航空摄影测量

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航空摄影测量范文第1篇

关键词：航空摄影测量；地籍测量

地籍测量包括权属调查和权属测量，是土地管理工作的重要基础。它是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控制到碎部，精确测出各类土地的位置与大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图，以满足土地管理部门以及其它国民经济建设部门的需要。

1 地籍测量的含义及作用

1.1 地籍的含义

由政府监管，记载土地的位置、界址、数量、质量、权属和用途（地类）等基本状况的簿册称之为地籍。地籍按发展阶段有税收地籍，产权地籍和多用途地籍；根据特点和任务，地籍又可分为初始地籍和日常地籍，而按其特点可分为城镇地籍和农村地籍。

1.2 地籍测量的作用

地籍测量是为获取和表达地籍信息所进行的测绘工作，是地籍调查中依法认定权属界地址和利用现状的技术手段，是地籍档案建立的信息基础。地籍测量应尽可能满足国家经济建设多方面的需要为原则，除能为地籍管理和土地税收提供测量保障外，还必须为国民经济建设各有关部门提供信息，提供服务。

2 地籍测量的技术路线

2.1 采用权属调查、土地利用现状调查与野外全解析数字地籍测量一步到位工作模式，同一地块调查和测量工作由同一小组完成，大幅度减少工序衔接问题。

2.2 采用国内优秀的商业化测图系统软件CASS 5.1和自主开发测量软件相结合，在提高生产效率和质量的同时，提升调查成果的科技含量。

2.3 采用统一提供的软件将地籍调查成果全部录入计算机，地籍测量数据按照统一规定格式加工处理，为建立地籍信息管理系统奠定基础。

2.4 采用“套作”技术，即将权属调查、土地利用现状调查、数字化地籍测量、资料建库、数据加工等工序在时间上作一定的穿插作业，在保证质量的前提下，提高工作效率。

2.5 为确保工程实施进度和成果质量总体达到优级，采用ISO9001质量保证体系实施调查和测量工作。

3 地籍测量的主要内容

地籍测量主要包括以下内容：

界标物：作为界标物的各类地物必须测量。

建筑物：永久性房屋应逐幢测量，临时性房屋不测量，房屋等建筑物按墙基角测量，围墙，栅栏，栏杆应测量，阳台雨逢下有支柱应测量，全封闭的阳台按房屋测量，与权属界线无关的悬空阳台不测量，室外楼梯与房屋相连的通道应测量，建筑物的细部如墙外砖柱，装饰性的门柱应测量，露天设备等不测量，住宅小区内每幢有院的分户墙，凡与权属无关的不测量，居民院内违章搭建的房屋其高度未超过围墙的不测量。道路：街道和有正规铺装面的内部道路应按“规范”要求测量；公路以路肩线测量；街道以路涯线测量，建筑区内道路有明显界线的以路测线测量，无明显界线的以两旁宗地界址线为主；路旁的行树检修井、里程碑，指标牌等可舍去；道路上的桥梁，涵洞，隧道要测量；应注记路，街巷名。宗地内部道路只测量主干线，郊区道路如有界线，则必须在图上标明，路肩线也必须测量。

植被：较大面积绿化在（10m2以上），街心花园，城乡结合部的农田，菜地，园地，河滩等按分类含义绘出地类界，配置少量植被符号或注记说明。

4 将航空摄影测量技术应用于地籍测量的基本方法

4.1 控制测量

地籍控制测量是根据界址点和地籍图的精度要求，视测区范围的大小，测区内现存控制点数量和等级情况，按测量的基本原则和精度要求，进行技术设计，选点，埋石，野外观测，数据处理等测量工作。利用航空摄影测量技术布测城镇地籍基本控制网。在一些大城市中，一般已经建立城市控制网，并且已经在此控制网的基础上做了大量的测绘工作。但是，随着经济建设的迅速发展，已有控制网的控制范围已不能满足要求，有些控制点被破坏，为此，迫切需要应用航空摄影测量技术来加强和改造已有的控制网作为地籍控制网。

4.2 界址点坐标测量

在界址点和地物点测定前，传统的方法在首级控制网下加密一、二级导线和图根导线，随着航空摄影测量技术的普及，用航空摄影测量技术快速静态模式布设导线，是一种高效率地选择。在变更地籍测量时，当原有已知点破坏较多时，也可选择航空摄影测量技术快速静态模式加密导线，但应注意的是观测时间应大于15分钟。布网时要有足够的起算点，起算点分布要均匀。现在界址点解析法测量方法主要是全站仪极坐标法和GPS-RTK法。采用GPS-RTK方法时，由于每个界点测量都是孤立的，没有检核条件，建议每个界址点需认真测定二次。

4.3 地籍碎部测量的极坐标法

在控制点A上架设仪器，并以控制点A和点B定向，由于全站仪的广泛应用，该法已成为目前获取地籍要素的主要方法，通过直接将每个碎部点的高度角，水平角和斜距自动记录在电子手簿或掌上电脑上，直接解算界址点的三维坐标。

4.4 摄影测量法

摄影测量法也称航空摄影测量法，是一种利用被摄物体影像来重建物体空间位置和三维形状的技术，主要采用全数字摄影测量的方法求得界址点坐标。当界址点的数目很多，地面通视不良的情形下，采有高精度的摄影测量方法是经济有效的，对于采用其它方法施测界址点坐标，而用航测法绘制地籍图，更是我国当前城镇地籍测量的主要方法之一。■

参考文献

[1]邹岩.地籍测量的技术与方法[J].中国房地产业，2011，（2）.

[2]本刊编辑部.什么是地籍调查和地籍测量？[J].青海国土经略，2010，（4）.

航空摄影测量范文第2篇

关键词：航空摄影测量；影像定向；全球定位系统

中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：

引言

经济的发展，时代的进步推动了科学技术的发展，在当前空间定位技术、计算机信息技术和传感技术的飞速发展时代，使得航空摄影测量几何定位方法实现了超前的进展，并且即将实现脱离地面控制的高水准。下面笔者就和大家一起探讨一下航空摄影测量影像定向技术。

1.航空摄影测量影像定向技术的发展

在当今这个数字摄影测量时代，人们是以3S技术为主要手段、以4D产品(DEM、DOM、DLG、DRG)生产为终极目标的。如何充分发挥当代航空摄影测量技术的优势进行4D产品的大规模生产并对相应数据库实施快速更新需要我们不断的努力探索。

航空摄影是在飞机上安装航空摄影仪，对地面进行垂直摄影，获取航摄像片或数字影像。航空摄影测量是利用航摄像片测制地形图的一种方法，与白纸测图相比，它不仅可使绝大部分外业测量工作在室内完成，还具有成图速度快、精度均匀、成本低、不受气候季节限制等优点。国家测绘部门一般采用航空摄影测量方法测制1：1万~1：10万中比例尺地形图，工程部门也用它来测制1：500~1：5000大比例尺地形图。

2.我国航空摄影测量影像定向技术的现状

目前，航空摄影测量主要有常规航空摄影测量、GPS航空摄影测量、DGPS/IMU航空摄影测量3种模式。航空影像的获取和影像定向方法的不同是这三种测量技术最主要的区别。航空摄影测量影像定向技术是借助大量地面控制点加密技术获取模型定向点来实现的。

通过GDPS/IMU来直接测定传感器的六个外方位元素，能够让客户认为价格是合适的。直接地面参考技术即GDPS/IMU能够将传感器数据或目标数据直接转化到一个本地或者全球的坐标系统，从而能够进行下一步的处理。将GDPS/IMU数据作为辅助信息用于对比小、没有明显特征的地区的空中三角测量的作业是很有用处的，但是直接用校正过的定向参数而不进行整体的空中三角测量，所能达到的地面精度，主要依赖行高度。对于几何模型考虑的比较简单，导致即使区域网结构十分完美且检校场及GDPS/IMU数据联合处理准确无误，直接地面参考所能达到的精度仍然难以满足大比例尺测图的需要。而基于DEM和DOM的航空摄影测量直接解具有地学编码、信息翔实等优点，并且能够轻易实现快速更新和实现变化检测的自动化与半自动化。

基于已知定向参数影像的航空摄影侧量直接解则需要满足一些要求。首先，必须能够从数据库中得到原有影像及它们的定向参数值；其次，影像的重叠度和约束点的分布必须满足稳定的几何构造，以保证达到较高的精度；并且新旧影像在内容上必须有相关性，这样我们才能提取同名点。

3.航空摄影测量影像定向作业的要求及实验

现代的航空摄影测量在作业上一般在航空摄影、地面控制和内业测绘上有一定的要求。在采用GPS航空摄影测量时一般会将动态GPS接收机与航摄仪固联以提高影像获取的质量。

一般在采用DGPS/IMU航空摄影测量时，都会在航摄仪上安装POS系统。根据不同的情况要选择不同的地面控制方案，以获得最佳的加密点坐标和像片外方位元素。内业测绘采用影像匹配技术识别同名像点，以完成地形和地物的自动测绘现行的4D产品生产中，一般按照单片内定向y像对相对定向y单模型绝对定向y立体模型测绘的流程进行作业，仅仅是在DGPS/IMU航空摄影测量之直接对地目标定位方法中探讨如何利用POS系统获取的影像定向参数进行模型恢复的有关理论和方法。

摄影测量加密和直接对地目标定位是航空摄影测量几何定位的两种方式。摄影测量加密的含义是将获得到的影像坐标和地面的控制点或者是影像的外方位元素作为带权观测值进行整体光束法区域网平差，从而获取影像的定向参数和目标点的空间坐标，这样可以对立体模型测图提供目标定位定向的控制点和高精度的对地目标定位。

直接对地目标定位是在获得高精度影像外方位元素的前提下，利用立体像对上同名像点的像平面坐标按照空间前方交会理论计算出相应地面点的物方空间坐标，以直接确定物点的空间位置，从而实现4D产品的生产。现行的4D产品生产都是利用摄影测量区域网平差所获得的加密点作为模型定向点用的，不会直接使用影像外方位元素来恢复立体模型。所以，现行规范中并没有规定影像外方位元素的精度。一般说来，只要加密时在单个模型上量测了足够多的加密点，且加密点精度符合限差要求，据其进行单个模型的绝对定向就能建立可量测的几何模型，进而可提取符合要求的三维空间信息。利用现行摄影测量加密方法获取的影像外方位元素进行直接对地目标定位完全可以满足测绘地形碎部点的精度要求。

4.航空摄影测量影像使用的前景

对于同一地区利用已知定向参数的影像进行新影像的定向的理论和方法，通过模拟和实际试验证实了方法可行性，纯粹利用两期影像进行联合光束法区域网平差所确定地面点的精度可满足规范要求，可真正实现无需地面控制点的航空摄影测量作业，这对于减少摄影测量外业控制测量、地形图修测、地理信息数据库快速更新、多时相遥感影像的自动变化检测等具有十分重要的意义。符合规范精度要求的摄影测量加密方法获取的影像外方位元素可以直接用于影像的定向以构建立体模型进行4D产品的生产，而由POS系统提供的影像外方位元素带有较大的误差，目前还难以直接用于摄影测量中提取三维空间信息。当前数字摄影测量时代可以让 3种摄影测量模式共同存在，航摄影像的定向手段也变得丰富多彩，从而使得摄影测量作业也越来越轻松。

结语

在当前常规摄影测量的加密技术比较成熟，也得到了普遍的应用，而GPS辅助空中三角测量则比较经济实惠，POS直接传感器定向技术也越来越成熟。就基础地理信息的获取而言，应当根据不同的情况采取不同的技术方案，才能够减少消耗以获得最大的利润。常规摄影测量方法在交通便利、地势平坦地区的大比例尺地形测图中应该要重点的进行使用。而无地面控制GPS航空摄影测量技术则可以在困难地区、无图区或者人员不能通达地区普及使用以获得基础地理信息。POS航空摄影测量方法则可以在正射影像图制作、小范围的4D产品更新等应用中进行使用，而且在城市大比例尺测图和一些具有比较高水平的科研项目上，POS系统的应用前景是相当可观的。为了能够经济、快速的获取地球空间信息，应尽快完善POS系统与其他传感器的集成技术，不断的进行探索研究，从而达成理想的目标。

参考文献

[1]袁修孝.POS数据用于立体模型恢复时的上下视差分析[J].武汉大学学报(信息科学版).2007(10)

[2]明洋.机载POS系统视准轴误差检校[J].武汉大学学报.2006(12)

[3]谢酬.基于已知定向参数影像的光束法区域网平差[J].武汉大学学报(信息科学版).2005(11)

航空摄影测量范文第3篇

关键词：航空摄影测量；影像定向；全球定位系统

中图分类号：P228文献标识码： A

由于社会的发展，科学技术的迅速进步。现在的空间定位技术和计算机信息技以及传感技术的快速进步，可以使航空摄影测量的定位途径达到了超速的发展，同时快要达到地面控制的比较高的水平。在这篇文章中就和相关人共同分析分析航空摄影测量的影像定向技术。

一、航空摄影测量影像定向技术的发展

在目前的数字摄影测量的时代，大家是按照3S技术作为关键的方式、采用4D产品的生产作为最终的目的。怎样足够发挥现在的航空摄影测量技术的的特点实施4D产品的规模化生产同时针对有关的数据库进行短时间的发展，这仍然需要我们一直以来的研究探索

二、我国航空摄影测量影像定向技术的现状

现在，航空摄影测量重点涉及的是常规的航空摄影测量、GPS航空摄影测量、DGPS/IMU航空摄影测量这集中方法。航空影像的得到以及影像定向途径的区别是这几种测量技术的比较明显的不同。航空摄影测量影像定向技术是通过非常多的地面方位进行相应的加密技术得到模型目标位置来达成的。经由GDPS/IMU来进行测量传感器的多个方位的元素,可以使客户知道价格是比较合理的。地面的参考技术说的是GDPS/IMU可以把传感器数据以及目标数据变成为一个当地或者全球的坐标系统,进一步实施接下来的措施。把GDPS/IMU数据当成辅助信息来进行对比、特点比较的地区的空中三角测量的工作是的作用是非常大的，然而直接使用改变过的定向参数而实施全部的空中三角测量,可以实现需要的地面精度,关键按照的是飞行的高度。针对模型分析的非常简单,造成区域网结构非常完善同时检校场和GDPS/IMU数据结合解决不出差错,按照地面参考可以实现的精度还是不能实现大比例尺测图的标准。但是在DEM以及DOM的航空摄影测量的基础上，可以用户有地学编码、信息翔实等好处，同时可以达成快速变化以及达到更新检测的自动化和半自动化。在知道了定向参数影像的航空摄影侧量的基础上，进行解就可以实现最初的目标和要求。第一，应该可以从数据库中获得本来的影像和它们的定向参数值；第二，影像的重叠度以及约束点的布局应该达到稳定的构造,用来确保实现比较高的精度；同时新旧影像在具体上应该具有关联性,在此基础上大家就可以提取同名点。

三、航空摄影测量影像定向作业的要求及实验

目前的航空摄影测量在工作上通常是航空摄影、地面控制以及内业测绘上有相关的标准。在选择GPS航空摄影测量的时候通常会把动态GPS接收机和航摄仪固联以促进影像得到的质量。通常在新选择DGPS/IMU航空摄影测量的时候,大部分需要在航摄仪上安装POS系统。按照相应的状况要采取相应的地面控制措施，最终得到比较好的加密点坐标以及像片外方位的因素。行业中测绘选择影像匹配技术辨别同名像点,将进一步实现地形以及地物的自动测绘现行的4D产品的生产过程,通常根据单片内定向y像对有关定向y单模型绝对定向y立体模型测绘的工序实施操作,只是在DGPS/IMU航空摄影测量的时候，可以对地目标的定位途径中，分析怎样通过POS系统得到的影像定向参数实施模型恢复的具体理论以及途径。航空摄影测量定位有摄影测量加密以及进行对地目标定位两种途径。还有，摄影测量加密是把得到的影像坐标和地面控制点以及/或影像的外方位因子，当成带权观测值实施整体光束法区域网平差,用来获得影像的定向参数以及目标点的空间坐标,关键是为立体模型测图提出定向控制点以及实施高精度的对地目标的定位。目前航空摄影测量内业规范有着不一致的比例尺、异样的类别地形的摄影测量加密有着相应的加密途径、地面控制途径,同时关于加密点精度规定了定量的指标,已经当成一种非常好的技术被普遍的应用。直接对地目标定位是在实现高精度影像外方位元素的条件下,选择立体像对上同名像点的像平面坐标根据空间前方交会理论，分析出有关的地面点的物体方空间坐标，用来实现定位物体的空间位置，进一步达成4D产品的生产。目前的4D产品生产一般选择摄影测量区域网平差得到的加密点当成模型定向点来进行使用，一般不选择影像外方位元素来进行立体模型的回复。因此，现在标准中也不会标出影像外方位元素的精度。总而言之，仅仅加密的时候在不同的模型上量测了充分多的加密点,同时加密点精度符达到限差的标准，按照他来实施不同模型的绝对定向可以进行可量测的模型,就能够提取达到标准的三维空间的信息。选择目前的摄影测量加密途径得到的影像外方位元素实施对地目标定位整体能够达到测绘地形碎部点的精度标准。

四、总结

针对同一地区选择己知定向参数的影像实施新影像的定向的理论以及措施,采取模拟以及实具体试验验证了方法的可行性,仅仅是选择不同影像实施联合光束法区域网平差所明确地面点的精度能够达到规范标准,能够真彻底达到不需要地面控制点的航空摄影测量工作，这可以降低摄影测量作业控制的测量、地形图的测量、地理信息数据库的短时间内变化、相遥感影像的自动跟校内检测等有着非常重大的意义。达到精度标准的摄影测量加密途径得到的影像外方位元素能够使用在影像的定向和构建立体模型，实施4D产品的生产,然后根据POS系统提供的影像外方位元素来进行误差的控制。现在还是不能直接在摄影测量中收集三维空间信息的时候使用。现在数字摄影测量时代能够把 3种摄影测量模式结合起来使用，航摄影像的定向的方法也是非常多的，进一步使摄影测量工作变得越来越容易。经过这篇文章的分析，大家能够总结出这样的结果：一般摄影测量加密技术非常完善，应用的也非常普遍，GPS辅助空中三角测量是非常的经济优惠，POS直接传感器定向技术变得越来越完善。针对基础地理信息的收集来说，大家需要根据具体的状况选择具体的技术措施，才可以降低消耗以得到更多的利润。一般摄影测量途径在交通比较好、地势比较好地区的大比例尺地形测图中需要大面积的实施。但无地面控制GPS航空摄影测量技术就能够在边缘我的地区进行使用、无图区以及人员不方便总代走动的地区一般可以得到基础地理信息。POS航空摄影测量途径就能够在正射影像图制作、小规模的4D产品变化等中实施，同时在城市大比例尺测图以及一些水平比较高的科研问题方面，POS系统的应用的前景是非常好的。为了实现经济、快速的收集地球的空间信息，大家需要尽力改善POS系统和其他传感器的相关技术，不断的实施分析讨论，进一步实现理想的目标。

参考文献

航空摄影测量范文第4篇

关键词：航空摄影测量；新技术；DMC；LIDAR

中图分类号：X703文献标识码： A

引言

摄影测量指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。它的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型，为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。自20世纪80年代，航空摄影测量技术陆续应用于我国各个大城市测绘城市大比例尺地形图。伴随生产的不断发展，各航测机构都开始增添航空摄影测量业务，在我国个城市测绘单位中，大比例尺航测成图技术得到了广泛应用。

一、数字航空摄影测量的最新进展与应用领域

从本世纪初数字航空相机问世开始，ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空摄影仪相继出现，近些年，GPS技术、惯导技术、数码扫描、激光扫描、雷达等高精端技术跟航空摄影联系紧密，产生了很多新的航空摄影技术，比如GPS辅助航空摄影技术、IMLJ（POS）/DGPS辅助航空摄影技术、运用高解像率的CCD阵列将胶片替换，获取地面的地物地貌光谱数字信息的数字航摄仪、SAR合成孔径雷达成像系统、LIDAR激光测高扫描系统等，都在很大程度上促进了数字航空摄影测量的良性发展。

二、数字航摄仪DMC

数字航摄仪(DigitalMappingCamera)简称DMC，是用于高精度、高分辨率航空摄影测量的数字相机系统（如图1）。基于替代胶片相机的设计思想，DMC具有历史意义的技术突破。DMC数字航空相机由8个内部传感器组成：4个全色传感器与4个多波段传感器。4个多波段传感器一个捕获红色数据，一个捕获蓝色数据，一个捕获绿色数据，一个捕获近红外数据。4个全色传感器每个捕获一个影像的某个特定区域，区域之间有少量重叠以便形成大的7680×13824镶嵌的影像。所有传感器的动态辐射分辨率均为12比特。

一次飞行中由4个全色传感器获取的数据产品：全色、真彩色与彩红外。还有由4个多波段传感器获取的分辨率为2048×3072数据产品：真彩色、彩红外、四波段和近红外。通过获取相机影像数据，可利用PPS软件得到各类影像输出。DMC兼顾小比例尺与高分辨率大比例尺航摄业务的具体需求，其地面分辨率为5cm。这一系统可光线不同的条件下，用多种曝光时间来曝光，保证影像的质量。

（一）1：20000比例尺摄影的试验

为了对DMC数字航摄仪1：20000比例尺摄影的成图精度情况进行研究，在某处选取一个Ⅱ地形测段进行航摄，共30个像对。控制点的布设采取双五点法，基线数16条，运用GPS对控制点进行观测。用VirtuoZo进行内业加密，全数字摄影测量系统进行量测，采用PATBNT光束法软件来平差，加密精度统计如表1。

表1 1：20000比例尺摄影的加密精度统计

从统计的加密精度看，完全符合规范要求。运用JX4数字摄影测量工作站恢复立体模型来测图，之后跟该区域GPSRTK实地量测的72个显著地物点进行精度统计，平面误差是0.167m，高程误差是0.15m。

（二）试验主要成果

1、DMC航空摄影分辨率高，影像清晰，加密自动选点成功率较好，连接差小，碎玉提升加密精度十分有利，且测图地物判读精度高。

2、运用DMC相机进行航空摄影，可放宽其摄影比例尺到传统摄影比例尺的115~ 2倍。

3、可在传统布设方法基础上将控制点的布设降一个地形等级。

4、通过现有设备，完全可完成DMC摄影的成图作业。

二、IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术

IMU/DGPS辅助航空摄影测量指的是运用装在飞机上的GPS接收机与设在地面上的一个或多个基站上的GPS接收机同步而连续地观测GPS卫星信号，通过GPS载波相位测量差分对技术获取航摄仪的位置参数进行定位，应用和航摄仪联系紧密的高精度惯性测量单元（IMU，InertialMeasurementUnit）对航摄仪的姿态参数直接测定，通过联合IMU，DGPS数据后的处理技术获取测图所需的每张像片高精度外方位元素的航空摄影测量理论、技术与方法。

IMU/DGPS辅助航空摄影测量的主要方法有直接定向法与IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。

（一）直接定向法

运用高精度差分GPS与惯性测量单元（IMU），获得航空摄影曝光时刻影像的空间方位，通过校正系统误差，获取每张像片的高精度外方位元素。该方法就是直接定向法。

（二）IMU/DGPS辅助空中三角测量方法

把基于IMU/DGPS技术直接获取的每张像片的外方位元素，作为带权观测值参和摄影测量区域网平差，获取精度更高的像片外方位元素成果。该方法称为IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。

四、LIDAR激光测高扫描系统

LiDAR（LightLaserDeteetionandRanging），是激光探测及测距系统的简称。用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是结合了激光技术和雷达技术的产物。主要是发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分构成的。发射机是各种形式的激光器；天线是光学望远镜；接收机通过各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外与可见光多元探测器件等。激光雷达用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测和外差探测。

激光自身的测距能力就非常精确，其测距精度可达几厘米，而LIDAR系统的精确度不仅仅取决于激光自身因素，还由激光、GPS及惯性测量单元（IMU）三者同步等内在因素所决定。伴随商用GPS和IMU的不断发展，通过LIDAR从移动平台上（如在飞机上）获取高精度的数据已被广泛应用。

LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，从而被接收器接收。接收器准确地对光脉冲从发射到被反射回的传播时间进行测量。由于光脉冲以光速传播，因此接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。因为光速为已知，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向，就可能够对每一个地面光斑的座标X，Y，Z准确进行计算。激光束发射的频率能够从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例来说，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。通常情况下，LIDAR系统的地面光斑间距为2-4m不等。

激光雷达是一种在从红外到紫外光谱段工作的雷达系统，其原理与构造和激光测距仪非常相似。科学家将利用激光脉冲进行探测的称为脉冲激光雷达，把利用连续波激光束进行探测的称作连续波激光雷达。激光雷达的作用是可以对目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形状进行精确测量，对目标进行探测、识别、分辨和跟踪。在多年的努力之后，科学家们已经研发出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等。

结语

我国航空摄影测量技术起步较晚，它用计算机代替“人眼”，在理论和实践中使数字摄影测量得到了快速发展，在三维可视化、GIS数据更新、数学近景摄影测量等方面它将会被应用的更加广泛。其发展使得胶片摄影被数字摄影所取代成为必然趋势，而新型数字航空摄影机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革，并把我国航空摄影测量技术推向数字航空摄影时代。

参考文献：

[1]宋会传,张爱娟,耿丽艳,等.航空摄影测量大比例尺地籍图工艺方法的探讨[J].矿山测量,2008.

航空摄影测量范文第5篇

关键词：航空摄影测量 POS系统 误差 应用

中图分类号：P23 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0005-04

20世纪90年代，GPS（Global Position System，全球定位系统）辅助空中三角测量的方法得到了广泛应用，利用GPS获得的定位信息用来辅助空中三角测量，展现了导航技术在测绘领域的应用前景。GPS技术虽然解决了像片的定位问题，但是无法获取像片的姿态参数，不能彻底摆脱地面控制。随着航空摄影测量技术和惯性导航技术的发展，一种新的方法开始应用于航空摄影测量――定位定向系统（Position and Orientation System，简称POS系统）辅助航空摄影。机载POS系统集GPS技术与惯性导航技术于一体，使准确地获取航摄相机曝光时刻的外方位元素（GPS测量得到位置参数，惯性导航系统得到姿态参数）成为可能，从而实现了无（或少量）地面控制点，甚至无需空中三角测量加密工序，即可直接定向测图，从而大大缩短航空摄影作业周期、提高生产效率、降低成本。因此，POS系统的出现，将从根本上改变传统航空摄影的方法，进而引起航空摄影理论与技术的重大飞跃。随着计算机技术的发展及其惯性、GPS器件精度水平的提高，POS无论定位定向精度还是实时数据处理能力都会有质的提高，将会在航空摄影测绘方面发挥越来越重要的作用。POS系统高精度定位定向技术是POS系统应用的关键技术，它的研究可以极大的推动POS系统的发展。

1 POS系统结构组成

POS系统本质上集惯性导航技术与 DGPS（Differential GPS，差分GPS）技术一体，主要硬件组成部分包括惯性导航系统、DGPS与POS系统计算机系统，POS还包含一套事后处理软件用于融合数据事后处理，其组成示意图如图1所示。

其中DGPS通过用户与基站GPS接收机提供实时差分GPS定位信息，惯性导航系统提供载体实时角速度与加速度信息，通过POS计算机系统实时信息融合得到载置、速度、姿态等导航信息，同时POS系统采集惯性导航系统与DGPS的数据信息利用POS系统事后处理软件得到载置、速度、姿态等导航信息。下面对其中最重要的惯性导航系统和卫星导航系统进行研究，最后对其POS计算机和事后处理软件进行简单介绍。

1.1 惯性导航系统

惯性导航技术是以牛顿力学定律为基础，利用一组加速度计测量载体的加速度，利用一组陀螺仪测量载体的角运动，经过积分运算求解载置、速度和姿态信息的技术。根据惯性导航原理在物理平台中的实现，称为惯性导航系统，依据有无实际物理平台可分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。与平台式惯导系统相比，捷联式惯性导航系统以数学平台代替了惯性物理平台，因而结构简单，平台，体积、重量和成本大大降低，因此目前已经在各类导航设备中广泛应用。

捷联惯性导航系统解算原理如图2所示。捷联惯性导航系统和平台惯性导航系统的区别在于捷联惯导系统利用陀螺仪的输出实时计算姿态转移矩阵（即“数学平台”）和姿态角，其他的解算则与平台惯性导航系统一致。捷联惯性导航系统中，陀螺仪和加速度计的组合体通常称为惯性组件（Inertial Measurement Unit，IMU），IMU对系统而言是开环的，仅仅起到了惯性传感器信号输入的作用，并没有对IMU进行反馈控制，所有的信号处理在计算机内实现，因此实现方便。

由图2中可看出，捷联惯性导航系统的核心是导航计算机实现的惯性平台，即“数学平台”。数学平台是用陀螺测量的载体角速度进行姿态矩阵解算，从姿态矩阵中可以得到实时姿态角信息，并用姿态矩阵将加速度计输出从机体坐标系变换到导航坐标系，然后进行导航解算。

目前捷联惯性导航系统发展比较成熟，尤其是高精度激光、光纤陀螺的出现与逐步成熟，促使捷联惯性导航系统越来越成为航空载体的主流配置，POS系统采用捷联惯性导航系统，便于与航摄相机集成安装，也便于内部器件的维护与更新。但是，惯性导航系统受工作原理所限，导航参数误差随时间发散，长期稳定性较差，故需要其他导航系统对其进行校正，卫星导航系统因其高精度与稳定性好成为POS系统的首选。

1.2 卫星导航系统

卫星导航系统，即GPS是美国国防部联合海陆空三军研制的导航系统，由空间导航卫星部分、地面监控部分和用户接收机三部分组成。它具有全天候、高精度、自动化、高效益、性能好、应用广等显著特点，能够实时地提供三维的位置、速度和GPS时间等信息。

GPS定位的基本原理是以GPS卫星和用户GPS接收机天线之间的空间距离作为观测量，根据已知的GPS卫星空间坐标，可以确定用户GPS接收机天线的空间位置。GPS定位方法的实质是以星地空间距离为半径的三球交汇，因此，在一个测站上，需要3个卫星到接收机天线的距离观测量。其定位原理如图3所示。

GPS导航与无线电导航类似，采用单程测距原理，卫星钟和接收机钟无法保持严格的同步，所以GPS实际的观测量并不是用户接收机天线至卫星之间的真实距离，而是含有卫星钟和接收机钟同步误差的距离，因此又称为伪距。当然，卫星钟差是可以通过卫星导航电文中所提供的相应钟差参数加以修正的，而接收机的钟差，准确测定非常困难，所以，必须将接收机的钟差作为一个未知量与用户三维位置在数据处理中一并解出。因此，在一个观测点上，为了实时求解4个未知参数（3 维空间坐标及一个GPS接收机钟差），至少需要同步观测4颗卫星。

1.3 POS计算机与事后处理软件

在POS系统中，POS计算机系统（POS computer system，PCS）中实时运行以及在事后处理软件中的INS/DGPS组合算法是POS系统的核心部分。POS系统中其他模块如IMU和DGPS都需要以POS计算机系统为硬件平台，通过软件算法来完成；用户对POS系统的操作和控制也需要通过POS计算机系统来完成。

市场上POS产品POS计算机系统的特点与POS应用航空摄影的背景，POS计算机系统有如下特点：

（1）从性能上看，POS计算机系统必须具备强大的计算能力。POS计算机系统需要实时接收并储存IMU和GPS数据、实时对数据进行处理运算，对POS计算机系统提出了较高的要求。

（2）从功能上看，POS计算机系统必须具备强大的导航器件兼容性。目前导航器件无论从精度、性能、数据格式等方面都不一样，导航计算机需要在条件允许的情况下对不同的器件给出不一样的处理方案供用户选择，另外POS计算机系统需要满足系统控制、输出和功能的扩展。

（3）从环境适应性上看，POS计算机系统必须具备良好的抗震性能。POS系统辅助航空摄影，高机动是其环境的主要特点，同时其外形尺寸和功耗也需要严格限制。

事后处理软件顾名思义就是事后离线处理算法软件，对惯性导航系统采集的IMU数据与GPS系统采集的DGPS数据进行事后处理，经过系统解算可获取高精度像片外方位元素。利用航空摄影中应用广泛的Applanix POS/AV 510自带事后处理软件POSPac对事后处理流程进行说明，其流程如图3所示。

2 航空摄影应用中的POS系统主要误差分析

机载POS系统辅助航空摄影无论从系统器件精度、集成安装或其它机动物理特性等环节都不可避免存在误差，这些误差会影响POS系统的性能，所以必须对其误差进行分析。机载POS系统的误差源主要有：惯性导航系统误差，卫星导航系统误差，时间同步误差。

2.1 惯性导航系统误差

对惯性导航系统误差分析的目的在于，通过分析确定各种误差因素对系统性能的影响，对POS系统采用惯性器件提出精度要求，尤其是陀螺的精度要求；另外一方面，通过对惯性系统误差分析，可以对POS系统的工作情况和器件质量进行评价。惯性导航系统误差根据其误差产生的原因和性质，大体上可以分为以下几类：

2.1.1 IMU仪表误差

IMU仪表误差是指惯性器件陀螺和加速度计的误差，有静态误差和动态误差两个方面。陀螺误差包括由陀螺常值漂移和随机漂移等引起的误差，以及陀螺温度特性引起的误差等；加速度计误差包括随机漂移和温度特性引入的误差等。动态误差主要是指由于载体机动对惯性器件的影响带来的误差。这是惯性导航系统的主要误差源，对于IMU确定性误差需进行补偿，对于随机性误差需要建立合适的误差模型来减小其误差。

2.1.2 初始对准误差

惯性导航系统在进行导航解算前必须进行初始对准，由于输入的初始位置、初始速度不准确引起的初始姿态不准确造成的误差就是初始对准误差。初始对准为后续导航解算给出数学平台基准，所以必须尽量减少初始对准误差。

2.1.3 计算误差与运动干扰误差

计算误差包括数字量化误差、参数设置误差、计算中的舍入误差等。运动干扰误差主要是冲击和震动等造成的误差。这些误差也是影响捷联惯性导航系统精度的重要因素，必须设法消除或削弱。

惯性导航系统误差是POS系统的重要误差源，是POS系统获得高精度姿态方位信息的关键，目前针对具体的误差形式，研究精确的数学模型是减小惯性导航系统误差的主要方法。

2.2 卫星导航系统误差

GPS因为其观察时间短、定位精度高的特点，在测绘领域展现了巨大的应用前景。但是GPS也有许多与生俱来的缺点限制了它的应用，其中GPS误差就是其高精度定位主要影响因素。目前引起GPS误差的因素有很多，主要来源包括以下几部分：

（1）GPS卫星有关的误差，主要有卫星时钟误差、卫星星历误差、SA误差等；（2）GPS信号传播有关的误差，主要有电离层的附加延迟误差、对流层的附加延时误差和多路径误差等；（3）接收机设备相关的误差，主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差和载波相位观测的整周不定性影响等。

针对GPS影响较大的误差源具体分析如下所示：

2.2.1 卫星时钟误差

GPS系统是通过测量卫星信号传播时间来测距的，时钟的误差将直接变成测距误差。GPS系统中各卫星钟要求互相同步并与地面站同步，即使采用原子钟计时也不可能绝对稳定，而是存在着漂移。接收机可以通过接收卫星导航电文中钟差参数直接对卫星时钟误差进行改正。

2.2.2 卫星星历误差

GPS卫星星历提供的卫星空间位置与实际位置之差称为星历误差。星历数据由地面监控站注入卫星，而监控站对卫星测量的误差、卫星运动时的摄动因素等都会造成星历中存在误差，其误差一直存在，无法消除。

2.2.3 电离层与对流层折射误差

卫星发射电波到达地面接收机，必须穿过电离层与对流层才能到达GPS接收天线。电磁波在不同介质中得传播特性是不同的，电波电离层与对流层会发生折射，从而产生延时误差。对流层折射误差是指非电离层大气对电磁波的折射。对这种折射误差一般需要建立电离层与对流层模型加以改正，目前GPS接收机中一般都有误差改正模型。

2.2.4 多路径效应误差