中铁十二局集团第二工程有限公司 山西太原 030032
摘要：数字摄影测量是以数字影像为基础，通过计算机分析和处理，获取数字图形和数字影像信息的摄影测量技术。随着在航空技术的不断发展，航空摄影技术逐渐扩展到更广阔的领域中，为大面积的地形图测绘提供了更加方便快捷的测图方法，并逐步应用到军事领域中，带动社会的全面发展，并为国家的政治、经济、文化和环境服务，并得到国内外社会的认可，并向更高层次扩展。
关键词：数字摄影测量 航空摄影 测绘 测图 地形图以
航空测量指从空中由飞机等航空器拍摄地面像片。为使取得的航空像片能用于在专门的仪器上建立立体模型进行量测，摄影时飞机应按设计的航线往返平行飞行进行拍摄，以取得具有一定重叠度的航空像片。按摄影机物镜主光轴相对于地表的垂直度，可分为近似垂直航空摄影和倾斜航空摄影。近似垂直航空摄影主要用于摄影测量目的。科学考察和军事侦察有时采用倾斜航空摄影。
航空摄影测量是利用航空摄影相片测绘地形图的一种方法，与常规测图方法相比，它不仅可将大量外业测量工作改到室内完成，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。因此，国家测绘部门采取这种方法测绘1∶1万～1∶10万国家基本比例尺地形图，工农业部门也用它来测绘1∶2000、1∶5000等大比例尺地形图，并编制相片平面图供工程规划设计使用。
1、 测图的方法
1.1 目前采用以下三种主要成图方法：
a 综合法 地物的平面位置在室内利用航空相片确定，其名称和类别等通过外业调绘确定，等高线则在野外用平板仪测绘。它综合了航测和地形测量两种方法，故称综合法。此法适用于平坦地区作业。
b 微分法 在野外控制测量和调绘工作完成后，在室内进行控制点的加密工作。然后，在室内用立体测量仪测定等高线，再通过分带投影转绘确定地物、地貌的平面位置。因为立体测量仪的解算公式是建立在微小变量的基础上，所以称为微分法。又因为确定平面位置和高程分别在不同的仪器上进行，故又称为分工法。微分法采用的仪器比较简单，但因受仪器限制，此法一般适用于丘陵地区。
c 全能法 在完成野外控制测量和相片调绘后，将具有重叠度的航空相片，在全能型的仪器(如多倍仪和各种精密的立体测图仪等)上建立地形立体模型，并在模型上作立体观察，测绘地物和地貌，经着墨、整饰而得地形图。此法适用于山区或高山区。此法所用的仪器比较精密，成图质量比较高，但仪器价格比较昂贵。
2、 航空摄影测量的主要工作：
航空摄影测量方法成图大体上分为三个阶段：航空摄影、航测外业和航测内业。航空摄影就是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片。航测外业是在野外实地进行像片联测和判读调绘。像片联测的目的是利用地面控制点把航摄像片与地面联系起来；像片的判读调绘是在像片上补绘没有反映出的地物、地类界等，并搜集地图上必须的地名、注记等地图元素。航测内业是依据航摄像片和航测外业成果在室内专用的航测仪器上测绘地形原图。
1.2.1 野外控制测量
携带仪器和航空相片到野外，根据已知大地控制点，用地形测量中的控制测量方法，测定相片控制点的平面坐标和高程，并对照实地将所测点的位置，精确地刺到相片上去，这项工作也称相片连测。
1.2.2 室内控制加密
由于野外测定的控制点数量还不够，需要在室内进一步加密。这可利用相片上野外测定的相片控制点，用解析法、图解法等加密。近年来，又因应用了电子计算机技术，已采用解析法空中三角测量进行室内加密控制点的工作。
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3、航空相片与地形图的区别
3.1 投影方法不同
地形图是地面的垂直投影(正射投影)，航空相片是地面的中心投影。因此，利用航空相片测制地形图时，必须消除倾斜误差和限制投影误差，统一相片上的各处比例尺，使中心投影的航空相片转化为垂直投影的地形图。
3.2 表示方法和表示内容不同
在表示方法上，地形图是按成图比例尺所规定的地形图符号来表示地物和地貌的，而相片则是反映实地的影像，它是由影像的大小、形状、色调来反映地物和地貌的。在表示的内容上，地形图上常用注记符号对地物符号和地貌符号作补充说明，而这些在相片上是表示不出来的。另外，地形图是经过制图综合，而所有地物在相片上均有影像。因此，对航空相片必须进行航测外业的调绘工作。所谓相片判读，就是在航空相片上根据物体的成像规律和特征，识别出地面上相应物体的性质、位置和大小。
4、航空摄影测量的作业步骤
在航空器上拍摄地面像片、获取地面信息，测绘地形图的作业。航空摄影测量单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，立体测图的基本原理是投影过程的几何反转。航空摄影测量的作业分外业和内业。外业包括：①像片控制点联测，像片控制点一般是航摄前在地面上布设的标志点，也可选用像片上明显地物点（如道路交叉点等），用测角交会、测距导线、等外水准、高程导线等普通测量方法测定其平面坐标和高程。②像片调绘，在像片上通过判读，用规定的地形图符号绘注地物、地貌等要素；测绘没有影像的和新增的重要地物；注记通过调查所得的地名等。③综合法测图，在单张像片或像片图上用平板仪测绘等高线。内业包括：①加密测图控制点，以像片控制点为基础，一般用空中三角测量方法，推求测图需要的控制点、检查其平面坐标和高程。②测制地形原图。
4.1 摄影相机
用玛米亚（miamya RB67型）相机，65mm定焦镜头，幅面为6cm*7cm，柯达120彩卷。
4.2 外业摄影作业
首先布设像控点。在直立墙上下布设两层，而每层前后布设两排。非量测相机摄影没有内外方位元素和摄影站坐标，对于摄影像对所建立的数学模型的正确性全靠像控点来约束控制，所以像控点分布很重要。在布设像控点时一边布设一边用全站仪进行测量像控点的三维坐标，共布设了像控点13个，像控点布好后进行摄影。
4.3 内业处理
设A1、A2、A3为摄影站，分别对被摄影区拍摄有较大重叠度的三张片子，分别组成A1A2和A2A3两个独立的像对分别进行处理分析。对所拍摄的胶片冲洗后进行数字化。用Vexcel3000高精度影像扫描仪对底片进行扫描。为了减少数据量，把彩色底片按黑白方式扫描，扫描分辨率为8.5μm。对A1、A2、A3摄影站拍摄的三张底片进行扫描分别建立YA1.TIF、YA2.TIF和YA3.TIF数字影像文件，然后按作业顺序进行定向处理。
a 首先进行坐标转换，从坝轴坐标系转换成船闸坐标系，建立像控点坐标文件。
b 建立测区模型。也就是说，建立一个测区目录和一些相关的参数文件，如：像控点文件、摄影比例尺、成图比例尺、等高线间距、DEM间距等等，以便在建立像对独立模型和多模型 DEM合并成图时自动启用这些参数。
c 建立独立模型。首先将数字影像文件YA1.TIF、YA2.TIF和YA3.TIF转换成YA1.VZ、YA2.VZ和YA3.VZ "VirtuoZo" 的格式。用YA1.VZ-YA2.VZ和YA2.VZ-YA3.VZ组成两个独立模型，其主要参数为：DEM为0.1米，等值线间距为0.1米，摄影比例为600分之一，成图比例尺为100分之一,采样间隔为15个像元。经计算在摄影投影面上平均0.077米就有一个分布均匀的离散三维坐标点。
d 相对定向。对于非量测相机摄影，不用进行内定向。
e 绝对定向。绝对定向必须用手工或半自动手工加入。对于非量测相机摄影，在输入六个像控点后其它点的像片坐标位置就可预测出来。对十三个控制点加完后进行立体观测调整，然后进行绝对定向的计算，并且得出残差数据表。
f 对所建立的模型进行核线影像生成，经过影像匹配后生成数字影像模型。
g 对数字影像模型进行编辑。打开编辑模块对数字影像模型只进行轻柔平滑调整，因为该摄影区域是陡峭开挖的岩石，岩石纹理清晰，无遮挡，所以不需要大量编辑。
h 生成DTM和DEM数据，然后生成等值线图。打开测图模块，加入等值线，进行碎部点测量和四个防塌锚固敦测量。
i 加入图廓成为栅格图，再转换成TIF或JPEG格式，并在Photoshp图像处理软件中进行编辑输出。或把所测的矢量图形文件换成DXF格式文件，在CAD中进行编辑成图输出。
结语
在航空摄影测量技术的不断发展中，为其它领域的发展做出了突出的贡献。它的广泛应用带动了技术的整体发展，也使勘测技术得到了应用。通过对地形和非地形的测量，使航空摄影测量技术与先进的生产力联系在一起，促进了矿工业、建筑业和农业的发展，为更多领域的发展起到了极大的促进作用。
参考文献
1、李德仁 等编，《基础摄影测量学》，测绘出版社
2、李德仁 等编，《摄影测量与遥感概论》，测绘出版社
3、李德仁，郑肇葆 编著，《解析摄影测量学》，测绘出版社
4、袁修孝 著，《GPS辅助空中三角测量原理及应用》，测绘出版社
论文作者:胡素娥
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/19
标签：像片论文; 航空论文; 测量论文; 地形图论文; 地物论文; 相片论文; 比例尺论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;