低空摄影就是利用安装在飞机等航空飞行器上的航空摄影机从空中对地面进行摄影,以获取航空像片。航空摄影机除了应具备物镜畸变小、分辨率高、透光力强、结构稳定外,还应具备摄影过程的高度自动化。现阶段航空摄影测量主要涉及的是传统大飞机航测、无人机航测:
(1)大飞机航测:具有成图精度高、测绘工期速度快、外业工作仅需要采集少量外业像控点,人工外业工作量小,但是勘测费用较高、航空申请时间长、手续繁琐。
(2)无人机航测:具有机动性强、成图精度高、测绘工期速度快、外业工作仅需要采集少量外业像控点,人工外业工作量很小、勘测成本费用低廉、成图速度快。不受地域影响等。
(3)常用的航摄仪
航摄仪的主要平台是飞机
1、大飞机机载量测型航摄仪:
DMC/UCD/ADS40/UCXP等,随着发展一些扫描式相机也逐步成熟。
2、小型飞机机载相机:德国的禄来相机等
3、无人机机载相机:佳能5D等
一、航空摄影测量作业过程
航空摄影:在航摄飞机上安装航空摄影机,从空中对测区地面作有计划的摄影,以取得适合航测制图要求的航摄像片。
航测外业:在测区进行像片联测(像片控制测量)和像片判读、调绘。
航测内业:在室内利用各种专门仪器如立体测图仪测绘地形图。
二、航片处理技术流程
空三加密,DEM的制作,立体测图DLG的制作,正摄影像图(DOM)制作,数据整理与检查,
三、无人机航测技术概念:
无人机航测系统,是综合利用先进的无人驾驶飞行控制系统、测控系统、通讯系统、成像传感器系统以及3S系统(GPS卫星导航系统、GIS地面信息系统、RS遥感系统)、数据处理软件组成。
"3S"技术是英文遥感技术(Remote Sensing RS)、地理信息系统(Geographical information System GIS)、全球定位系统(Global Positioning System GPS)这三种技术名词中最后一个单词字头的统称。
数据处理软件4D系统(由DOM (数字正射影像图)、DEM (数字高程模型)、DRG (数字栅格地图)、DLG (数字线划地图)以及复合模式组成),具有自动化、智能化的优点。
四、无人机航测精度
满足大比例尺成图要求
满足《低空数字航空摄影测量内业规范》CH/Z 3003-2010 1:500、1:1000、1:2000大比例尺成图精度要求,满足传统航测规范 GB 7930-1987和GB/T 7930-2008 中1:1000和1:2000大比例尺成图精度要求。
据统计显示,立体模型精度同空三加密成果精度基本一致,符合国家《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量内业规范》GB7930-87 第1.2项地形图的精度要求,也符合国家最新启用的《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量内业规范》GB7930-2008 第3.2项地形图的精度,空三加密精度符合1:1000 1:2000内业或图精度要求,同时符合交通部办法的《公路勘测细则》JTG/TC10-2007第5.1.5项地形图的进度要求及6.3.3、6.3.5的内业精度要求。现阶段进行4D产品生产的单位,他们所做的包括高速铁路及高速公路等高等级、高标准的项目,其成果均可以满足设计及规范要求。对于特殊复杂地形或者有特殊设计需要的高精度要求,采取了现场放线采集实地高程数据后再次对产品进行校核的方式提高精度,完全满足设计及规范要求。
五、航测数据的处理技术
目前的无人机遥感系统多使用小型数字相机(或扫描仪)作为机载遥感设备,与传统的航片相比,存在影像幅较小、影像数量多等问题,针对其遥感影像的特点以及相机定标参数、拍摄(或扫描)时的姿态数据和有关几何模型对图像进行几何和辐射校正,采用相应的软件进行交互式的处理。同时还有影像自动识别和快速拼接软件,实现影像质量、飞行质量的快速检查和数据的快速处理,以满足整套系统实时、快速的技术要求。进一步的建摸、分析及量测使用全数字摄影测量工作的遥感图像处理软件。
六、技术现状和应用趋势
1、现有技术分析对比:
测绘方式 对比内容 | 无人机航测 | 传统测绘方式 | 大飞机航测 |
成图精度 | 高 | 高 | 高 |
测绘工期 | 速度快 | 时间长 | 速度快 |
人工外业工作量 | 仅需要采集少量外业像控点,人工外业工作量很小 | 人工外业工作量很大 | 仅需要采集少量外业像控点,人工外业工作量很小 |
勘测成本 | 低 | 高 | 教高 |
成图速度 | 快 | 慢 | 快 |
对面积要求 | 适用中小面积 | 适用中小面积 | 适用大面积 |
产品类型 | 产品丰富,一次航测,可制作地形图DLG、正射影像图DOM、数字高程模型DEM、三维数字地形系统 | 产品单一,只能通过其他的方式来附属产品 | 产品丰富,一次航测,可制作地形图、正射影像图、数字高程模型、三维数字地形系统 |
2、应用趋势:
无人机航测完整解决方案可应用资源和生态环境调查、检测与评估、数字城市、农业调查、新农村建设以及重大工程建设等行业,具体为:
(1)基础测绘
可用于大比例尺成图,如1:500(低空数字摄影测量内业规范)、1:1000、1:2000成图。
(2)数字矿山
制作整个矿山的三维立体模型,便于制定矿难紧急救援方案等。
(3)资源调查
调查厂区、矿区资源,如钢铁生产企业调查厂区的煤炭和铁矿石的现有存储量。
(4)水利水电
用于大坝等的规划,以及库区移民规划等。
(5)环境监测
监测湖泊、河流、土地污染情况等。
(6)森林监测
监测山体滑坡、植被盗伐等情况
(7)精细农业
监测农田病虫害、干旱等情况(国外应用较多)。
(8)土建工程
公路、铁路选线和大型土建工程基础测绘。
(9)土地调查
土地用途调查和土地利用调查。
(10)土地执法
可用于防止骗取补助而在规划拆迁前恶意私盖房屋或土地用于非法用途等违法行为。
(11)生态评估
湖泊或水库、江河发生水华等现象对整个生态系统的影响的评估。
(12)自然灾害应急响应
快速获取灾区如地震区泥石流区或山体滑坡区影像图,为指挥救灾提供参考。
七、航测在摄影测量中的地位
摄影测量测绘的一项重要手段,它在测绘中应用主要包括两个方面:一是物体的空间三维特性与成像系统的投影关系,即二维图像与对应的三维空间物体之间的关系;二是从单幅和多幅图像中高精度自动提取、匹配图像目标。摄影测量发展到现在,高精度、非接触成是其首要特征。非接触可以不对对目标的结构特性和运动特性带来任何干扰,数字图像分析中的各种亚像素方法使目标图像的定位精度达到了十分之一甚至百分之一的图像量级,有效的保证了测量结果的精度。而目前,摄影测量除了能够实现传统意义上地物目标三维信息的获得,对物体对象在时间维上的运动和变形信息的获取,成为了摄影测量新的优势。
八、航测的发展前景
航测发展主要在于传感器、遥感平台的先进性和数据处理的技术手段。随着现代科技的不断发展,航天、航空乃至地面成像传感器的技术先进性也得以不断提高。同时,计算机网络技术的发展,尤其是网络终端视频信息的加入,使得更多的非专业传感设备也加入了空间信息获取传感器的行列之中,为空间信息的实时化奠定了基础。
九、综述
在我们交通系统,制约公路设计的一个大问题就是设计工期紧、任务重。而在设计工期中,外业勘测的时间又占到不小的一部分。如果我们引进无人机低空航测技术,将大大的减少公路设计的时间和任务。而对于二级公路来说,“十二五”更给予了我们莫大的机遇,无人机航测更存在着无可比拟的优势,缩短设计工期,提高地形图精度,外业GPS与航测相结合,达到系统的一体化外业流程,从而达到达到国内一流设计水平。