航空摄影测量中的几种
P O S系统
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1. POS系统简介
一套完整的IMU/DGPS系统硬件主要包括: IMU、机载双频GPS接收机及高性能机载GPS天线、地面GPS接收机、机载计算机以及存储设备。软件包括DGPS数据差分处理软件、GPS/IMU滤波处理软件以及检校计算软件。
目前国际上常用于航空摄影测量的IMU/DGPS系统主要有两种,即德国IGI公司的AEROControl以及加拿大Applanix公司的POS/AV系统。上述两个厂家的设备的性能基本相当。
1.1. POS/AV系统
POS/AV主要由四部分组成:
1）惯性测量装置(IMU):IMU由三个加速度计、三个陀螺仪、数字化电路和一个执行信号调节及温度补偿功能的中央处理器组成。经过补偿的加速度计和陀螺仪数据就作为速度和角度的增率通过一系列界面传送到计算机系统PCS，典型的传送速率为200Hz～1000HZ。然后PCS在一个叫做捷联式惯性导航器中组合这些加速度和角度速率，以获取IMU相对于地球的位置、速度和方向。
2）GPS接收机:GPS系统由一系列GPS导航卫星和GPS接收机组成。采用载波相位差分的GPS动态定位技术解求GPS天线相位中心位置。在多数应用中，POS/AV系统采用内嵌式低噪双频GPS接收机来为数据处理软件提供波段和距离信息。
3）主控计算机系统(PCS):PCS包含GPS接收机、大规模存储系统和一个实时组合导航的计算机。实时组合导航计算的结果作为飞行管理系统的输入信息。
4）数据后处理软件包POSPac:POS/AV系统的核心是集成的惯性导航算法软件POSPac，其由POSRT、POSGPS、POSProc、POSEO四个模块组成。POSPac数据后处理软件既可以实时运行在PCS上，也可以在后处理时使用，他通过处理POS/AV系统在飞行中获得的IMU和GPS原始数据以及GPS基准站数据得到最优的组合导航解。当POS
系统用于摄影测量时，最后还需要利用POSPac软件中的POSEO模块解算每张影像在曝光瞬间的外方位元素。
组合惯性导航软件同时装备在实时计算机系统PCS和后处理软件POSPac中。在这个软件中，GPS观测量用来辅助IMU导航数据，提供一个姿态与位置混合的解决方案。这种方法保留了IMU导航数据的动态精度，但同时能够拥有GPS的绝对精度。
1.2. AEROcontrol系统
AEROcontrol系统是德国IGI公司开发的高精度机载定位定向系统。主要由三个部分组成:
1.惯性测量装置IMU-装置ntro由三个加速度计，三个陀螺仪和信号预处理器组成。IMU-Ⅱd能够进行高精度的转角和加速度的测量。
2.GPS接收机:GPS数据接收
3.计算机装置:采集未经任何处理的IMU和GPS数据并将它们保存在PC卡上用于后处理，协同GPS、IMU以及所用的航空传感器的时间同步。计算机装置实时组合导航计算的结果作为CCNS4的输入信息。
CCNS4是用于航空飞行任务的导航、定位和管理的系统。CCNS4控制管理AEROcontrol，通过CCNS4的一个菜单条目，可以开始和停止AEROcontrol系统记录数据。同时CCNS4能够监控数据的记录，监测GPS接收机运行情况和实时组合导航计算的结果。CCNS4和AEROcontrol可以作为两个独立系统分别运行，也可以作为一个整体来运行。
后处理软件AEROoffice提供了处理和评定所采集的数据所需的全部功能。软件除了提供DGPS/IMU的组合Kalman（卡尔曼）滤波功能外，还提供用于将外定向参数转化到本地绘图坐标系的工具。
IMU/DGPS系统可以与多种传感器(如光学航摄仪、高光谱仪、数字航摄仪、LIDAR
以及SAR)相联,实现直接传感器定向或辅助定向测量。其中线阵推扫式数字航摄仪(如徕卡公司的ADS40)以及LIDAR(机载激光三维扫描系统)中必须包含IMU/DGPS系统。
摄影测量学习题 一、名词解释： 1、摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方 面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。 2、光圈号数 ：相对孔径的倒数 3、景深 ：远景与近景之间的纵深距离称为景深 4、超焦点距离：当物镜向无限远物体对光时，不仅远处的物体构象清晰，而且在离开物镜 不小于某一距离H 的所有物体，其构象都很清晰，这个距离H 就称为超焦点距离或称为无限远起点 5、视场： 将物镜对光于无穷远，在焦面上会看到一个照度不均匀的明亮圆。这个直径为 ab 的明亮圆的范围称为视场 6、视场角 ：物镜的像方主点与视场直径所张的角2α。 7、像场 ：在视场面积内能获得清晰影像的区域 8、像场角； 物镜的像方主点与像场直径所张的角2β。 像主点：摄影机轴在框标平面上的垂足。 11、航向重叠 ：沿飞行方向上相邻像片所摄地面的重叠区。 12、旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠 主光轴 ：通过诸透镜光轴的轴 主点： 主平面与光轴的交点 13、摄影基线 ：相邻像片摄影站(投影中心)之间的空间连线。 15、内方位元素 确定物镜后节点和像片面相对位置的数据。 16、外方位元素 确定摄影摄影机或像片的空间位置和姿态的参数 焦点 平行光轴的投射光线经物镜后产生折射，该折射线与光轴的交点。 17、像片倾角 航摄仪光轴与通过物镜中心的铅垂线所夹的角称为像片的倾斜角 19、像片旋角 相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线之间的夹角称为像片的旋 偏角 20、倾斜误差 因像片倾斜引起的像点位移 节点 投射光线与成像光线与光轴的交角u 和u ′相等时，投射光线与成像光线与光轴的交点。 21、投影差 因地形起伏引起的像点位移 22、摄影比例尺 航摄相片上某一线段构成的长度与地面上相应水平距离之比。 23、像片控制点 为联系地面与相片而测定地面坐标的像点。 相对孔径 物镜焦距与有效孔径之比 25、左右视差 同名像点在各自像平面坐标系中的x 坐标之差 26、上下视差 同名像点在各自像平面坐标系中的Y 坐标之差 27、核点 基线延长线与左、右像片的交点k 1、k 2称为核点 28、核线 核面与像片的交线称为核线 29、核面 通过摄影基线S 1S 2与任一地面点A 所作的平面W A 30、投影基线 两摄站的连线 31、像片基线 指相邻两张像片主点的连线 32、解析空中三角测量 即在一条航带几十条像对覆盖的区域或由几条航带几百哥像对构成 的区域内，仅仅由外业实测几个少量的控制点，按一定的数学模型，平差 解算出摄影测量作业过程中所需的全部控制点及每张像片的外方位元素 33、空间后方交会 就是利用地面控制点的已知坐标值反求像片外方位元素 ()()()()(){} 2332233213322232332 1[]Z X Y X Y Y Y X X X Z Y X X Y Z X Y Y X Z X Y X Y =-+-+-+-+--
浅谈摄影测量技术及其发展历史 [作者信息] [摘要] 从19世纪中叶开始至今，摄影测量的发展可划分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个发展阶段。摄影测量学是测绘学的分支学科，它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。 [关键词]摄影测量作用特点发展历史 1 前言 随着信息技术不断发展，科技水平飞速提高，电子产品、网络、出行工具等等都有了翻天覆地的变化，测绘技术也不例外。摄影测量学是测绘学的分支学科，它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。 2 什么是摄影测量 2.1摄影测量的作用和特点 摄影测量的主要任务是对地观测，因此测绘各种比例尺的地形图和专题图，建立地形图数据库，并贮备各种地理信息系统的建立与更新时需要的基础数据。另外摄影测量还广泛应用在非地形测绘领域，比如对爆破、高温、真空等危险现场进行监测。 摄影测量的优点主要体现在以下几个方面： (1)影像记录的物体目标客观、信息丰富、图像清晰，人们可以比较方便的获得所需要的几何或物理信息。将影像信息作为制图的依据具有非常突出的优势。 (2)摄影测量不需要接触被测目标实物，因此测量作业不受工作现场条件的约束。例如对滑坡、泥石流等地质灾害的监测具有危险性，不可能让人去现场进行实地观测，摄影测量手段的应用就显得尤为重要了。 (3)摄影测量可以绘制动态变化或移动的目标。影像记录是对目标物体某时刻状态的真实反映，因此摄影测可以用来研究动态的目标。并且，这种研究是整体、全面、同时的，而非局部、片面、有时差的。例如研究液体、气体等移动的非固定目标时可以应用摄影测量技术。 (4)摄影测量可以绘制形态复杂的目标。在地形绘制中，应用经纬仪测绘山区的地形将会显得非常的困难，采集地形地貌的特征点时，如果丢失或缺少关键的特征点将会影响所绘地形图的准确性。 (5)影像资料可以重复使用，永久保存。一份影像资料客观详细的反映了该地的地表情况，成为记录当地信息的重要资料，通过对不同时期的影像资料对比，可以研究该地的地貌变化特征和发展规律。 在进行地貌测绘时，与全站仪的测绘方法相比，摄影测量有很大的优势。 ①出图时间短，生产快； ②操作人员劳动强度低，以内业工作为主。因为摄影工作将大部分测绘工作搬到了室内进行； ③节约测绘时所需要的经费； ④摄影测绘的地图精度高，客观逼真。 正因为摄影测量具有如此多的优势，所以这项技术的应用范围在逐渐扩展。 2.2摄影测量的基本原理 摄影测量学的方法很多，其中航空摄影测量的理论是最常用的。航空摄影测量是利用飞
工程摄影测量规范 -------------------------------------------------------------------------------- GB50167-92 第1章总则 第2章控制测量 2.1 一般规定 2.2 平面控制测量 2.3 高程控制测量 第3章航空摄影测量 3.1 一般规定 3.2 地面标志的布设与航空摄影的要求 3.3 像控点的布设与施测 第4章地面摄影测量 4.1 一般规定 4.2 摄影站及像控点的布设 4.3 地面摄影及摄影处理 4.4 调绘 4.5 测图 第5章数字地面模型 5.1 一般规定 5.2 数据获取 5.3 数据编辑 5.4 数据处理 第6章非地形摄影测量 6.1 一般规定 6.2 物方控制 6.3 摄影机检校及其物镜前节点坐标的计算 6.4 数据获取 6.5 数据处理 6.6 特殊摄影测量 第7章工程遥感 7.1 一般规定 7.2 航空遥感飞行与地物波谱测量 7.3 工程遥感的图像处理 7.4 遥感图像的解译 7.5 遥感制图、工程信息系统和数据库 附录一地面标志的形状和尺寸 附录二航线网布点航线段端点间的基线数 附录三控制片的整饰格式 附录四像片调绘
附录五数字地面模型数据点格网管理模式 附录六非地形摄影测量人工标志的形状 附录七非地形摄影测量的精度估算 附录八数据处理的解法 附录九样品发射率野外简易测定方法 附录十陆地卫星各传感器的波段性能简表 附录十一本规范用词说明 工程摄影测量规范 第1章总则 第1.0.1条为了统一工程摄影测量的技术要求，及时准确地为工程建设提供正确的摄影测量资料，保证成果、成图的质量符合各个测绘阶段的要求，以适应工程建设发展的需要，制订本规范。 第1.0.2条本规范适用于城镇、工矿企业、交通运输、能源等各类工程建设的勘察、设计和施工，以及生产(运营)阶段通用性摄影测量。其内容包括：控制测量、1∶500～1∶5000比例尺地形图的航空和地面摄影测量、数字地面模型、非地形摄影测量和工程遥感。 第1.0.3条工程摄影测量作业前，应了解工程的要求，进行现场踏勘，并应收集、分析和利用已有合格资料，制定经济合理的测量方案，编写技术设计书或纲要；作业中应加强工序质量检查；作业后应进行检查验收，编写技术报告或说明书。 第1.0.4条摄影测量内、外业仪器的光、机、电性能必须进行检校。 第1.0.5条工程摄影测量作业除应按本规范执行外，尚应符合国家现行有关标准规范的规定。
航空摄影测量 航空摄影测量指的是在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。 原理：单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，而摄影过程的几何反 转则是立体测图的基本原理。广义来说，前一情况的基本原理也是摄影过程的几何反转。摄影过程的几何反转都是应用各种结构复杂的光学机械的精密仪器及数学解析的方式来实现的。 理论：航空摄影测量的主题，是将地面的中心投影（航摄像片）变换为正射投 影（地形图）。这一问题可以采取许多途径来解决。如图解法、光学机械法（亦称模拟法）和解析法等。在每一种方法中还可细分出许多具体方法，而每种具体方法又有其特有的理论。其中有些概念和理论是基础性的，带有某些共性，如像片的内方位元素和外方位元素,像点同地面点的坐标关系式,共线条件方程，像对的相对定向，模型的绝对定向和立体观测原理等。 作业：航空摄影测量需要进行外业和内业两方面的工作。 航测外业工作包括：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，也可选用像片上的明显地物点（如道路交叉点等），用普通测量方法测定其平面坐标和高程。②像片调绘。是图像判读、调查和绘注等工作的总称。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。通过像片调绘所得到的像片称为调绘片。调绘工作可分为室内的、野外的和两者相结合的3种方法。③综合法测图。主要是在单张像片或像片图上用平板仪测绘等高线。 航测内业工作包括：①测图控制点的加密。以前对于平坦地区一般采用辐射三角测量法，对于丘陵地和山地则采用立体测图仪建立单航线模拟的空中三角 网，进行控制点的加密工作。20世纪60年代以来，模拟法空中三角测量逐渐地被解析空中三角测量代替。②用各种光学机械仪器测制地形原图。 测量方法：航空摄影测量的测图方法主要有3种,即综合法、全能法和分工法（或 称微分法） 航空摄影测量的综合法是摄影测量和平板仪测量相结合的测图方法。地形图上地物、地貌的平面位置由像片纠正的方法得出像片图或线划图，地形点高程和等高线则用普通测量方法在野外测定。它适用于平坦地区的大比例尺测图。 航空摄影测量的全能法是根据摄影过程的几何反转原理，置立体像对于立体
1、航空摄影技术规范 （1）《全球定位系统（GPS）辅助航空摄影技术规定》 （2）GB/T 18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》 （3）全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（CH/T2009-2010）（4）《国家基础航空摄影补充技术规定》 （5）GB 12898-2009《国家三、四等水准测量规范》 （6）GB/T 19294-2003《航空摄影技术设计规范》 （7）《低空数字航空摄影规范》（CH/Z3005-2010） （8）《低空数字航空摄影测量外业规范》（CH/Z3004-2010） （9）MH/T 1005-1996《摄影测量航空摄影仪技术要求》，中国民用航空总局（10）MH/T 1006-1996《航空摄影仪检测规范》，中国民用航空总局 （11）GB/T 16176-1996《航空摄影产品的注记与包装》 （12）《国家基础航空摄影补充技术规定》，国家测绘局 （13）GB 15967-1995《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》 （14）GB/T 6962-2005《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影规范》（15）GB 7931-2008《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量外业规范》 （16）GB 7930-2008《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》 （17）GB/T 20257.1-2007《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》 （18）GB 14804-93《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图要素分类与代码》（19）GB/T23236-2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》 （20）GB/T 18326-2001《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》 （21）CH 1002-1995《测绘产品检查验收规定》 （22）CH 1003-1995《测绘产品质量评定标准》 （23）国测国字【1997】20《测绘生产质量管理规定》 （24）GB/T 18316-2008《数字测绘成果质量检查与验收》 （25）GB/T24356-2009《测绘成果质量检查与验收》
摄影比例尺： 摄影比例尺越大，像片地面的分辨率越高，有利于影像的解译与提高成图精度 摄影航高： 相对航高： 绝对航高： 摄影测量生产对摄影资料的基本要求： 影像的色调、 像片倾角（摄影机主光轴与铅垂线的夹角，α＝ 0 时为最理想的情形） 像片重叠：航向重叠：同一航线内相邻像片应有一定的影像重叠 旁向重叠：相邻航线也应有一定的重叠 航线弯曲：一条航线内各张像片的像主点连线不在一条直线上 像片旋角：相邻两像片的主点的连线与像片沿航线方向的两框标连线之间的夹角 像片旋角过大会减小立体相对的有效观察范围 中心投影：所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影 阴位：投影中心位于物和像之间。（距摄影中心f ） 阳位：投影中心位于物和像同侧。（距摄影中心f ） 像方坐标系：像平面坐标系（像主点o 为原点） 像空间坐标系(x 、y 、-f) 像空间辅助坐标系S-uvw 物方坐标系：地面测量坐标系T-XYZ （高斯平面坐标+高程）左手系 地面摄影测量坐标系D-XYZ 内方位元素: x 0，y 0，f 作用： 1、像点的框标坐标系向像空间坐标系的改化； 2、确定摄影光束的形状； 外方位元素：确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数 线元素（X S ，Y S ，Z S ） 角元素（航向倾角?、 旁向倾角ω、 像片旋角κ） 共线条件方程（摄影中心、像点、地面点） 像点位移：因像片倾斜引起的像点位移 同摄站同主距的倾斜像片和水平像片沿等比线重 合时,地面点在倾斜像片上的像点与相应水平像片上像点之间的直线移位 像点位于等比线上，无像片倾斜引起的像点位移 等比线上部的像点的像片倾斜误差方向向着等角点 等比线下部的像点的像片倾斜误差方向背向等角点 （1） 当 时， ，即等比线上的点不会因像片倾斜产生像点位移 （2）当 ，像点位移朝向等角点(一、二像限) （3）当 ，像点位移背向等角点(三、四像限) （4）当 时，主纵线上点的位移最大 像片纠正：因像片倾斜产生的影像变形改正 因地面起伏引起的像点位移（投影差）：当地面有起伏时，高于或低于所选定的基准面 的地面点的像点，与该地面点在基准面上的垂直投影点的像点之间的直线移位 ???????-+-+--+-+--=-+-+--+-+--=)Z Z (c )Y Y (b )X X (a )Z Z (c )Y Y (b )X X (a f y )Z Z (c )Y Y (b )X X (a )Z Z (c )Y Y (b )X X (a f x S S S S S S S S S S S S 333222333111
DOI ：10.3969/j.issn．1004－4701．2016．01．13 收稿日期：2015-12-16 作者简介：吴定邦(1972-)，男，工程硕士，高级工程师. 浅谈无人机航空摄影测量技术在水利工程中的应用 吴定邦 （江西省水利规划设计研究院，江西南昌330029） 0引言 近年来，国家加大水利建设投入，中小型抗旱规划建设项目较多，如新建乡镇抗旱应急水源工程、连通工程、其他配套工程等。而这类工程项目测量又是不可缺少的一部分基础性工作，特别是坝址控制测量、水库淹没范围测量、征地移民测量等均涉及老百姓的切身利益。如何提高此类项目测量的精度和速度、降低工程成本则是测量须解决的问题。 水利工程高程准确性至关重要，常规的水库工程建设中都是用全站仪、RTKGPS 数字化测图，这些方法可以确保测量点高程精度，但是要耗费大量的人力、物力和时间，采用无人机航空摄影测量技术获取平面位置，RTKGPS 测量技术采集点的高程，二者结合后生成数字化地形地类图，可以提高工作效率，降低成本，保证测量点精度。 1无人机航空摄影测量 1.1无人机航空摄影测量技术介绍 无人机航空摄影测量系统主要由硬件系统和软件系统组成。硬件系统包括机载系统和地面监控系统；软件系统则涵盖了航线设计、飞行控制、远程监控、航摄检查、数据预处理等5个主要的系统[1]。该系统已经形成了一整套适时快速的工作机制，各个系统配合紧密， 其中该系统的动力系统主要采用燃油系统或电动装 置。航空摄影测量系统是整个系统的重要组成部分，成为实现任务要求的技术指标并实现完整覆盖的关键因素。 无人机航空摄影测量系统融合了多种先进的技术类型，因而表现出了很多应用优势。主要有体积小、重量轻、精度高、反应迅速、飞行条件低等技术特点[2]。航空摄影测量系统可以将影像的分辨率控制在0.05～ 0.2m 之间，进而有效满足1：500～1：2000的比例尺测 量要求。 1.2无人机航空摄影测量流程1. 2.1外业像控点布设 像片控制点测量采用区域网布设方案，在照片拍摄之前进行实地选点布控制标志和航拍后明显地物点相片刺点的方法。水利工程像控点一般布设在沿河道的两旁公路边或地面较平坦处，由于涉及到淹没的问题，所以在较平坦的耕地集中处布置较多像控点；田间工程等区域平均布点[3]。 1.2.2航空摄影 航线网布点确保航线首尾末端上下的控制点布设在通过主点并且垂直于方向线的直线上，确保上下点在同一立体相对位置内。根据摄影区域进行航线设计，确保测量区域之间存在重叠，一般设置航向重叠度为 60%～70%，旁向的重叠度为30%～50%。选择无风、 云雾少、大气透明度好天气进行摄影。 1.2.3立体测图 摘要：水利工程高程准确性至关重要．本文结合工程实践，利用无人机快速灵活、成本低的优势，将无人机航空摄影测量技 术和ＲＴＫＧＰＳ技术运用在水利工程中，生成数字化地形图．该方法可以提高工效，节约生产成本，满足工程建设要求． 关键词：无人机；航空摄影测量系统；水利工程；应用中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1004-4701（2016）01-0057-05 第42卷第1期江西水利科技Vol.42No.12016年2月 JIANGXI HYDRAULIC SCIENCE &TECHNOLOGY Feb.2016
ICS 07.040 A 75 GDEIL B 广东省高端新型电子信息联盟标准 GDEILB007—2014 无人机数字航空摄影测量 与遥感外业技术规范 Technical specifications for digital aerophotogrammetry and remote sensing of unmanned aerial vehicle 2014-12-10发布2015-01-10实施广东省高端新型电子信息产业技术标准联盟发布
GDEILB 007—2014 目次 前言................................................................................ II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 外业技术流程 (2) 5 前期资料搜集要求 (3) 6 现场勘踏要求 (3) 7 技术设计书编写要求 (3) 8 航拍实施要求 (3) 9 控制点测量要求 (4) I
GDEILB 007—2014 II 前言 本联盟标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。 本联盟标准由广州地理研究所提出。 本联盟标准由广东省高端新型电子信息产业技术标准联盟归口。 本联盟标准起草单位：广州地理研究所、广州云图信息科技有限公司、广州星唯信息科技有限公 司、广州市浩图信息科技有限公司、广州绘宇智能勘测科技有限公司。 本联盟标准主要起草人：李勇、杨骥、周霞、龙维宇、周捍东、李明、杨之波、范海林、谭军辉、王大成、蒋小春、肖卫华、夏青。 本联盟标准为首次发布。
1 前言 1.1主要工作内容 （1）获取增城市市域范围内约1650平方公里真彩数码航片。 （2）沿增从高速、北三环高速和广河高速公路测绘面积约216平方公里1：2000数字线划图（DLG）。 （3）中心城区62平方公里1：2000数字线划图（DLG）修测。 （4）广汕路以北第一期测绘302平方公里1：2000数字线划图（DLG）。 （5）广汕路以北第二期测绘498平方公里1：2000数字线划图（DLG）。 （6）广汕路以南650平方公里数字正射影像图（DOM）生产。 1.2 技术依据 表1 技术依据
1.3 测区概况 增城市地理位置十分优越。位于珠江三角洲东北部。因地处连接香港、深圳、广州三个大都市的中部，被称之为“黄金走廊”。 全市地形北高南低，北部山地面积约占全市面积的8.3%；丘陵主要分布在中部，约占全市面积的35.1%，低丘和台地集中在中南部，约占全市面积的23.2％；南部是广阔而典型的三角洲平原，加上河谷平原，约占全市面积的33.4%。航摄范围以行政境界为基础采用满图幅方式进行外扩设计。 1.4 气候状况 增城市气候温和，土地肥沃，风调雨顺，全年平均气温为22.2度，年降雨量1869mm。 4～9月为雨季，占年降雨量的85％，10～3月为干季，占雨量的15％。受地形影响，降雨量北多南少；北部正果最多年降雨量3049.1mm，南部石滩最少年降雨量只有877mm。夏季常有台风侵入，年平均2次，最多年达7次，也有无台风的年份，风力最大可达11级，对南部地区影响较大。
图1 增城市航摄范围示意图1.5 飞行平台、航摄仪及摄影基地 飞行平台：运5 航摄仪：SWDC-4 机场：广州白云机场
浅析无人机航空摄影测量系统及应用 发表时间：2017-10-26T19:53:11.473Z 来源：《建筑科技》2017年9期作者：舒永国 [导读] 发展低空无人飞行器航测遥感系统是提高测绘现势性的迫切需要，是做好应急救急工作的迫切需要，是构建数字中国、数字城市建设的迫切需要。基于此，本文主要对无人机航空摄影测量系统及应用进行分析探讨。 北京市自来水集团禹通市政工程有限公司北京 100089 摘要：测绘测量技术系统是应对自然灾害、有效处置突发事件、构建完善保障系统与加强防灾减灾工作建设的重要组成部分，也是目前的一个重要战略问题。发展低空无人飞行器航测遥感系统是提高测绘现势性的迫切需要，是做好应急救急工作的迫切需要，是构建数字中国、数字城市建设的迫切需要。基于此，本文主要对无人机航空摄影测量系统及应用进行分析探讨。 关键词：无人机；航空摄影；测量系统；应用 1、前言 航空数字摄影测量是基础地理信息采集的最有效手段之一。随着计算机技术的发展和微处理机的广泛应用，政府各部门对测绘资料的需求越来越大，对资料现势性要求越来越高，对资料所能包涵的信息容量越来越多。无人机航空摄影测量作为一种新型的测量方式不断呈现在大家的面前，伴随着高科技技术环境下测绘技术与测绘装备的快速发展，融合了无人机技术、航空摄影技术、移动测量技术、数字通信技术等一系列新兴技术形态的无人机航空摄影测量系统成为防灾减灾的重要手段，它建立起一整套综合应急测绘保障服务系统。 2、无人机航空摄影测量系统 目前，国内已经投入使用的无人机航空摄影测量系统有“华鹰”、“飞象”、“QuickEye”等。无人机航空摄影测量系统主要由硬件系统和软件系统组成。硬件系统包括机载系统和地面监控系统；软件系统则涵盖了航线设计、飞行控制、远程监控、航摄检查、数据预处理等五个主要的系统。 2.1硬件系统 2.1.1无人机机载系统 在整个无人机航空摄影测量系统构成中，无人机作为主要的系统搭载平台，是整个系统集成与融合的重要基础。这一硬件系统主要由无人机、数字摄影系统、导航与飞行控制系统、通信系统等部分构成。在该系统工作的过程中，整个系统会按照预先设定的航线进行相应的自主飞行，并且完成预先设定的航空摄影测量任务，同时实时地把飞机的速度、高度、飞行状态、气象状况等参数传输给地面控制系统。 2.1.2地面飞行监控系统 这一分支系统是影响飞行平台运行的重要因素，主要有电子计算机、飞行控制软件、电子通信控制介质和电台等设备。在飞行平台的运行过程中，地面飞行控制系统可以据无人机飞行控制系统发回的飞行参数信息，实时在地图上精确标定飞机的位置、飞行路线、轨迹、速度、高度和飞行姿态，使地面操作人员更容易掌握无人机的飞行状况。 2.2软件系统 2.2.1航线设计软件 航线设计在无人机航空摄影测量系统中扮演着十分重要的角色，其直接决定了整个系统工作的方向和精准度。这一分支系统作为信息采集的关键步骤，需要对于系统运行经过的作业范围、地形地貌特点、属性精度要求、摄影测量参数以及摄影测量的结果进行综合设定。航线设计软件需要对相关的工作参数进行综合设定，诸如计算行高、重叠度和地面分辨率等飞行参数，进而获得飞行所需的曝光点坐标、基线长度等参数。此外，航线设计软件还有一个十分重要的功能，那就是对于设计好的航线进行检查，诸如：航线走向、摄影基面、行高、地面分辨率和像片重叠度等。 2.2.2数据接受与预处理系统 这是无人机系统中最为重要的软件系统，也是无人机航空摄影测量系统室外作业的最后一步，直接影响到后续的图像数据处理质量。一般情况下，无人机航空摄影测量系统在影像获取过程中，由于受外界和内部因素的影响，可能降低获取的原始图像的质量。为避免原始图像后续处理的质量问题，在影像配准、拼接之前，必须对原始影像进行预处理。这一预处理的过程，先后涵盖了图像校正、图像增强等方面。 3、项目应用实践 3.1工程概况 井山水库位于抚河流域东乡河南港支流黎圩水上游，地处江西省抚州市东乡县黎圩镇内，坝址位于南港支流东乡县黎圩镇井山村上游河段1.0km狭谷段，坝址区距黎圩镇约5km，距东乡县县城约25km，控制流域面积25.2km2，正常蓄水位83.00m（黄海高程，下同），总库容2250×104m3，是一座灌溉、供水等综合效益的中型水利枢纽工程。 3.2外业测量 3.2.1航摄 航摄仪采用Sonya7R，焦距35mm，相幅大小为：7360×4192，像元分辨率为4.88um。本次无人机航摄分两个架次进行，由GPS领航数据计算相对飞行高度为724m，地面分辨率为0.09m，航摄面积约10km2。两个架次飞行质量和影像良好，影像清晰度较高，且照片色彩均匀，饱和度良好，能够表达真实的地物信息，可以满足1:2000成图要求。本次飞行航向重叠度为75%，旁向重叠度为50%。 3.2.2像控测量 像控点的布设应能够有效控制成图的范围，测区的四周及中心位置必须布设控制点，根据测区的情况，每个测区布设控制点20多个，且都设置为平高点。 3.2.3空中三角测量 本项目采用SVS软件进行空三加密，根据航空飞行及影像分布情况，将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密，即采用自动匹配进行像点量测，剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求，保证在2/3个像素以内。加入外业像控点对本
×× ××××—×××× I CH ICS 中华人民共和国测绘行业标准 CH ××××—×××× 全球定位系统（GPS ）辅助航空摄影 技术规定 Specifications for GPS-Supported Aerial Photography (送审稿) 20××-××-××发布 20××-××-××实施 国家测绘局发布
×× ××××—×××× II 目 次 前 言 (1) 1 范围 (2) 2 规范性引用文件 (2) 3 术语和定义 (2) 4 工序流程 (3) 5 航摄系统 (4) 6 航摄设计 (5) 7 航摄飞行 (8) 8 地面控制网观测 (11) 9 水准联测 (14) 10 地面控制网数据处理 (15) 11 机载GPS数据处理 (16) 12 精度检测 (17) 13 成果整理及汇交 (18) 附 录 A （标准的附录） GPS观测数据文件名命名规则 (22) 附 录 B （标准的附录）点之记 (23) 附 录 C （标准的附录） GPS野外观测手簿 (25) 附 录 D （标准的附录）机载GPS天线偏心分量测定表 (30) 附 录 E （标准的附录） GPS辅助航摄飞行数据预处理结果分析表 (31) 附 录 F （标准的附录） GPS航摄飞行记录单 (32) 附 录 G （标准的附录）摄区测站信息表 (33) 附 录 H （标准的附录）角点布设 (34) 附 录 I （标准的附录） GPS数据处理检查手簿 (35)
×× ××××—×××× 前 言 本规定是为满足我国现阶段和今后一定时期内所采用和将采用的GPS航空摄影测量技术而制定的。 本规定内容涉及GPS辅助航空摄影时的各种要求，包括GPS数据的采集、检核、计算、保存以及成果资料的提交。 本规定的附录A－I为规范性附录。 本规定参考国家测绘局测绘标准化研究所和武汉大学共同起草的《GPS辅助航空摄影规范》（报批稿）并结合近年来的生产实践制定完成。 本规定由国家测绘局提出并归口。 本规定由国家基础地理信息中心负责起草。 本规定主要起草人：袁修孝、廖安平、朱武、武军郦、王瑞幺。 1
4D产品、航空摄影测量知识点 航摄准备：摄区基本情况分析、确定航摄设计用图、航摄空域申请、《航空摄影技术设计书》航摄设计：摄影比例尺的确定、 航摄分区的划分（a)分区界线应与图廓线相一致；b)分区内的地形高差不得大于四分之一航高（以分区的平均高度平面为基准面的航高)。c)在地形高差许可且能够确保航线的直线性的情况下，航摄分区的跨度应尽量划大，同时分区划分还应考虑用户提出的加密方法和布点方案的要求；e)当地面高差突变，地形特征差别显著或有特殊要求时，可以破图幅划分航摄分区。）、基准面高度的确定、航线的敷设、航摄基本参数的计算、航摄季节和时间的选择、航摄仪的选择与检定、航摄胶片的选择与测定； 空中摄影：设备的检测发、航摄试片、航空摄影、填写飞行日志； 摄影处理：配置冲洗药液、胶片冲洗、像片印制； 质量检查：像片重叠度、像片倾斜角、像片旋偏角、航线弯曲度、摄站航高差、航摄漏洞、航线偏差、影像质量； 成果提交： 1）航摄分区略图 2）航片索引图 3）航摄底片、像片 4）航摄仪检定表 5）航摄底片压平质量检测数据表6）航摄底片密度抽样测定数据表7）航摄飞行报告 8）附属仪器记录数据9）成果质量检查报告10）技术总结 11）航摄资料移交书12）合同规定的其他资料 摄影测量的主要任务之一：把地面按中心投影规律获取的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射投影地形图
解析空中三角测量案例 空中三角测量的精度指标主要指定向误差和控制点残差：框标坐标残差绝对值一般不大于0.010mm，最大不超过0.015mm。扫描数字化航摄影像连接点上下视差中误差为 0.01mm（1/2像素），数码航摄仪获取的影像连接点上下视差中误差为1/3像素。 1、资料准备：像片索引图、数字/数字化航摄影像、航摄仪检定书、飞行记录资料、 区内现有小比例尺地形图、区域网像控点刺点片、区域网像控点联测成果。 2、像控点的转刺：航摄像片上平面点和平高点的刺孔偏离误差，不得大于像片上的0.1 毫米，高程点如选在明显目标点上，则要求相同，像控点的刺孔要小，刺孔直径最大不得超过0. 2毫米 3、像控点的选点观测：像片控制点的一般应满足下列条件: a)像片控制点的目标影像应清晰，易于判读；目标条件与其他像片条件矛盾时应着 重考虑目标条件；b)布设的控制点应能公用；c)控制点距像片边缘不应小于1cm (18cm X 18cm像幅)或1. 5cm (23cm X23cm)，综合法成图的控制点距航向边缘不应小于上述规定的1/2；d控制点距像片的各类标志应大于1mm； 4、定向：定向点残余上下视差、同一航带模型连接差。 5、网平差计算：平差计算、精度检查 6、分区接边：同比例尺、同地形类别、同比例尺、不同地形类别、不同比例尺 7、检查：像控点成果使用正确性检查、航摄仪检定参数与航摄参数、各项平差计算 的精度、提交成果的完整性 8、整理与提交：起算数据文件、像点坐标原始观测值文件、平差结果文件、影像外 方位元素文件、精度评定文件、测区加密分区图、区域网略图、成果检查与技术总结报告。
1 摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方面 加以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学科。 2 航向重叠：供测图用的航摄相片沿飞行方向上相邻相片的重叠。 3 相对航高：摄影瞬间航摄飞机相对于某一所取基准面的高度。 4 绝对航高：相对于平均海水面得航高。 5 旁向重叠：相邻行带摄影区之间的重叠。 6 单像空间后方交会：知道相片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点坐 标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。 7 相片纠正：将中心投影转换成正射投影时，经过投影变换来消除相片倾斜所引起的像点位 移，使它相当于水平相片的构像，并符合所规定的比例尺的变换过程。 8 摄影测量加密：在室内应用摄影测量的方法借助少量地面控制点求得测图时所需的控制点 地面坐标的工作。 9 解析空中三角测量：是将建立的投影光束，单元模型或航带模型以至区域模型的数学模型， 根据少量地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，解求加密点地面坐 标的方法。 10 单航带法和区域网法各自的特点和优越性？ 答：a 单行带法以一条航带为加密单元，采用连续像对相对定向法建立航带网，并借助公共模型点拼接成一条自由航带模型，根据绝对定向方法求出地面点坐标。 b 区域网是以几条航带作为加密区域，，区域内加密点坐标要根据地面控制点坐标按 最小二乘法进行整体平差，取的加密点坐标最或是值。 比较：区域网法较之单航带法不仅可以减少地面控制点数量，还能提高加密点成果的精度和整体性。 11 区域网按整体平差时所采用的平差单元的不同主要有三种：航带法区域网平差，独立模 型法区域网平差，光束法区域网平差。 12 透视平面旋转定律：当物面和合面分别绕透视轴和合线旋转后，只要旋转的角度相同， 则投影射线总是通过物面和像面上的同一对相应点。 13 内方位元素：确定物镜后节点和相片面相对位置的数据。（包括像主点在相框坐标系中的 坐标x0，y0.和相片主距f。） 14 外方位元素：确定摄影瞬间摄像机或相片的空间位置，即摄影光束空间位置的数据。 15 核面：通过摄影基线与任一物方点所作的平面称为通过该点的核面。 16 核线：核面与影像面的交线称为核线。 17 绝对定向元素：Xs，Ys，Zs， 18 相对定向完成的标志是模型点在统一的辅助坐标系中坐标U V W 的求出。 19 两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素？ 答：连续法相对定向是以左方相片为基准，求出右方相片相对于左方像片的相对方为元素。右像点在中的坐标为零。 中的u与B 重合，v轴与左相片的主核面相垂直，w轴在左像片的主 核面内，右像空间辅助坐标系中的轴与轴重合，与 平行，因而为零。 20 倾斜位移的特性？ 答：在倾斜像片上从等角点出发，引向任意两个像点的方向线，他们之间的夹角与水平像片上相应的方向之间，即水平地面上相应方向之间的夹角恒 等。
浅谈倾斜摄影测量与传统航空摄影测量的区别 摘要：随着科学技术的发展，测绘行业的产品不仅仅局限于二维地图导航和定位，还能更直观地看到真实的3d场景。本文基于倾斜摄影测量技术的特点，同 传统的航空摄影测量相比较，从图像，结果显示形式等将倾斜摄影和传统航空摄 影的区别做简单的描述。 关键词：倾斜摄影；航空摄影测量；特点；区别 1 前言 倾斜摄影是近年来国际测绘领域发展起来的一种高新技术，它颠覆了以前的 正交投影垂直摄影的局限。其通过相同飞行平台上的多个传感器，同时从垂直、 四个倾斜、五个不同的角度收集图片，更加直观的展示了世界。其核心原理也是 基于共线方程，通过区域网平差计算图像的外方位元素，然后使用高性能计算机 和匹配算法来提取特征点云，在密集点云的基础上得到一系列产品。 2 倾斜摄影测量技术特点 倾斜摄影测量的特殊性主要体现在其对地面物体真实情况的反应能力。在进 行物体测量的环节中，使用摄影测量法，通过对三维数据进行进一步的实现，反 映了物体外观的准确性，并进一步确定了物体的位置，测量了高度、海拔等具体 的属性，以显示三维数据的真实性和生命力。倾斜摄影具有性价比高的特点。例如，通过对DOM数据结果的分析，实现对数据的全面掌握，有利于将三维建模 成本最小化。倾斜摄影测量技术在测绘应用环节，可以通过合理应用无人机（uav）和其他飞行载体，实现自动三维建模。 3 与传统航空摄影的区别 3.1 影像获取方式的不同 传统航空摄影影像通常采用飞行平台搭载一个镜头相机，获取地面影像，单 架次仅能获取下视视角的影像（图1）。倾斜摄影增加了倾斜角度的镜头，例如PAN-5型号相机，采用增加了前视、后视、左视、右视4个倾斜视角镜头同时曝 光的方式，同时获取下视和倾斜视角的影像，倾斜视角与下视方向成15度以上 的夹角（图2）。 3.2 影像信息的不同 传统航空摄影视觉形象，大多只能获得地物的俯视信息，视角的图像边缘也能获取一部 分地物的侧面信息，没有重叠区域及横向投影的差别，内容被遮挡的地方几乎没有特性信息。例如，大多数传统航空摄影只能访问到屋顶和房子的少量纹理。建筑很高，由于投影差的原因，生产过程中模糊特性正射影像很难处理（图3），倾斜摄影不仅可以得到传统的航空摄 影俯视图，还可获得四个方向倾角特性的信息，能更多访问特性的表面信息，图4为阴影下 看不到的情况大大减少。 3.3 影像数据量不同 影像数据量的不同，原因大致有三点，①图像重叠率不同。②超出了摄影范围的面积增加，如果你想获得倾斜照片相同的项目范围，考虑到覆盖，倾斜角度的需求将超出航空摄影 的项目范围，通常倾斜摄影飞行距离会超越传统的航空摄影两倍多，如图5所示，图中白线 是项目的范围线，点是满足传统的航空摄影图像曝光点，可以满足传统的航空摄影生产，灰 色和黑色是满足倾斜测量产品图像的曝光点。 ③增加数字相机捕捉影像的同时，倾斜摄影测量共获得五个视角，包括阿布视角的图像，以作者参与的实际项目估算，地面分辨率相同的倾斜摄影的数据量将达到传统航空摄影的25 到40倍。 3.4 区域网平差的异同
航空摄影测量对影像的要求 航空摄影测量的实践可以用来借鉴分析卫星影像与成图比例尺的选择。这是因为二者的成图原理相似，并且航空摄影测量具有大量的实践经验和实验数据，是非常成熟的。 航空摄影测量中没有直接给出对影像分辨率的要求，但可以通过对摄影仪物镜分辨率的要求和摄影比例尺来推断。航摄中航摄仪镜头分辨率表示通过航空摄影后在影像上能够分辨的线条的最小宽度（这里没有考虑软片和像纸的分辨率）。在航摄规范（GB/T 15661-1995）中规定航摄仪有效使用面积内镜头分辨率“每毫米内不少于25 线对”。根据物镜分辨率和摄影比例尺可以估算出航摄影像上相应的地面分辨率D，即D=M/R。(其中M 为摄影比例尺分母，R为镜头分辨率。)。根据航摄规范中“航摄比例尺的选择”的规定和以上公式，可得下表－－成图比例尺航摄比例尺影像地面分辨率（m） 1：5000 1：10000～1：20000 0.4～0.8 1：10000 1：20000～1：40000 0.8～1.6 1：25000 1：25000～1：60000 1.0～2.4 1：50000 1：35000～1：80000 1.4～3.2 上表可以作为选择卫星影像分辨率的参考。顺便指出，从表中可以看出，虽然成图比例尺愈大，所需的影像分辨率愈高，但两者并不是成线性正比关系，而是非线性的。 卫星影像分辨率的选择
卫星影像分辨率的选择除了考虑不同比例尺成图对影像分辨率要求，还要考虑现有可获取的卫星影像产品之规格，因为卫星摄影与航空摄影不同，其摄影高度（即摄影比例尺）是固定的。下面列出全球所有知名商用卫星影像的分辨率以及扫描幅宽的情况，包括有－－ 美国DG公司 01年10月升空 QuickBird 快鸟 美国空间成像公司 99年9月升空 Ikonos 伊科诺斯 以色列图像卫星国际公司 00年12月升空 Eros-A 韩国 Cosmos(KVR1000 TK 350) 中国台湾 04年5月升空 FORMOSAT-2 福尔摩沙2号 法国Spot ImaGoogle Earth公司 02年5月升空 Spot 5 印度 95年12月 IRS 1c 法国Spot ImaGoogle Earth公司 86/90/93/98年升空 Spot 1-4 加拿大 95年升空 RADARSAT 美国 99年4月升空 Landsat 7 陆地卫星7号 欧洲航空局 95年升空 Envisat/ERS
《航空摄影测量学》 课程设计 学校：华东交通大学 班级：12级测绘（2）班2015年6月9日
目录 目录 (2) 第一章：课设准备工作 (3) 1.课设目的 (3) 2.课设的要求 (3) 3.课设中的精度要求 (3) 4.课设内容和原理 (4) 第二章：MapMatrix课设操作步骤 (7) 1.新建工程以及添加测区参数和影像 (7) 2.内定向 (13) 3.相对定向 (15) 3.绝对定向 (20) 4.核线、匹配采样 (22) 5.生成DEM (25) 6.创建DOM (29) 第三章：VirtuoZo课设操作步骤 (32) 1.启动VirtuoZo (32) 2.建立测区 (32) 3.创建相机参数及外控点文件 (33) 4.引入影像 (35) 5.创建模型 (37) 6.模型定向 (40) 7.量测控制点 (44) 8.绝对定向计算 (45) 9.定义核线范围 (47) 10.生成核线影像 (48) 11.DEM生产 (49) 12.DOM生产 (57) 13.DLG生产 (65) 第四章：课设感想 (69)
第一章：课设准备工作 1.课设目的 （1）巩固这两个学期对《摄影测量学》和《数字摄影测量学》知识，进一步加深对摄影测量中内定向、相对定向、绝对定向、测标测图、生成、编辑DEM（数字高程模型）等方法的综合运用。 （2）通过该实习，使学生掌握摄影测量最基本原理及用摄影测量手段进行测量的方法和步骤，熟悉数字摄影测量工作站应用软件，在“数字摄影测量工作站”网络版上练习内定向，相对定向、绝对定向、高程点和地物的测绘。 （3）加深对所学理论知识的理解，提高在摄影测量工作中的分析问题和解决问题的能力。 2.课设的要求 （1）正确引入数字影像、相机参数及控制点文件。 （2）进行内定向、相对定向、绝对定向并满足《规范》的要求。 （3）按地形图测绘的要求测得一像对的地物与高程点。 （4）进行影像匹配，生成编辑数字高程模型。 （5）生成正射影像。 3.课设中的精度要求 （1）内定向精度:中误差 0.005mm （2）相对定向精度:每点残差 0.020mm ; 中误差 0.010mm （3）绝对定向精度:所有点平面及高程中误差小于 0.3m （4）匹配窗口及间隔为 9 （5）DEM格网间隔为10m （6）正射影像分辨率 0.5mm （7）等高线间隔 5m （8）模型拼接精度:中误差小于2.0m，大于三倍中误差的点不超过百分之一（9）成图比例尺 1:5000 摄影测量过程应反复训练，达到软件使用熟练，操作合理，各种数据文件的查看和修改快捷等。