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通過上世紀八九十年代對數字攝影測量的研究、開發與推廣,進入21世紀,我國數字攝影測量以世人難以想象的速度發展,數字攝影測量工作站在中國的攝影測量生產中獲得了普遍的應用與推廣,攝影測量的教學也由過去只有少數院校才能進行的“貴族”式的教學得到了極大的普及。由于攝影測量生產的轉型,影像掃描儀已被大量應用,全國掃描儀數量已超過100臺。同時航空攝影機也在加速引進。應用于航空攝影過程中的GPS/IMU系統也已引進,Z/I公司的數字航空攝影機也已經開始在中國應用。與此同時,高分辨率的遙感影像、以及其定位參數文件的應用,只要極少量的外業控制點,就能迅速生成正射影像圖,它已在城市、土地的變遷、規劃中得到愈來愈廣泛的應用。所有這一切表明,新一代傳感器、定位系統的迅速發展以及數字攝影測量工作站的大規模推廣,都對攝影測量自身的發展提出一個非常嚴峻而現實的問題:攝影測量向何處去?下面我們就針對攝影測量的發展討論一下。免費論文參考網。
1.數字攝影測量發展的新契機
從20世紀初起,以純精密、光機的模擬攝影測量儀器為特征的攝影測量一直持續了半個多世紀。在此期間,攝影測量的教學、極少量的科研,除所謂的變換光束理論研究以外,多數是圍繞歐洲的幾個著名廠商生產的模擬攝影測量儀器進行。到50年代末計算機開始進入攝影測量,攝影測量的研究領域得到了很大的擴展:如解析法空中三角測量、在線空中三角測量、區域網平差、粗差檢測理論、正射糾正、數字測圖等。90年代隨著數字攝影測量時代的到來,相對于傳統的模擬、解析攝影測量,其最大的特點是將計算機視覺、模式識別技術應用到攝影測量,實現了內定向、相對定向、空中三角測量、數字高程模型(DEM)生成等的(半)自動化。數字攝影測量不僅僅將傳統攝影測量儀器各種功能全部計算機,以提高工效、降低對作業員的要求,而且正在不斷地擴充攝影測量的功能。
但是我們必須清醒地認識到:一些數字攝影測量工作站只是解析測圖儀的替代品;目前的數字攝影測量工作站主要只適合于航空、航天攝影測量,而近景、地面攝影測量與它有很大差異,將數字攝影測量應用于近景攝影測量,攝影測量的理論必須進一步發展;即使是當前自動化程度較高的數字攝影測量工作站,攝影測量的主要研究還僅僅在“同名點”的影像匹配技術。因此,我們必須跳出傳統攝影測量的束縛,必須從計算機的特點考慮數字攝影測量的理論發展,這正是數字攝影測量為其理論與實踐的發展提出了嶄新的契機。
2.數字攝影測量發展的重要方向
當前數字影像、DEM、攝影機位置、姿態數據的直接獲取等技術正在迅速發展,它們對于加快攝影測量成圖周期、減少野外工作量將發揮愈來愈重要的作用。例如利用高分辨率的衛星影像與對應的有理多項式系數(RPC)定位數據文件,再加以極少量的GPS點作控制,即能快速生產1:1萬乃至1:5000的正射影像圖。但是,與此相對應的攝影測量自身的發展與任務是什么?這是一個攝影測量工作者必須回答的問題。不管數據獲取手段如何發展,航空(航天)攝影測量發展的中心任務之一是數據更新,實現建立國家基本地形圖的由定期更新到動態更新機制。特別是對于處于經濟快速發展的我國,GIS數據更新顯得尤為重要。但是,數據更新不是重測地形圖,具體而言: 數據更新的復雜性 利用航空攝影的影像進行測繪,縱然在模擬測圖期間,其生產流程、各種規范已經成熟,到解析、特別是數字攝影測量時代,攝影測量的流程雖然有很大的改變,但是基本任務與規范沒有根本的變化。而數據更新則不同,其情況比“新測或重測”要復雜得多。它的復雜性來自如何利用已有數據,減少外業、內業的工作量,加速成圖周期。由此就產生很多問題,必須予以考慮,例如:已有的數據是什么?是正射影像圖+DEM,還是線劃圖+DEM?數據更新的地區是什么?是城區、郊區、還是山區?更新的地形圖比例尺,是大比例尺,還是小比例尺?等等。例如在郊區、山區、小比例尺地圖數據更新時,可以利用“新影像”與已有的“正射影像圖+DEM”直接進行配準,進行無(或減少)控制點的空中三角測量。免費論文參考網。但是對于城區、大比例尺地形圖更新,就很難利用已有的正射影像圖,在更新城區、大比例尺地圖時,利用已有的線劃圖將比影像圖更為有利。 數據更新涉及攝影測量理論的創新與技術的更新 數據更新問題是如何利用已有的“數據”,更確切而言是如何利用已有的“信息”。眾所周知:欲利用新影像更新已有地圖,將兩者“疊合”是最重要的一步。為此,確定影像的方位元素,將影像糾正為與地圖一致的正射影像圖,然后才能將“圖”與像”套合。因此在數據更新中,除常用于傳統的人工選取點作為控制點以外,能否利用地圖上大量存在的“線狀地物要素”作為控制,對于實現數據更新自動化、提高工效至關重要。免費論文參考網。 數據更新涉及觀念的更新、規范的修改傳統的攝影測量是由外業“控制點”、內業“加密點”與“碎部點”的等級之分,由外業“控制點”、進行空中三角測量獲得“加密點”,最后是測繪“碎部點”,精度的要求當然是“上一級高于下一級”、“上一級控制下一級”進行測繪。內業測圖是在加密點的控制下進行測繪地形圖的碎部點、或進行正射糾正,因此加密點的精度應該高于地形圖上的碎部點與影像圖上的明顯點。但是,在上述數據更新方法中,更多的是考慮應用地形圖或影像圖上的碎部點或明顯點作為新一輪成圖的控制(注意:被用作控制的碎部點的數量要比傳統的控制點數量多出幾十倍、甚至幾百倍),由此生產的新一輪地圖,但是它能否到達成圖要求,當然還需作大量的驗證。同時,更新方案也應該而且必須考慮加入少量的外業控制點、使用上一輪成圖時影像的外方位元素、加密點與對應的影像,在可能的條件下應考慮應用定位定向系統(POS)數據等。但是,不管采用何種方案,多涉及傳統觀念的更新與相應規范的修改。
3.攝影測量發展的嶄新領域
1.概論
傳統工程測量技術的服務領域主要包括水利、交通、建筑等行業,隨著計算機,網絡技術的發展、測量儀器的智能化,數字化測繪技術得到了廣泛的應用,而全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、攝影測量與遙感(RS)以及數字化測繪和地面測量先進技術的發展,測量數據采集和處理的逐漸自動化、實時化和數字化,工程測量的服務領域也應進一步延伸,以滿足不斷提高的社會需要。
2.工程測量中的數字化技術
2.1地圖數字化技術
在建立各種GIS系統時,對原有地圖進行數字化處理,在建庫工作中占據了相當大的工作量,各工程測繪部門都投入相當大的人力和財力。對于已有紙制地圖,若其現勢性、精度和比例尺能滿足要求,就可以利用數字化儀將其輸入計算機,經編輯、修補后生成相應的數字地圖。當前有手扶跟蹤數字化和掃描矢量化兩大類儀器,針對大比例尺地形圖,大多數掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息,高效、便捷、保真的對地圖進行數字化處理。論文格式。
2.2數字化成圖手段
大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統工程測量的重要內容,常規的成圖方法野外工作量大,作業艱苦,作業程序復雜,同時還有繁瑣的內業數據處理和繪圖工作,成圖周期長,產品單一,難以適應社會飛速發展的需要。論文格式。而數字化成圖技術具有精度高、勞動強度小、更新方便、便于保存管理及應用、易于等特點。目前,數字化成圖技術有內外業一體化和電子平板兩種模式。內外業一體化是一種外業數據采集方法,主要設備是全站儀、電子手簿等,其特點是精度高、內外業分工明確、便于人員分配,從而具有較高的成圖效率。論文格式。
3.數字測繪在數字地球中的應用
簡言之,數字地球就是把經濟和社會發展方方面面的信息,加載于一個統一的地理坐標框架中按數字的形式存貯于計算機,任何機構或個人均可通過網絡通訊技術,足不出戶便獲取所需的信息做到“秀才不出門,全知天下事”。數字地球是一個十分龐大的系統工程,技術復雜,涉及部門多,沒有任何一個部門或團體能單獨承擔,它需要地球科學、信息科學,空間技術才眾多應用部門的配合。測繪作為地學和信息學的重要組成部分,在國家空間數據基礎設施建設中具有不可替代的地位,空間基礎信息的獲取、處理,向信息高速公路提供內容豐富、形式多樣的信息貨物等工作已歷史地落在測繪工作者肩上。可以說,數字地球始于測繪。我國測繪部門從20世紀八十年代初期開始,對傳統測繪技術進行了大規模的數字化改造。傳統的光學定位技術已被光電技術,GPS技術所取代,傳統的白紙測圖已被數字測圖和地理信息系統所取代,以地面測量為主向以衛星定位(GPS)、衛星遙感(RS)測繪等高技術為主的對地觀測方面轉變,被動的靜態測量向動態的實時測量方面轉變測繪部門在數字地球基礎框架建設方面做了大量工作,主要包括:建立了全國A級、B級GPS網;完成了全國1:100萬、1:25萬基礎地理數據庫和數據服務設施;建立了國情和省情綜合地理信息系統,研制成功了從遙感立體影像自動建立數字地面模型的數字攝影測量系統;研制成功了數字高程模型(DEM)、數字正射影像(DOM)、數字線劃圖(DLG)、數字柵格圖(DRG)等“4D”產品生線。數字地球的雛形已經形成。
4.工程測量中的地理信息(GIS)技術
GIS是集計算機科學、空間科學信息科學、測繪遙感科學、環境科學和管理科學等學科為一體的新興學科。已成為多學科集成并應用于各領域的基礎平臺和地學空間信息顯示的基本手段與工具。其技術優勢不僅在于它的集地理數據采集存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數據流程,還在于它的空間提示、預測預報和輔助決策功能。目前,GIS不僅發展成為一門較為成熟的技術科學,而且已經成為一門新興的產業,在測繪、地質礦產、農林水利、氣象海洋、環境監測、城市規劃土地管理、區域開發與國防建設等領域發揮越來越重要的作用。采用GIS、數據庫、內外一體化測圖、掃描矢量化及全數字攝影測量等技術,為專業信息系統提供及時、準確、標準化、數字化的基礎空間信息,以建立各類專業信息系統,從而實現管理的科學化、標準化、信息化。
5.工程測量中的數字攝影測量技術
數字攝影測量是基于數字影像與攝影測量的基本原理,應用計算機技術、數字影像處理、影像匹配、模式識別等多學科的理論與方法。航空攝影測量是大面積、大比例尺地形測圖、地籍測量的重要手段與方法,可以提供數字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產品。全數字攝影工作站的出現,加上GPS技術在攝影測量中的應用,使得攝影測量向自動化、數字化方向邁進。隨著全數字攝影測量系統的應用,攝影測量產品已經從影像圖等向4D產品轉化,為建立各類專業的信息系統和基礎地理信息平臺提供了可靠的數據保證。
6.工程測量中的遙感( RS)技術
遙感(RS)技術由于大面積的同步觀測、時效性、數據的綜合性和可比性及經濟性等優勢,得到快速的普及,多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛星將成為對地觀測獲取基礎地理信息的重要手段。各種中小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來獲取,為應用于工程測量領域的城市基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。
7.工程測量中的3S集成技術
3S(GPS、GIS、RS)技術的結合,取長補短,是一個自然的發展趨勢,三者之間的相互作用行成了“一個大腦,兩只眼睛”的框架,即GPS與RS為GIS提供區域信息及空間定位信息,而GIS進行相應的空間分析以便從GPS和RS提供的海量數據中提取有用的信息并進行綜合集成,使之成為科學的決策依據。諸如三峽工程、南水北調工程、西氣東輸、青藏鐵路等工程,其施工范圍大、物流量大、施工周期長等,而3S技術為該類大型工程提供了最有效的數據及信息采集、分析處理、表達決策的工具。
8.結語
伴隨著測繪新技術的不斷進步,現代工程測量必將朝著測量內外作業一體化、數據獲取及處理自動化、測量過程控制和系統行為智能化、測量成果和產品數字化、測量信息管理可視化、信息共享和傳播網絡化的趨勢發展。
【參考文獻】
[1]陳俊勇,胡建國.GPS技術的新進展[J].測繪工程,1996,(2).
[2]李建松.地理信息系統原理[M].武漢:武漢大學出版社,2006.
中圖分類號:[P258] 文獻標識碼:A 文章編號:
一、工程測量重要性
工程測量是建筑工程、水利工程、路橋工程施工的基礎提_工程施工管理的指引。測量工作是一項專業性強,需多人配合才能完成的工作,往往—個環節的失誤就會影響整個工程施工進度。目前我國建筑工程施工企業已經充分i^識到了工程測量的重要性曲于工程測量、放線等工作造成爛尾樓的情況已很少見到。杜絕工程測量工作失民不僅僅需要在管理上加強控制與管理,還需要應用先進的測量技術,將誤差將至最小,保障工程施工的正常進行。城市建筑工程測量由于地形情況較好便于測量工作的進行不能充分體現新技術應用帶來的效果。對于公路、鐵路、水利等工程測量環境艱苦、地形復雜、測量放線工作困難的工程中測量新技術的優勢才能夠真正體現。影像提取技術、GPS技術等測量新技術的應用已經得到一線測量人員的一致好評,加快測量新技術推廣、加快測量工作設備投入對于工程質量的保障有著重要的影響。
二、工程測量中所應用得測繪新技術
1、工程測量中的全球衛星定位技術(GPS)
GPS全球定位系統由空間衛星群和地面監控系統兩大部分組成,GPS用戶設備由GPS接收機、數據處理軟件及其終端設備等組成。GPS接收機可捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號,跟蹤衛星的運行,并對信號進行交換、放大和處理。設備運行后系統會自動生成一個觀測文件(觀測文件必須進行妥善保管以便日后的查詢以及日后數據測算使用),再通過計算機和相應軟件,經基線解算、網平差,求出GPS接收機中心(測站點)的三維坐標,最終計算出準確的測量數據。GPS測量技術不適用于短邊測量,在必須使用時要謹慎觀測,并通過多次測量確保測量的精準度。RTK(Real Time Kinematics,實時動態)技術是在GPS基礎上發展起來的、能夠實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果,并在一定范圍內達到厘米級精度的一種新的GPs定位測量方式,是GPS應用的重大里程碑。RTK測量是將1臺GPS接收機安裝在已知點上對GPS衛星進行觀測,將采集的載波相位觀測量調制到基準站電臺的載波上,再通過基準站電臺發射出去;流動站在對GPS衛星進行觀測并采集載波相位觀測量的同時,也接收由基準站電臺發射的信號,經解調得到基準站的載波相位觀測量;流動站的GPS接收機再利用0TF(運動中求解整周模糊度)技術由基準站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度,最后求出厘米級精度流動站的位置。RTK測量可以不布設各級控制點,僅依據一定數量的基準控制點,便可以高精度、快速地測定圖根控制點、界址點、地形點、地物點的坐標,利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時,也可以根據已有的數據成果快速的進行施工放樣。因此,RTK被廣泛應用于圖根控制測量,地籍、房地產測繪、數字化測圖及施工放樣等各種工作中。
2、工程測量中地理信息技術(GIS)的應用分析
GIS 是地理信息系統(Geographic Information System)的簡稱,指的是在計算機的軟硬件條件支持的情況下,對具有空間內涵的地理信息,按照空間分布以一定的格式輸入、存貯、查詢、分析、更新、圖形編輯、數據庫管理、顯示與輸出和數據綜合分析的計算機技術系統。它是集計算機科學、空間科學信息科學、測繪遙感科學、環境科學和管理科學等學科為一體
的新興學科,目前,GIS 已經成為多學科集成并且應用于各領域的基礎平臺和地學空間信息顯示的基本手段和工具。它的技術優勢不僅僅在于它的集地理數據的采集、存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數據流程,還在于它的空間提示、預測預報和輔助決策功能。如今,GIS 不僅發展成為一門較為成熟的技術科學,而且已經成為一門新興的產業,在測繪、農林水利、氣象海洋、城市規劃土地管理、環境監測、區域開發與國防建設等領域的作用越來越重要。
讓我們以城市的地下管線信息系統的建立為例,地理信息系統能把地形圖作為基礎圖形數據,然后疊加地下和地面的類管線,這管線包括上水、通訊、電力、燃氣、工程管線、污水,還有測量控制網和規劃路等多種基礎的測繪信息,在上述基礎上,形成一個測繪數據的信息系統,從而實現對城市地下管線的現代化的信息管理。
3、攝影測量技術在城市規劃工程測量中的應用
攝影測量測繪技術是通過攝影方式來獲取目標物體的基本信息,目前已發展到數字攝影測繪階。攝影測量利用計算機技術和影像處理對影像進行測繪,將大量外業測量轉移到室內,速度快且精度高。在人口密集區,應用該測繪技術可高效率大面積的成圖,而數字攝影測繪技術,可以對城市大比例尺地形圖的測繪和更新,為城市規劃、城市建筑工程提供南圖。
4、工程測量中的數字化技術
(1)地圖數字化技術
在建立各種GIS系統時.對原有地圖進行數字化處理,在建庫工作中占據了相當大的工作量.各工程測繪部門都投入相當大的人力和財力。對于已有紙制地圖,若其現勢性、精度和比例尺能滿足要求,就可以利用數字化儀將其輸入計算機,經編輯、修補后生成相應的數字地圖。當前有手扶跟蹤數字化和掃描矢量化兩大類儀器。針對大比例尺地形圖.大多數掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息,高效、便捷、保真的對地圖進行數字化處理。
2、數字化成圖手段
大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統工程測量的重要內容.常規的成圖方法野外工作量大,作業艱苦,作業程序復雜,同時還有繁瑣的內業數據處理和繪圖工作。成圖周期長,產品單一,難以適應社會飛速發展的需要。而數字化成圖技術具有精度高、勞動強度小、更新方便、便于保存管理及應用、易于等特點。目前。數字化成圖技術有內外業一體化和電子平板兩種模式。內外業一體化是一種外業數據采集方法,主要設備是全站儀、電子手簿等,其特點是精度高、內外業分工明確、便于人員分配,從而具有較高的成圖效率。
三、工程測量的應用分析及展望
當前,經濟的發展帶動測繪技術的快速發展,現代工程測量技術正在向著內外業一體化、數據獲取及處理自動化、測量過程控制及系統智能化、測量成果數字化、測量信息管理可視化、測量信息共享數據庫和傳播網絡化的方向發展。測繪技術的快速更新也要求我國有關部分和企業加強測量人員的培養,使有關人才及時了解新的測量技術,使工程測量順利進行。其主要目的是圍繞提高測量工作效率、提高測量數據精準度進行,為工程施工指明方向、打下基礎。這就要求我國工程測量企業、施工企業加強測量才培養,通過對測量人才的不斷培養與培訓使其能夠了解了新的測量技術,又保障工程測量的順利進行。另外還要加大在工程測量方面的投資,通過加大投資加快新測量技術及設備的應用,促進測量工作的精確、可靠、快速、簡便、連續、動態、遙測、實時開展。
【參考文獻】
[1]李力 測繪新技術在工程測量中的應用[期刊論文]-中國新技術新產品2010(9)
[2]馬琳.魏志寰淺談測繪技術在工程測量中的應用[期刊論文]-中國科技縱橫2010(17)
[3]潘賢通 淺談測繪新技術及其在工程測量中的應用[期刊論文]-科技致富向導2010(19)
中圖分類號:U412.36+6文獻標識碼:A
隨著我國改革開放的不斷深入,我國經濟和科技都得到很快的發展,尤其是近年來,政府不斷加快城市化進程,使得相關部門不得不盡快完善城市交通建設,以便人們生活能便利出行。科技水平的提升為公路勘察工作提供保障。數字化測繪技術在高速公路勘察設計中得到很好的應用,其能提升勘察結果數據的高精準度,并且信息數據十分詳細,極大地提升了高速公路勘察工作的效率和質量。因此,數字化測繪技術在高速公路勘察設計中的應用具有重要的作用和意義。
1高速公路勘察設計中主要的工程測量工作
高速公路勘察設計施工工程測量工作的重要組成部分,在工程施工前必須要進行勘察工作,為公路路線的合理規劃提供精準的數據信息,并且能根據信息資源繪制帶狀地形圖,對公路縱橫面進行測量,然后繪制成施工設計圖紙。因此高速公路勘察設計工程測量工作十分重要,其具體的工程測量主要表現在以下幾個方面。 [1]
1.1勘察設計的準備階段測量工作
設計前工作人員要進行初步的測量,才能對公路段施工情況有一個具體的了解,才能勾勒出基本的路面地形圖,進而才能深入進行下一步勘察設計工作。初步階段設計工作人員要擬定修建原則,選定設計方案和計算主要工程數量,并且提出施工方案建議和編制工程預算等,這些工作要順利進行必須要對整個工程項目有初步的了解,通過勘察得知施工基本面積和施工難度,進而才能計算工程基本施工成本。初步設計具有不確定性,一般會根據工作特殊情況,設置兩套方案,方案一一般是在1:10000地形圖上做多個必選方案,紙上布線完成后,然后再按照1:2000的比例進行地形圖測量工作,在1:2000的地形圖上進行紙上定線,設置公路通道。在初步設計工作人員需要進行平面高程控制測量、地形圖測量以及必要的平縱橫測量等工作,這些方面是初步設計工作的主要內容。
1.2施工圖紙設計階段工程測量工作
在初步勘察完成后,工作人員會對施工地形各方面的情況有一個初步了解,在初步設計的基礎上,工作人員要確定施工圖紙,因此,工作人員要在1:2000比例圖上進行方案比選,確定最終施工路線方案。在這個部分工作中,工作人員需要對中線放樣進行測量、公路縱橫面測量、主要施工點地形圖測量以及主要控制地物高等控制測量等方面的工作。這些都是高速公路勘察設計中需要進行的測量工作,其對測量的精度有相當高的要求,而數字化測繪技術的普及和使用,恰好能滿足勘察設計測量的需求。[2]
2數字化測量技術在高速公路勘察設計中的應用
2.1控制測量
控制測量主要在高速公路工程地面地形的測量方面,通過測量在地面布設一系列的控制點,然后準確的確定這些點的位置,方便工作人員能順利進行放線和測量放樣等工作。首先要根據設計方案的比例圖,根據比例圖中初步設定的位置展開測量,工作人員要利用數字測繪工具,搜集相應的路基、構造物等資料,進而能更好的進行控制測量,并且確保測量工作效率和準確性。
2.2坐標系統測量
坐標系統測量主要是地面水準面、參考橢球以及坐標系等方面的測量和確定。地面水準面是接近地球自然表面的不規則橢球曲面,工作人員應該選擇比較相近的物體與之接近,然后用簡單數學表示的體形來代表,確定坐標位置。一般坐標測量要利用基礎的測繪儀器,對高斯平面直角坐標以及坐標分帶進行測量。 [3]
2.3獨立高等控制測量
獨立等高控制測量主要是利用GPS技術測距、定位以及建立三維坐標系統,這方面的工作需要利用GPS衛星高空掃面技術,為勘察設計工作人員提供信息數據。GPS技術操作簡單,其精準度非常高,因此,在勘察設計測量工作的運用具有積極的推廣意義。
2.4地形圖航空攝影測量
地形圖航空攝影測量主要是根據公路工程特點,長路線采集,在飛機上安裝攝影機,然后對觀測地區進行高空攝影,以獲得高清的視頻圖像,然后將攝影圖像與地形圖進行比對分析,最終能清楚的確定公路工程施工設計方案,避免對周圍路面基礎的影響。高空攝影獲取地形圖像后,工作人員還要處理高航攝影的圖像,根據控制點的布設,測定公路平面、高程三維坐標,并且糾正航攝中的誤差。其次,工作人員還要形成業內圖,讓勘察設計工作人員能更加清晰的觀察地形圖。
2.5數字地面模型設計
數字地面模型信息采集施工構建地面模型的重要前提和依據,工作人員要利用數字測繪技術,大量采集地形點三維坐標,按照一定的數學模型分析和聯網,最終通過空間點的連接,構建施工設計所需要的地形起伏數字模型。這種模型的建立和使用能提升 施工設計方案的科學性和可行性,進而順利完成公路工程。數字測繪技術在高速公路勘察設計工程測量工作中的應用范圍十分廣泛,工作人員要充分利用現代化數字化技術,提升勘察測量結果的精確度,確保設計方案的可行性。 [4]
3結束語
綜上所述,數字化測繪技術在高速公路勘察設計中的應用具有重要的作用和意義,并且實踐證明數字化測繪技術在高速公路勘察設計中的應用具有很好的效果。數字化測繪技術的高精準度、操作簡單以及其能節約大量的勞動力資源等,這些方面的優勢使得高速公路勘察工作效率和質量都得到提升。因此,未來我國技術研究工作人員還需要進一步開發新工藝和新技術,不斷的完善公路勘察設計工作的基礎設備,進一步提升勘察工作的水平和質量。
參考文獻:
[1] 竇愛霞,王曉青,袁小祥.基于機載LIDAR的建筑物震害自動識別方法[A]. 中國地震學會空間對地觀測專業委員會2012年學術研討會論文摘要集[C]. 2012
根據高職教育培養高素質技能型人才的目標,高職攝影測量與遙感技術專業培養掌握攝影測量與遙感技術專業必需的基礎理論和基本技能,能夠從事攝影測量與遙感相關應用領域的高級技術應用性專門人才。近幾年來,針對高職院校攝影測量與遙感技術的人才培養方案和專業教學計劃也得到了一些教育學者們的研究。例如,[1]和[2]分別在對比了學科型專科與高職專科,本科與高職高專的區別的基礎上,提出了平衡理論與實踐教學的攝影測量與遙感技術專業人才培養模式與專業課程體系。[3]探討了高職攝影測量與遙感技術專業實訓教學課程開發的一些問題。國內開辦有攝影測量與遙感技術專業的幾所高職院校也各有側重設置了專業論文與實踐性課程[4-5]。這里與云南國土資源職業學院攝影測量與遙感技術專業為例,探討新時期攝影測量與遙感技術專業的課程體系設置,為其他學校相關專業課程體系的建設提供可借鑒的設計思路。
1 培養目標與就業面向
攝影測量與遙感技術專業面向資源勘查與測繪行業,培養德、智、體、美全面發展,具備良好的職業道德和科學文化素養,掌握必備的攝影測量與遙感理論、方法和技術基本知識,具有像片控制測量、像片調繪、空三加密、影像立體測圖、遙感數據處理、遙感數據解譯與分析等熟練的專業能力,能夠勝任航空攝影測量內業成圖、內業加密、外業調繪、外業控制測量、遙感數據處理與制圖等專業崗位的高技能應用型人才。學生畢業后,可在能在地質、城市、礦山、資源、環境、電力、水利、交通、農業、林業等領域從事4D數據產品生產、地理國情要素采集方面的專業技術及管理工作。
2 專業理論課程
經過專業定位與崗位群論證、對校企合作企業及其他相關企事業單位的進行調研,列出主要工作任務,確定典型工作任務,分析完成典型工作任務必須具備的職業能力,將行動領域轉化為學習領域,劃分出4門專業核心課程。
在已經開發出4門專業學習領域課程的基礎上,專業學習領域課程教師和專業基礎學習領域課程教師共同對所服務的典型工作任務進行匯總分析,找出共同需要的基礎能力和基礎知識。與更接近工作崗位真實工作任務的專業學習領域課程不同,專業基礎學習領域課程服務于鍛煉基礎能力、學習基礎知識的學習性任務。為此,設計了5門專業基礎課程。
3 專業實訓課程
除設置上述理實一體課程外,還設置了《攝影測量與控制測量綜合實訓》、《多源異構遙感數據處理綜合實訓》、《遙感圖像調繪與解譯綜合實習》、《頂崗實習》四門純實踐課程。
4 專業選修課
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)06(b)-0000-00
*基金項目:華北水利水電學院2011年教育教學改革項目(47)
作者簡介:胡青峰(1980-),男,河南省汝南縣人,博士,講師。
1引言
畢業論文或畢業設計是高等院校本科教育人才培養計劃最重要的組成部分之一,是本科教育的最后一個綜合性教學環節[1],通過完成畢業論文,學生既能夠很好的對自己四年來的學習與實踐成果進行全面的總結,也能夠培養自己的獨立思考能力和科學工作方法,是一個學習深化和升華的重要過程。但不同的學科由于其學科性質不同,要想更好的體現以上觀點,其畢業論文或設計模式也必然存在一定的差異。測繪工程是一門應用性較強的科學,在學習理論知識的基礎上著重培養學生的實際動手能力。特別是在現階段測繪新技術形勢下,如何更好的使學生達到“厚基礎、寬專業、強素質、重實踐和有創新”的培養目標,探討測繪新技術形勢下本科畢業論文(設計)模式的研究是非常必要和意義重大的。
2測繪新技術特點分析
隨著現代科技和信息化技術的發展,為了彌補傳統測繪技術的不足和滿足現代測繪的要求,測繪科學涌現出了新的測量技術,主要有GPS技術、GIS技術、RS技術、攝影測量技術以及三維激光掃描技術等。其測量呈現如下新特點:
(1)作業模式數字化
測繪部門傳統的生產作業模式正被數字化技術所取代,如:地圖數字化、數字攝影測量、掃描數字化等。計算機的智能化與自動化正逐步出現在測繪生產作業流程中的各個關鍵部分,傳統測繪生產工序正被簡化,新型測繪生產作業以及管理模式正逐步形成,這要求學生對計算機軟件要有較好的運用。
(2)測繪技術一體化與復合化
隨著計算機新技術的發展,測繪技術也出現了一體化發展的趨勢,如內外業數據處理一體化、數字攝影測量系統一體化、“3S”技術集成等等,這種一體化與復合化的特點將有利于網絡化觀測體系的形成,必將會大大提高測量作業速度和測量數據處理效率,并提高測量數據的精度。測繪技術的一體化要求測繪工程專業學生具備一定的專業綜合能力。
(3)測繪設備的兩極化
新技術測繪設備的生產正向兩極分化的趨勢發展,一方面向小型化、微型化和可攜帶化的方向發展,另一方面其功能和性能也更可靠。這一變化對我們的啟示是,在教授學生傳統測繪儀器使用的同時,必須加以強調和落實學生掌握和運用新理論和新儀器的能力。
(4)測繪信息的網絡共享化
隨著信息技術的迅速發展,網絡也飛速普及全球,這一工程不僅實現了資源共享和生產過程管理的網絡化,而且促進了網絡化由生產部門一直延伸到用戶。這種發展導致了測繪生產組織結構必須加大信息服務能力,基礎地理信息服務在生產組織結構中趨于專門化,這也就加強了學校和測繪單位和外界建立新的合作關系的必要性,以便空間數據資源的互補。
3建議
在測繪新技術不斷發展的今天,針對如何利用測繪新技術開展測繪工程專業本科畢業論文(設計),以達到我校“厚基礎、寬專業、強素質、重實踐和有創新”的人才培養目標,結合前面分析本研究給出以下建議:
(1) 走“產、學、研”結合的道路,培養學生解決實際問題能力和創新能力
學生到企事業單位實習,將畢業論文(設計)與生產聯系起來,一方面有助于學生了解相關行業特點、現狀和發展前景,清楚社會對各種類型人才的需要,從而更加明確自己的努力方向和社會定位,進一步激發其刻苦學習與立志成才的積極性[2],另一方面,在這個過程中可以利用一些測繪新技術解決生產實踐中遇到的問題,培養其解決實際生產實踐問題的能力。
將學生的畢業論文(設計)與導師的科研項目相結合,可以引導學生對測繪新技術理論的學習、探索、創新和應用,提高學生的科學研究與工程設計能力,為以后學生繼續深造從事科研活動打下基礎。
(2) 與學生興趣愛好相結合,發揮其主觀能動性
我校培養人才的目標是“厚基礎、寬專業、強素質、重實踐和有創新”。與其它專業相比,測繪工程專業所涉及的知識面專業性強、專業面較窄。因此,在開展畢業論文(設計)選題時考慮到教學大綱的同時,兼顧到學生的興趣愛好也是非常有必要的。學生根據自己的興趣愛好,利用所學到的各種基本理論和技術,選擇與本專業相關的題目特別是與本專業相關的邊緣學科,且難度達到畢業論文(設計)要求,應該是被允許和鼓勵的。這樣可以發揮學生的主觀能動性,激發學生開展畢業論文(設計)的興趣,有利于獲取創新性的成果。
(3) 與學生就業方向相結合,為學生以后就業打基礎
對于有意向到科研院所或高校工作或繼續深造的學生,根據科研院所的具體情況,指導老師可以重點考慮為該類學生選擇與測繪新理論相結合的論文形式的相關課題,對于有意向到生產性企事業單位工作的學生,指導老師可以重點考慮為其選擇與測繪新技術或方法相結合的設計形式的相關課題。條件允許的話可以直接讓學生到意向單位實習,結合意向單位課題完成畢業論文(設計),為學生快速轉變角色、適應單位的工作模式打下基礎。
(4) 注重交叉學科的選題,全面提高學生的專業素質
隨著測繪新技術的不斷進步和社會對復合型人才的需求,測繪工程專業學生在選題時,還應注重交叉學科的選題,具體包括兩個方面:一是在測繪科學與技術大的學科框架下選題,即可以適當與新發展的相關專業相結合,這樣有助于增強學生對整個測繪科學與技術知識的全面掌握和運用;二是與學校特色相結合[3],多與相關水利專業相結合,一方面能夠拓寬學生的知識面,增加了學生對學校辦學強項的了解,另一方面,也為學校特色專業引進了新的先進的測繪技術,促進了學校特色專業學科發展。
4結束語
畢業論文(設計)是學生對所學知識的一個綜合運用過程,是檢驗學生在實踐的基礎上運用所學專業理論知識去分析和解決實際問題能力的重要途徑,是對畢業生基礎知識、學習能力、自學專研能力以及各種綜合能力的檢驗和提高,是學生畢業前最后一次重要的綜合實踐機會,是衡量高等學校教育質量的重要評價內容。針對測繪新技術迅速發展的今天,為真正把測繪工程專業學生培養成厚基礎、寬口徑、復合型的高素質創新型人才,其畢業論文(設計)模式仍有待于進一步深入研究。
參考文獻
中圖分類號:V412.41 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)34-0348-01
引言
隨著陸地資源衛星,星載SAR計算機水平的迅猛發展,使航空數字攝影測量技術有傳統的野外測量的單一方式,發展為現在的內外結合的數據采集方式。本篇文章根據對近幾年的數字航空攝影測量技術的研究,主要探討了數字航空攝影測量技術當前的發展水平,以及今后的發展方向,這項技術的主要應用領域等等。進一步分析了數字航空攝影測量技術數據處理的關鍵技術和關鍵難點等。
1 數字航空攝影測量技術的發展和應用領域
1.1數字航空攝影測量技術的發展
數字航空攝影測量技術仍然處于發展的新生階段,是隨著計算機水平發展以及航空航天事業的不斷進步而逐漸成長起來的一門新興學科。他的主要原理就是利用計算機代替“人眼”,使得數字航空攝影測量無論是在理論體系框架,還是在基本科學實踐中都象征著先進科學技術的發展。這種技術的發展使得傳統的膠片攝影技術終將被數字攝影技術所取代,數字航空攝影測量技術的研究已經成為當前航空遙感事業研究中的熱點話題和必然發展趨勢。
自從二十一世紀初期的航空相機的問世,ADS40推掃式航空攝影儀,UCD航空攝影儀和SWDC數字航空攝影儀也在不斷的涌現,加之近幾年逐漸流行于大眾群體之間的GPS衛星定位技術,數碼掃描技術以及激光掃描技術等高精尖技術的密切結合,大量出現了類似于基于GPS的輔助航空攝影測量等技術。當前是新時代,新科技的發展時期,所以當下已經阻止不了數字航空攝影測量技術的發展了。
1.2數字航空攝影測量技術的應用領域
數字航空攝影測量技術的應用十分之廣泛,無論是在地質測量還是在地質地理信息的獲取,無論是在資源環境的管理還是在農林業地理信息的獲取,城市建筑工程,能源開采工程,水利水電工程,還有現今的汽車行業等,都有很全面的應用。
2 數字航空攝影測量數據處理的關鍵技術
2.1空中三角的加密技術
空中三角的加密技術在數字航空攝影測量技術中扮演者十分重要的角色,而且專業技術水平的要求很高。主要是應用 VirtuoZoAAT+Pat-B 自動空中三角加密模塊,將數碼航空影像作為空中三角加密的原始數據,應用平差軟件進行光束法的區域平差處理,通過內定向、公共連接點轉刺、相對定向等航空影像測量外業測量控制點的數據成果與POS數據導入系統并按照嚴密的數字平差模型對其進行區域整體平差。從而得到加密后的外方位元素與加密成果,加密分區間必須要接邊,而且作業完成以后還要填寫相關的簡歷報告,輸出作業說明,加密點的分布略圖等數據,檢查點坐標,大地定向,接邊點坐標以及檢驗報告等。
2.2數字正攝影成像(DOM)的數據生產
本篇論文主要研究的是數字正攝影成像數據的產生、建立、修補等相關工作。
1)DOM數據生產技術的路線
采用Virtuozo全數字攝影成像攝影工作站制作1:1000的DOM,并在工作站系統中導入空中上三角加密恢復測區并建立立體像。利用生產區域DEM(數據高程模型)數據的特點,特征線參與計算修改生成數據高程模型,利用數據高程模型的數據對原始影像進行數字微分糾正,運用自動生成的鑲嵌線對整個測區模型的正射影像進行無縫拼接,完成DOM的數據生產,
2)數據高程模型(DEM)的生產
利用空中三角加密成果,自動生成測區的立體模型以及參數文件,生成核線影像。DEM數據采集時,應用影像自動相關技術生成DEM點或者視差曲線,并且在視差曲線編輯中保持合理的時差曲線間隔。DEM或者視差曲線應該切準地面,從而真實的反映出地勢形態,保證數字航空影像測量技術的準確可靠性。
3)數據高程模型(DEM)的建立,根據加密點直接按照區域生成大范圍區域數據高程模型,并通過引入的特征點,特征線,以及特征面等數據生成三角網,進行插值計算,最后按照規定的網格間距建立數據高程模型。
4)數字正攝影圖像(DOM)的生產
應用數據高程模型的數據對原始的影響進行數字微分糾正,按照分區對測區內影響以像元大小為0.1米進行雙線性內插,或者三相卷積內插法進行重新采樣,生成分區數字正攝影圖像,再利用自動生成的鑲嵌線對整個測區的分區DOM進行無縫拼接,最終完成DOM的生產。
5)數字正攝影圖像的檢查修補
對數字正攝影進行檢查,看看是否失真或者變形,特別是高大房屋、道路、橋梁、是否出現房屋重影,房角拉長,橋梁扭曲變形,道路扭曲變形等現象。如果出現數字正攝影失真或者變形現象的發生,應該重新采集數據高程模型,重新進行數字微分糾正,保證數字正攝影的準確無誤。
6)影響的勻色
為了保證鑲嵌無縫拼接后的數字正攝影成像色彩一致,均勻。針對航空攝影過程中所出現的色差問題,可以對生成的數字正攝影圖像進行單影像色彩調整 或者多影像色彩均衡的色彩糾正。根據標準圖樣,對數字正攝影進行全自動色彩調整平衡處理,確保最終的數字正攝影圖像整體色彩一致均勻,即圖像紋理要清晰,影像的層次感要豐富,影像色彩要沒有失真情況,影像反差要適度,影響色調飽和度要符合要求不同圖幅間的色彩過渡要自然而且色調要一致。
總結
當前的數字航空攝影測量技術正是蓬勃發展的階段,而且逐漸趨于成熟,特別是高科技數碼相機的發展,對數字航空攝影測量技術的數字化發展提供了可靠的依據,由于數碼相機在技術方面還有不符合數字航空攝影測量技術的方面,所以,導致數碼相機的技術不能直接應用在數字航空攝影測量技術中。數字航空攝影測量技術還存在著很多困難的地方,所以在先進的研究中我們要針對數據處理的關鍵技術進行研究,破解技術方面的難題,對數字航空攝影測量數據處理關鍵技術的研究有著空前的歷史意義。
中圖分類號:P23 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)01(c)-0060-02
航空攝影測量技術是在飛機上利用航攝相機對地面連續攝取像片,結合地面控制點測量、處理和立體測繪等步驟,繪制出地形圖的作業,是我國獲取基礎地理信息數據的主要手段之一。目前,我國重大自然災害監測與預警、資源利用與環境監測等領域都需要大量的高分辨率、高精度的地理信息數據,這些數據與我國經濟的可持續發展緊緊相關。
傳統航空攝影測量一般需要使用野外控制點并通過空中三角測量加密求解外方位元素,而野外控制點的布設工作繁瑣,在荒漠、高山等困難地區野外控制點更是難以布設,因此,盡量減少乃至擺脫對野外控制點的依賴而直接對像片定向一直是攝影測量的重要研究方向之一。為此,人們一直試圖在航空攝影飛行過程中直接記錄或確定航攝相機的位置和方向,并利用這些定向數據實現航攝像片的絕對定向。
20世紀90年代,GPS(Global Position System,全球定位系統)輔助空中三角測量的方法得到了廣泛應用,利用GPS獲得的定位信息用來輔助空中三角測量,展現了導航技術在測繪領域的應用前景。GPS技術雖然解決了像片的定位問題,但是無法獲取像片的姿態參數,不能徹底擺脫地面控制。隨著航空攝影測量技術和慣性導航技術的發展,一種新的方法開始應用于航空攝影測量―― 定位定向系統(Position and Orientation System,簡稱POS系統)輔助航空攝影。機載POS系統集GPS技術與慣性導航技術于一體,使準確地獲取航攝相機曝光時刻的外方位元素(GPS測量得到位置參數,慣性導航系統得到姿態參數)成為可能,從而實現了無(或少量)地面控制點,甚至無需空中三角測量加密工序,即可直接定向測圖,從而大大縮短航空攝影作業周期、提高生產效率、降低成本。因此,POS系統的出現,將從根本上改變傳統航空攝影的方法,進而引起航空攝影理論與技術的重大飛躍。隨著計算機技術的發展及其慣性、GPS器件精度水平的提高,POS無論定位定向精度還是實時數據處理能力都會有質的提高,將會在航空攝影測繪方面發揮越來越重要的作用。POS系統高精度定位定向技術是POS系統應用的關鍵技術,它的研究可以極大的推動POS系統的發展。
1 POS工作原理
IMU慣性測量單元最大優點是不依賴于任何外界信息,能夠進行完全自主的導航。慣性測量單元能夠連續長時間的工作,可以提供多種導航信息如位置、速度、航程、航向,還可以提供水平及方位基準,精度較高。但是,慣性測量單元的精度主要取決于慣性器件(陀螺儀和加速度計)的精度,并且其定位誤差隨時間積累,精度逐漸降低,這對于需要長時間工作的情況是極為不利的。而且其初始對準時間長,所以想到利用其它定位手段作為參考信息源,定期或不定期地對慣性測量單元進行綜合校正,對慣性器件的漂移進行補償。
GPS衛星導航系統具有定位精度高的特點,而且能夠進行全球、全天候、全天時、多維連續定位,其精度不隨時間變化。然而,GPS是非自主式的系統,不能提供諸如載體姿態等參數,運動載體上的GPS接收機不易捕獲和穩定跟蹤衛星信號,動態環境造成中信噪比下降。這些原因都容易產生周跳。而且由于GPS信號在傳播途中的干擾,使得系統定位精度有所下降,定位結果較為離散。
如上所述,GPS和IMU慣性測量單元各有所長,具有可互補的特點,兩者的組合不僅具有兩個獨立系統各自的主要優點,而且隨著組合水平的提高,它們之間信息傳遞、融合、使用的加強,組合系統的總體性能要遠優于任一獨立系統。
組合導航把無線電導航長期精度高與慣性測量短期精度高和不受干擾的優點結合起來,因而GPS與IMU的組合被認為是目前導航領域最理想的組合方式,其基本原理如圖1所示。POS都是采用這樣的組合系統,其優點主要表現在以下幾方面。
(1)GPS/IMU組合提高了系統的精度。
高精度GPS信息作為外部測量信息輸入系統,在運動過程中頻繁修正IMU測量值,以控制減弱其隨時間積累的誤差;而短時間內IMU定位結果可以很好的解決GPS動態環境中由于信號失鎖和周跳導致的精度跳躍下降問題。因而,GPS/IMU組合測量誤差實際上比單獨的GPS或IMU的誤差都小。
(2)GPS/IMU組合加強系統的抗干擾能力。
由于IMU可以獨立進行導航,因而當GPS信號受到干擾時,IMU不僅能提供導航信息,而且其導航解可作為輔助信息,對GPS碼和載波的再捕獲起輔助作用,大大縮短了GPS恢復工作的時間,提高了GPS接收機的跟蹤能力。而GPS信息對IMU的輔助可使IMU在運動中不斷進行初始對準。
(3)GPS/IMU組合解決了GPS動態應用采樣頻率低的問題。
由于GPS的數據采樣率低,不能達到某些動態應用中的要求,這時高頻IMU數據可以在GPS定位結果之間高精度內插所求事件發生的位置,如航空相機曝光瞬間的位置,從而保證了組合系統對整個航線的各個攝影位置的高精度定位。當然GPS本身的采樣頻率也隨著設備的發展不斷提高。
(4)GPS/IMU組合將降低對慣導系統的要求。
長期以來,IMU的高價格一直是限制其廣泛應用的主要原因。而組合系統提供另一種解決方案,利用IMU的速度信號解決動態跟蹤問題,而高精度定位則由GPS來實現,因此可以采用較低性能的IMU,從而降低了組合系統的成本。
2 試驗概況
POSAV510輔助RC30相機在2006年關中地區進行了兩次試驗飛行。根據試驗的目的和技術要求,結合實際工作的需要選定試驗測區。測區內分布有水系河流、城鎮市區、山區和主要交通道路等典型地形地貌,較有利于對設備精度的評估。選擇了1∶10000和1∶40000兩個攝影比例尺。如表1所示。
3 試驗區控制點的布設
為了對POS的精度做出客觀的評估,在關中某試驗區內根據《GB/T13977-921∶5000、1∶10000地形圖航空攝影測量外業規范》《GB/T13990-92 1∶5000、1∶10000地形圖航空攝影測量內業規范》《P0S/TRACKER系統應用航空攝影試飛方案》技術設計書進行試驗區控制點布設。
3.1 A區控制點布設方案
根據《POS/TRACKER系統試驗區航空攝影技術設計書》要求,A區范圍覆蓋6幅(3×2)1∶50000地形圖。依據關于1∶50000比例尺成圖丘陵地和山地的區域網布點及構架航線的布點要求,A區控制點布設如圖1所示。
3.2 B區控制點布設方案
根據《POS/TRACKER系統試驗區航空攝影技術設計書》要求,B區范圍覆蓋2幅(1×2)1∶10000地形圖。關于1∶10000比例尺成圖平地的區域網布點要求,同時結合檢校場控制點布設要求。B區控制點布設如圖2所示。
為了提高量測精度,在像片上更準確地判別出控制點的位置,本次試驗在B區采用了先布控后飛行的方法。根據控制點周圍的環境情況,對B區100 km2內的42個控制點分別用埋石、砸木樁及鐵釘的方法將控制點標記到位,其中大標石6個(預計作為檢校場控制點永久保留)、小標石11個、木樁19個、鐵釘6個。
為了使控制點在像片上容易判別,飛行前對測區100 km2內的42個控制點進行標志布設。根據控制點的情況,采用1 m×1 m的標志布和刷漆等辦法,在飛機起飛前將標布設到位。
4 基準站布設
為保證POS輔助航空攝影飛行,需要在測區內布設基準站。考慮到基準站觀測數據備份和檢核,根據測區大小和試驗為中、小比例尺航攝的特點,按照GB/T18314與GJB2228-1994規定的GPS基準站選址原則,結合已知大地測量控制成果,并經過現場踏勘,在攝區內布設1個地面GPS基準站。同時為了驗證基準站距離對測量精度的影響,在寶雞(距測區約200 km)和鄭州(距測區約500 km)地區分別布設長基線和超長基線GPS基準站。
5 航攝飛行
根據《POS/TRACKER系統試驗區航空攝影技術設計書》和《POS/TRACKER系統試驗區航空攝影實施計劃》,共飛行5架次,完成了試驗區1∶10000及1∶40000的航攝工作,獲取了1∶10000、1∶40000有效黑白像片323片,l∶10000彩色有效像片133片隨后再次完成POS輔助RC30相機B區1∶10000飛行。
6 POS外方位元素解算
(l)偏心角解算。在1∶10000黑白影像掃描完畢,獲得檢校場像控測量數據以及檢校場空三加密數據后,結合POS原始數據及基準站數據,利用PosPac軟件中的PosGPs、PosPro及CalQc模塊對偏心角進行解算,獲得了305 mm鏡頭進行1∶10000飛行時的偏心角。同時解算出152 mm鏡頭進行1∶40000飛行時的偏心角。
(2)像片外方位元素的解算。將獲得的偏心角輸入PosPac軟件的PosPEO模塊進行解算,獲得像片的外方位元素EO。
7 空三處理
由于現有的海拉瓦軟件和適普軟件都不支持POS數據的空三處理,因此,數據后期的空三解算采用了Leica公司的LPS軟件。在LPS中建立與EO數據坐標相一致的工程,進行了直接定向法和POS輔助空三法兩種方法的試驗。
直接定向法。在LPS中建立工程,輸入試驗區影像,生成縮小片。在自動完成內定向后,在Fiducial orientation and Exterior Orientation Parameter Editor直接輸入EO解算出的外方位元素,將其作為確定值,試驗區的立體即可完全恢復,最終進行精度檢測。
POS輔助空三法。前期與直接定向法一致,不過在輸入外方位元素后,將其設為初始值,再按直接定向法檢測出的精度給出一個外方位元素合適的標準方差。進入Orima軟件,通過APM選點,判讀合適的控制點,進行平差解算,最后將結果寫出。退回到LPS中,進行精度檢測。試驗進行了僅有連接點無控制的平差、加入1個控制點的平差、加入4個控制點的平差。
8 POS數據直接定向精度分析研究
在內定向結束后,輸入RC30的POS數據按照LPS中影像的數據順序,依次將其對應的EO數據拷貝到相應的位置,獲得POSEO數據直接定向的結果。從表2中可以看出:
(1)200X年B區直接定向,精度已經可以滿足1∶10000成圖要求。
(2)200X年B區直接定向,平面精度可以滿足1∶10000成圖要求,但高程精度超限。這是因為我國的外業大地高均為ITRF97或與其相似的框架下的大地高,而我們所采用的EO數據的大地高是初始WGS84的大地高,兩者之間有固定差,在引入一個控制點平差后,高程精度馬上符合精度要求。
9 結論
通過本次課題試驗精度分析,POS輔助RC3相機航攝,在成小于1∶10000地形圖時,可采用直接定向的方法。在成1∶10000或更大比例尺地形圖時,應采用POS輔助空中三角測量的方法。
中圖分類號: TV 文獻標識碼: A 文章編號:
0.引言:科學技術的新成就,電子計算機技術等新技術的發展與應用,以及測繪技術和科技的不斷發展,工程測量技術近年來發生了很大的變化。
1.全站儀測量放樣技術
全站儀替代光學經緯儀和電磁波測距儀的應用.足地面測量技術進步的重要標志之一。全站儀具有測量精度高,儀器的集成化、自動化和智能化程度高等優點,為施工測量提供了極大的方便。已大量應用于各類工程的施工測量中。電子全站儀自動改正儀器軸系統差、自動歸化計算、角度測量自動掃描、消除度盤分劃誤差和偏心差,自動記錄存儲、實時測量三維坐標、與雙向數據通訊功能,為測圖和工程放樣向數字化發展開辟了道路。目前全能型和智能化方向發展的電腦型全站儀都帶有豐富的軟件,可以直接進行坐標放樣、導線測量、程序測量、懸高測量、道路放樣、對邊測量、面積測量、高程傳遞、參考線放樣,故能提供高速高精度的觀測成果,又能高效地完成多種測量作業。
2.數據庫技術與GIS技術
測量工作者如何更好更好地為工程建設服務,其最有效的方法是利用數據庫技術或GIS技術建立數據庫或信息系統。其同的是把大量的測量數據或信息進行科學的存儲。將GIS應用于水利水電工程建設,虛擬顯示施工總布置三維全景,直觀反映各組成部分空間上和時間上的相互關系并實現各種信息可視化查詢、分析、統計計算,實現建筑物施工全過程動態仿真演示。以信息的數字化、直觀化、可視化為出發點,直觀清晰地描述復雜工程建設的施工動態過程,為全面、準確.快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具,實現工程信息的高效應用與科學管理。
3.GPS定位技術
隨著GPS的出現和不斷發展完善,測繪定位技術發生了革命性的變革。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術,正在逐步被以一次性確定三維坐標的、高速度、高效率、高精度、大范圍的GPS技術所代替,同時定位范圍已從陸地和近海擴展到海洋和宇宙空間;定位方法已從靜態擴展到動態;定位服務領域已從導航和測繪領域擴展到國民經濟建設的廣闊領域。碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應用。將GPS接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起,稱超全站儀或超測量機器人。它將GPS的實時動態定位技術與全站儀靈活的三維極坐標測量技術完美結合,可實現無控制網的各種工程測量。水電工程施工區域大,控制點傳算工作量大,精度衰減快;高山峽谷之中,山脈蜿蜒曲折,造成上點和通視困難;河流阻隔,致使交通不便,前后視須迂同前進。利用GPSRTK技術進行碎部點測繪與放樣不需要與基站保持通視,也無需進行后視作業,誤差不累加,精度分布均勻,精度衰減每公里只有lmm。10--15km的作業半徑不需要設置過渡控制點,更長距離的測繪可通過設置中繼電臺轉發電測波解決。大幅度地提高工作效率。
4.程序型計算器輔助計算技術
程序型計算器(如CASIO fx-4800P/fx-4500PA)以其功能強大、經濟實惠、方便攜帶的特性受到了各行各業工程技術人員的歡迎,尤其是測繪方面的技術人員進行工程放樣計算的有力工具。水利水電工程龐大而復雜。工程細部的放樣往往牽涉到幾十個公式的數學計算,尤其是在施工現場,嚴寒、酷暑、噪音、灰塵很難讓人時刻保持清醒的頭腦,計算的速度和結果的正確性大打折扣,嚴重影響放樣的質量和效率。利用編程計算器事先編制好所需放樣部位的計算程序,在施工現場最多只需輸入測點三維坐標X,Y,Z的數據即可迅速計算出所需要的放樣數據,結果準確率大大提高。全站儀實現了測點坐標的隨測隨得,編程計算器實現了放樣數據的即輸即得,大大加快了工程放樣的速度。
5.數字化測繪技術
大比例尺地形圖和工程圖的測繪,是工程測量的重要內容和任務。常規的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作,同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作,成圖周期長,難以適應飛速發展的現代化工程建設的需要。把野外數據采集的先進設備與微機及數控繪圖儀三者結合起來,形成—個從野外或室內數據采集、數據處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統。實現大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件的自動繪制。系統可直接提供圖紙,也可提供電子數據,為專業設計自動化建立專業數據庫和基礎地理信息系統打下基礎。數字化成圖技術住現代工程中的應用不僅提高了工作效率,并保質保量提交成果。僅內業制圖部分可節約經費50%,節約時間60%。
6. AtuoCAD輔助設計技術
計算機輔助沒計(Computer Aid Design簡寫CAD)足20世紀80年代初發展起來的一門新興技術型應用軟件。如今在各個領域均得到了普遍的應用。它大大提高了工程技術人員的工作效率。利用AutoCAD配合AutoLisp語言,可以編制一些常用的計算程序,得到定制的計算結果。在水利水電工程上有許多體形復雜的計算,尤其是各種不同體形銜接處的相交線,需要用空間解析幾何的方法解算。單靠計算器手工計算,非常繁瑣,工作量大,準確性也不好保證,用AutoCAD建立數字化模型,執行點坐標查詢功能就可以了。也可以對所編寫的程序的計算結果進行正確性驗證。AutoCAD的特性提供了測量內業資料計算的另外一種全新直觀明了的圖形計算方法。另一方面是各種工程橫斷面、縱斷面網的繪制,以及斷面面積的計算和其它一些需要的圖紙的繪制。從而大大減輕我們內業的工作強度和工作量。.
7.數字攝影測量技術
攝影測量技術由于可以提供實時的三維空間信息,無需接觸被測物體,以及野外工作量少、效率高和成果品種多等優點,具有廣泛的應用前景。隨著全數字攝影測量系統的應用,攝影測量的產品將從影像圖、線劃圖向數字化系列產品——4D產品轉化。產品應用與服務領域更廣,并為建立各類專業信息系統和基礎地理信息系統提供可靠的數據保障。在水利水電工程。利用數字攝影測量技術可以迅速獲取制作大比例尺影像圖、地形圖、立面圖、等值線圖和斷面圖圖庫,建立DTM(數字地面模型)和DEM(數字高程模型)模型數據庫,建立并永久保存高分辨率建基面三維影像數字地面模型數據庫。檢查陡坡地段的開挖質量和工程竣工部位的形體資料,記錄工程在施工過程中各個項目地理地貌信息,形成各種數字信息產品,并可通過網絡方便快捷、及時地提供給各個部門使用。
8.工程測量數據處理技術
隨著傳統測繪技術向數字化測繪技術轉化,工程測量領域技術的發展趨勢和方向是:測量數據采集和處理的自動化、實時化、數字化;測量數據管理的科學化、標準化、規格化;測量數據傳播與應用的網絡化、多樣化、社會化。GPS技術、RS技術、GIS技術、數字化測繪技術以及先進地面測量儀器等將廣泛應用于工程測量中,并發揮其主導作用。
9.結束語
GPS技術和其他數字化測量技術的應用和推廣已經在我國的水利工程測量工作中發揮了很大的作用,表現出極強的生命力。對于數字化測量技術的研究和討論對于水利工程測量工作意義非凡,我們在結合工程實際的前提下,應當多學習國外的先進技術和理論,使我國的測量技術發展為世界的尖端。
參考文獻
【關鍵詞】: 體層攝影術 X線計算機 腹部 圖像質量 客觀評價
【正文快照】:
圖像噪聲水平是圖像質量客觀評價、定量測量的指標之一。且圖像噪聲水平在一定程度上可反映輻射劑量,如過低的輻射劑量必然會得到高噪聲、較差的圖像質量,嚴重危害低對比細節的檢測能力。成人腹部臟器眾多、結構復雜且缺乏天然對比,過低的劑量勢必影響對腹部細微組織結構差異
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【參考文獻】
中國期刊全文數據庫 前6條
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中圖分類號:P231文獻標識碼: A 文章編號:
隨著時代的進步,科學技術不斷的發展。當前的空間定位技術、計算機信息技術和傳感技術的飛速發展,使得航空攝影測量幾何定位方法實現了超前的進展,并且即將實現脫離地面控制的高水準。下面筆者就和大家一起探討一下航空攝影測量影像定向技術。
一、航空攝影測量影像定向技術的發展
在當今這個數字攝影測量時代,人們是以3S技術為主要手段、以4D產品(DEM、DOM、DLG、DRG)生產為終極目標的。如何充分發揮當代航空攝影測量技術的優勢進行4D產品的大規模生產并對相應數據庫實施快速更新需要我們不斷的努力探索
二、我國航空攝影測量影像定向技術的現狀
目前,航空攝影測量主要有常規航空攝影測量、GPS航空攝影測量、DGPS/IMU航空攝影測量3種模式。航空影像的獲取和影像定向方法的不同是這三種測量技術最主要的區別。航空攝影測量影像定向技術是借助大量地面控制點加密技術獲取模型定向點來實現的。通過GDPS/IMU來直接測定傳感器的六個外方位元素,能夠讓客戶認為價格是合適的。直接地面參考技術即GDPS/IMU能夠將傳感器數據或目標數據直接轉化到一個本地或者全球的坐標系統,從而能夠進行下一步的處理。將GDPS/IMU數據作為輔助信息用于對比小、沒有明顯特征的地區的空中三角測量的作業是很有用處的,但是直接用校正過的定向參數而不進行整體的空中三角測量,所能達到的地面精度,主要依賴行高度。對于幾何模型考慮的比較簡單,導致即使區域網結構十分完美且檢校場及GDPS/IMU數據聯合處理準確無誤,直接地面參考所能達到的精度仍然難以滿足大比例尺測圖的需要。而基于DEM和DOM的航空攝影測量直接解具有地學編碼、信息翔實等優點,并且能夠輕易實現快速更新和實現變化檢測的自動化與半自動化。基于已知定向參數影像的航空攝影側量直接解則需要滿足一些要求。首先,必須能夠從數據庫中能夠得到原有影像及它們的定向參數值;其次,影像的重疊度和約束點的分布必須滿足穩定的幾何構造,以保證達到較高的精度;并且新舊影像在內容上必須有相關性,這樣我們才能提取同名點。
三、航空攝影測量影像定向作業的要求及實驗
現代的航空攝影測量在作業上一般在航空攝影、地面控制和內業測繪上有一定的要求。在采用GPS航空攝影測量時一般會將動態GPS接收機與航攝儀固聯以提高影像獲取的質量。一般在采用DGPS/IMU航空攝影測量時,都會在航攝儀上安裝POS系統。根據不同的情況要選擇不同的地面控制方案,以獲得最佳的加密點坐標和像片外方位元素。內業測繪采用影像匹配技術識別同名像點,以完成地形和地物的自動測繪現行的4D產品生產中,一般按照單片內定向y像對相對定向y單模型絕對定向y立體模型測繪的流程進行作業,僅僅是在DGPS/IMU航空攝影測量之直接對地目標定位方法中探討如何利用POS系統獲取的影像定向參數進行模型恢復的有關理論和方法。航空攝影測量幾何定位有攝影測量加密和直接對地目標定位兩種方式。其中,攝影測量加密是將所獲取影像坐標與地面控制點和/或影像的外方位元素作為帶權觀測值進行整體光束法區域網平差,以解求影像的定向參數和目標點的空間坐標,主要是為立體模型測圖提供定向控制點和進行高精度的對地目標定位。現行航空攝影測量內業規范對不同比例尺、不同類別地形的攝影測量加密規定了具體的加密方法、地面控制方案,并對加密點精度給出了定量指標,已作為一種成熟技術被廣泛使用。直接對地目標定位是在獲得高精度影像外方位元素的前提下,利用立體像對上同名像點的像平面坐標按照空間前方交會理論計算出相應地面點的物方空間坐標,以直接確定物點的空間位置,從而實現4D產品的生產。現行的4D產品生產都是利用攝影測量區域網平差所獲得的加密點作為模型定向點用的,不會直接使用影像外方位元素來恢復立體模型。所以,現行規范中并沒有規定影像外方位元素的精度。一般說來,只要加密時在單個模型上量測了足夠多的加密點,且加密點精度符合限差要求,據其進行單個模型的絕對定向就能建立可量測的幾何模型,進而可提取符合要求的三維空間信息。利用現行攝影測量加密方法獲取的影像外方位元素進行直接對地目標定位完全可以滿足測繪地形碎部點的精度要求。
四、總結
對于同一地區利用己知定向參數的影像進行新影像的定向的理論和方法,通過模擬和實際試驗證實了方法可行性,純粹利用兩期影像進行聯合光束法區域網平差所確定地面點的精度可滿足規范要求,可真正實現無需地面控制點的航空攝影測量作業,這對于減少攝影測量外業控制測量、地形圖修測、地理信息數據庫快速更新、多時相遙感影像的自動變化檢測等具有十分重要的意義。符合規范精度要求的攝影測量加密方法獲取的影像外方位元素可以直接用于影像的定向以構建立體模型進行4D產品的生產,而由POS系統提供的影像外方位元素帶有較大的誤差,目前還難以直接用于攝影測量中提取三維空間信息。當前數字攝影測量時代可以讓 3種攝影測量模式共同存在,航攝影像的定向手段也變得豐富多彩,從而使得攝影測量作業也越來越輕松。通過本文的研究,我們可以得到這樣的結論:常規攝影測量加密技術比較成熟,應用的也比較廣泛,GPS輔助空中三角測量則比較經濟實惠,POS直接傳感器定向技術也越來越成熟。就基礎地理信息的獲取而言,我們應當根據不同的情況采取不同的技術方案,才能夠減少消耗以獲得最大的利潤。常規攝影測量方法在交通便利、地勢平坦地區的大比例尺地形測圖中應該要重點的進行使用。而無地面控制GPS航空攝影測量技術則可以在困難地區、無圖區或者人員不能通達地區普及使用以獲得基礎地理信息。POS航空攝影測量方法則可以在正射影像圖制作、小范圍的4D產品更新等應用中進行使用,而且在城市大比例尺測圖和一些具有比較高水平的科研項目上,POS系統的應用前景是相當的可觀的。為了能夠經濟、快速的獲取地球空間信息,我們應盡快完善POS系統與其他傳感器的集成技術,不斷的進行探索研究,從而達成理想的目標。
參考文獻: