例尺地形测绘中的应用[J]. 工程技术:全文版,2016(12):00292-00292.
  [2]刘璐. 航空摄影在大比例尺地形测绘中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2015(13):107-107.
  [3]李通,李威俊. 航空摄影在大比例尺地形测绘中的应用[J]. 城市建设理论研究:电子版,2015(22):130-130.
  [4]李剑. 浅析航空摄影在大比例尺地形测绘中的应用[J]. 文摘版:工程技术,2015(32):300-300.

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