浅析航测内业自动空中三角测量应用技术

浅析航测内业自动空中三角测量应用技术

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摘要:摄影测量是一种非常重要的测量的技术,而数字摄影测量作为未来的摄影测量的发展前景,是摄影测量中主要的一部分,空中三角测量也跟随着数字摄影测量技术的发展而进行发展.空中三角测量作为航测作业过程中一个至关重要的工序,如何在保证高精度的情况下提高作业效率已逐渐被各作业单位所关注,人工干预少的自动空中三角测量亦逐渐成为主要作业模式。文中主要介绍了自动空中三角测量的流程、空中三角测量的方法、自动空中三角测量的优点、自动空中三角测量技术应用,为航测内业的生产开辟了一个新的流程。

关键词:航测内业;空中三角测量;技术;应用

一、自动空中三角测量流程

空三加密过程分为两种,一种是单个测区的空三,另一种指的是两个或多个测区的空三过程。单个测区的空三加密,按照AAT中空三菜单的顺序,一步步往下进行就可以,但是过程比较繁琐,要求工作人一定要仔细耐心,按要求一步步进行,不能随意而为。多个测区的空三就需要进行接边,建议的方法是每个测区分别进行空三,然后将测区文件导人进行接边最后拼接成整个测区,整体进行PATB平差,检查有没有明显的错误,调整后输出平差报告,完成空三。

二、自动空中三角测量的方法

在空中三角测量的过程中,需要解求的内业控制点称为加密点。在空中三角测量的的过程,就是对于三维坐标加密的解求的过程。摄影测量中的作业方式可以分为内作业与外作业,两种作业方式采用的空中三角测量方式也存在很大的不同。在内作业中,重要应用正射纠正、三角测量、测图等技术。在外作业中,则主要是针对于控制点以及地物进行测量。另外,空中三角测量也有多种形式,根据其原理与测量方式的不同,可以分为光学机械法空中三角测量、解析空中三角测量和全数字空中三角测量方式。随着技术的不断发展,着三种方式出现的时间也有所不同,全数字的测量方式已经逐渐的取代光学机械法和解析两种测量方式。

模拟的空三测量过程中,主要应用光学机械的方法来进行测量,在现实的发展中有很多的行业都在运用几何翻转原理,借助立体的图形进行三角测量,这也只是限于一条航线上面。在这个测量中主要的程序有,首先把一条航线的片段按顺序进行测量,每个对象都具有独特的立体模式。在完成立体模式的建立之后,在其模式的投影中心重叠处理,并且通过连接,完成航线网络的构型。

解析空中三角测量的过程中,需要根据其坐标的不同,在同地点的坐标的解析和每两条同名关系的共面进行解析,构成摄影网络的空中三角测量,并建立相应的计算方法,通过对于平均差的计算,从而实现计量任务。—般来说,计量过程中的建网的方式较多,—般主要采用航带法、光线束法与独立模型法三种。航带法、光线束法与独立模型法三种不同的测量方法,在一条航带上可以同时使用,在这个三角测量的基础上进行,优点也就是精度的优点,所以得到广泛使用。

三、自动空中三角测量的优点

自动空中三角测量这种测量方式,与传统的解析测量方式相比较,其有效的提高了整体工程的测量精度,减少了模型与实际精度的误差,提高了测量效率,并且为重新观测提供了便利的条件。首先,自动测量这种测量方式可以有效的保证测量精度,并且通过研究可以证明其精度可以达到像素,并且通过匹配的方式可以进一步的达到更低的像素标准。其次,自动测量方式的应用,有效的解决了连接差过大的情况,并且有效的提高了转刺点的精度。自动测量的过程,应用了自动匹配技术,并且不需要转刺点来进行测量,提高了整体的连接精度。空中三角测量工作中,其测量结果的质量能否得到有效的保证,其与精度有着重要的联系。再次,自动空中三角测量的应用,有效的提高了测量效率。在测量过程中,通过测量系统的自动处理,降低了人工劳动量,并且将以往传统加密测量的方式进行改进,降低了测量时间,有效的提高了测量效率。最后,自动空中三角测量的应用为重新观侧提供了便利的条件。要想提高观测的精度,就必须进行不断的重新测量、由于应用自动空中三角的测量方式,其测量数据主要存储在计算机系统当中,通过对于测量数据进行不断的分析、比对与修改从而更好的为重新观测提供基础。

四、自动空中三角测量技术在航测内业中的具体应用

(一)自动空中三角测量软件系统的开发与应用

1.构建区域网

首先,逐一将整个测定区域内的光学影像扫描为数字影像,再通过输入航摄仪检定数据建立相应的测区信息文件;然后,输入地面控制点信息等建立原始观测值文件;最后,在相邻航带的重叠区域内测定一对以上的同名连接点。需要重点注意的是,数字影像扫描时其扫描分辨率必须设置正确,并检查影像是否存在翻转。

2.自动内定向

内定向是数字摄影测量的第一步,其目的是确定扫描坐标系与像片坐标系之间的关系,以及确定数字影像是否存在可能的仿射变形。首先,根据各种框标所具有的对称性和倍数旋转不变性的特点,对每种航摄仪建立相应标准的框标模板;其次,通过模板匹配算法对各框标点进行自动快速识别与定位;最后,以各航摄仪检定的理论框标坐标值为基础,利用相似变换算法或者二维仿射变换算法,解算得出影像元坐标与点坐标之间的各自变换参数。

3.自动选定、自动相对定向

首先,从相邻两幅影像的重叠范围之内,选择明显均匀分布特征的点位作为特征点并进行提取,并对每个特征点进行局部影像匹配,从而得出另一幅影像中的同名点。为了确保影像匹配的高可靠性,要求所选择的特征点应足够多;其次,作相对定向解算,并对解算结果剔除粗差后再重新计算,直到解算结果不含粗差为止。

4.地面控制点的半自动量测

目前,利用软件系统仍无法准确量测地面控制点的影像坐标。在航测内业中,多是由作业员先对地面控制点影像坐标进行判别和手工精确定位,然后再进行多影像匹配和自动转点。

(二)GPS/IMU辅助自动空中三角测量的应用

从以上自动空中三角测量的作业过程中可以发现,虽然利用数字摄影测量软件,可以实现航测内业中选点、转点、刺点等工作的全自动化处理,从而极大提高了航测内业作业的效率。但是对于区域网中的地面控制点,仍然缺乏有效的算法对其影像坐标进行自动定位。

近年来,随着GPS技术的发展,利用GPS/IMU辅助自动空中三角测量,以最大限度减少或不使用地面控制点进行空中三角测量成为了可能。它是利用载波相位GPS动态定位技术,以获得航摄仪曝光时刻摄影中心的三维坐标,利用IMU(惯性测量装置)以获得航摄仪曝光时像片的三个姿态角,然后再将其作为观测值参与到航测内业空中三角测量的计算中。

利用GPS/IMU辅助自动空中三角测量,能在满足现行航测加密精度要求的基础上,最大程度的减少或不使用地面控制点进行空中三角测量,从而起到了提高内业作业效率,降低作业成本以及缩短航测成图周期的目的。经过多年以来的理论研究与生产实践,我国已建立了相对完善的利用GPS/IMU辅助自动空中三角测量的理论,并自行研发了两套具有利用GPS/IMU辅助自动空中三角测量的加密软件系统,分别是WuCAPS和Geolord-AT,在实际应用中均取得了较好的效果。

结语

对于空中三角测量而言,短时间内依然将会是航空摄影测量内业的一道重要工序,它的理论依然会贯穿于整个航空摄影测量之中,然而随着目标信息获取种类与方法的多样化,其在航空摄影测量内业中的作用将会逐渐淡化,并最终成为航空摄影测量内业的一种辅助手段;而空中三角测量也将不会再成为航空摄影测量外业和内业转换的瓶颈,而是融合到整个航空摄影测量的原始数据预处理的过程之中。

参考文献:

[1]纪天莹.航测内业自动空中三角测量应用技术研究[J].城市建设理论研究:电子版,2015,5(27).

[2]陈春梅,张飞.航测内业自动空中三角测量应用技术探究[J].工程技术:引文版,2016(12):00147-00147.

[3]王志萍.自动空中三角测量技术在航测内业的应用[J].地球,2016(5).

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