航空測繪

航空測繪是一種以大氣層內的飛行器為測量載體的對地測繪手段, 其測繪對象是地面物體的位置關係, 目的是通過航空拍攝獲得的數據來繪製大地座標, 其通常採用的方法是航空攝影測量。航空攝影測量是在飛機上利用航攝儀器對地面進行連續拍攝, 繪製地形圖的過程 ^[1]  。

我國的攝影測量史最早可追溯到1902 年, 當時的北洋大學就曾經用攝影經緯儀對建築進行過測量。我國的航空測繪開始於1931 年, 同年6 月浙江省水利局航測隊和德國測量公司首次合作, 攝取了錢塘江支流浦陽江的一段河道的航片。8 月, 國民黨政府正式成立航測隊, 在此後的幾年中, 測繪了我國局部地區的重要軍事地形圖。1949 年中華人民共和國成立以後, 由於經濟發展和國防建設的需要, 急需大量的地圖數據資料, 因此, 航空測繪得到了飛速的發展。國家測繪局、農業、水利、林業等部門相繼開始了航空測繪, 促進了這些行業得到了不同程度的發展。上個世紀90 年代以前, 我國利用航空攝影測量主要製作1 ∶25000 ～ 1 ∶100000比例尺範圍內的地形圖, 各省市制作1 ∶10000 和1 ∶5000 的地形圖, 城市制作1 ∶1000 和1∶2000 的地形圖, 然後用得出的數據組成地形數據庫。21 世紀數碼攝影儀的問世, 使得大比例航測得到了發展, 已經發展到了三位城市電子地圖的製作。

我國已經成功建設了1 ∶1000000 和1 ∶250000 的空間數據庫, 和地名數據庫和土地利用數據庫, 省市間正在建立1 ∶10000 的省市空間數據庫, 很多城市建立了1∶500 ～ 1∶2000 的空間數據庫。這些為構建數字國家、省市奠定了重要的基礎。西部大開發戰略實施後, 我國啓用了西部測圖計劃, 使用新技術、新設備, 改寫了我國西部無地形圖數據的歷史。中國科學院院士王之卓(1909 -2002)是我國攝影測量的奠基人, 他推算出了航空攝影測量的微分公式, 推導出了在地形複雜地區能夠得到高精度航拍相對定向元素的計算公式。20 世紀60 年代, 他提出了用電子計算機解析航空測量加密的方案, 70 年代, 又提出了全數字自動化測圖的想法, 推動了我國攝影測量的發展。同時, 他也是一位教育家, 在他的領導下, 我國建立了完善的測繪體系, 培養了大批的測繪人才 ^[1]  。

傳統的航空測繪方法是利用地面控制點, 通過空間加密反求光束的外方位元素, 這種方法過於依賴地面條件, 存在很大的限制。同時, 測量工作量和成本佔用比重較大。隨着生產發展的需要, 各測繪部門先後組建了航測機構, 進行航空測繪業務, 大比例航測成圖技術的應用, 在各測繪部門得到了廣泛的推廣。

數字化是信息時代的標誌, 人們的需求轉變為以數字形式將人們需要的地域信息展現出來, 而形式多樣的數字測繪產品, 正好滿足了人們的這種需求。數字航攝儀(Dig ita l Mapping Camera , 簡稱DMC)是專門用於高精度航空測繪的數字相機系統, 和膠片相機相比, DMC 具有明顯的技術突破。DMC 能夠滿足小比例和高分辨率大比例的需要, 地面分辨率能夠達到5cm , 它能夠適應不同光線條件環境, 以不同的曝光時間進行曝光, 保證了測繪影像的質量。

GPS 全球定位系統具有高精度、高效率、自動化等特點, 被應用於地形測量、航空攝影測量、資源勘測等學科, 給測繪界帶來了一場新的技術革命。慣性導航系統(INS)成為慣性測量單元(IMC), 具有獨立提供高精度導航參數、抗電子干擾、隱蔽性好的特點, 但是,IMC 的誤差是隨時間累積的, 不適合長時間的導航。因為GPS 和INS 能夠實現互補, 將兩者合併, 必能提高系統的整體性能。這兩個技術相結合, 可以獲得移動物體的數據信息, 成為IM U/ DGPS 集成系統。它能夠輔助航空測量減少圖像控制點的佈設, 能夠獲取每張相片以外的滿足1 :10000的高精度圖像, 提高了測繪效率, 能夠大大減少地面控制工作, 不僅提高了工作效率, 而且為難以同行地區的測繪工作提供了新的技術手段。

該系統是設計安裝在飛機上中越邊界勘界測圖等工作中的, 被廣泛應用在外控難度大的地區。GPS 輔助空中三角測量技術具有成本低、效率高、週期短、減少地面控制點的優點, 對於困難地區、邊境地區的測繪具有很大的好處, 在國家地形圖的更新工作中具有廣泛的應用前景 ^[2]  。