浅析航空测量技术在土地调查中的应用与研究.doc

1、浅析航空测量技术在土地调查中的应用与研究摘要：随着航空测量以及计算机与传感器技术的快速发展，应用航空影像生产制作地理空间信息数据产品的技术日渐成熟，航空测量在土地管理、调查行业和部门得到广泛的应用。利用航空拍摄及测量技术方法，生产制作数字正射影像图，并以此为数据源，进行土地调查，可以解决过去土地详查、变更调查技术手段落后、图件资料精度低，图件、数据、实地不一致的问题，满足新时期土地管理和经济建设的需求。 关键词：航空测量；数字正射影像图；土地调查 Abstract: with the aerial survey and the rapid development of computer and

2、 sensor technology, application of aviation image production geographical spatial information data product technology is mature, aerial survey in land management, department of industry and widely used. Using air shooting method and measurement technology, and production Numbers are projective holog

3、rams, and data sources, land survey, can be solved in the past, change of land detailed investigation survey technical means backward, low precision of map data, maps, inconsistent data, field problems, meet the needs of land management and economic construction in the new period. Key words: air sur

4、vey; Numbers are projective like figure; Land survey. 中图分类号：P21 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 一航空测量概述 1.航空测量获取影像资料的方式 航空测量是利用数码航摄仪采用不同类型的数字传感器以获得数据，主要有两种方式：一种是基于线阵(Linear Array)的传感器方式，另一种是基于面阵(Plane Array)的传感器方式。航空数码航摄仪能够同时获取立体影像和彩色多光谱影像，它采用线阵列推扫成像原理，能同时提供 3 个全色与 4 个多光谱波段数字影像。该全色波段的前视、下视和后视影像可以构成 3 个

5、立体像对。彩色成像部分由 R、G、B 和近红外 4 个波段，经融合处理获得真彩色影像和彩红外、多光谱影像。 2.航空测量的特点 (1)具有较高的数据获取效率 使用全数字航摄相机，获得影像数据，无需冲洗、扫描，航摄飞行当天就能拿到数据产品，通过软件完成飞行质量检查，来决定是否需要及时朴飞。由于数字航摄仪的 CCD 器件的光敏度高于胶片的光敏度，并采用时间延迟曝光原理进行像移补偿(电子 FMC)，因此在低空高速飞行时能获得清晰的图像，这一新的系统能用较长的曝光时问来适应各种不同的照相条件，使照相时间窗口扩大了 3 倍以上，增加了飞行机会。 (2)大幅度提高数据应用的时效性 数字航摄仪采用机载 CP

6、S 和 IMU 技术，随机获取每张相片的外方位元素，经等视差曲线编辑，可自动生成 DEM 和正射影像，无需地面控制点或只需加少量控制点，因而大大缩短作业周期，节省了外业像控测量的费用。 二航空摄影测量系统的数字正射影像图作业过程 将航测技术应用于土地现状调查工作，并不是简单的利用航摄影片制作出像片图作为外业测绘的工作底图，而应该充分利用现代数字航测技术的特点，尽可能的优化土地调查工作的作业流程，提高土地调查成图质量。 1.航空摄影 对于需要制作数字正射影像图的区域，根据成图比例尺及精度要求，选择航摄相机，按航空摄影的技术规定进行航拍，获取影像数据。 2.外业像控 根据摄影测量技术规范，选取摄区

7、内一定数量的明显地物点，利用GPS 或全站仪等测量仪器，采集明显地物点的三维坐标作为空三加密的外业像控点。 3.空三加密 采用数字摄影测量系统中空中三角测量软件 AATM，对航摄区内的航片分区域进行空三加密，利用少量外业像控点、模型连接、平差解算，获取每张航片的外业方位元素，为每张航片的纠正提供定位基础。 4.模型编辑及 DEM 生成 （1）引入空三加密成果建立测区，恢复模型。 （2）定义模型的作业区域，生成核线影像，对核线影像进行匹配，形成匹配点与等视差曲线。作业区域的确定应尽量靠近控制点连线，对于高差较大的地区，更应注意，防止像对之间出现裂隙。 （3）检查匹配结果，根据需要进行交互立体编辑

8、处理。重点是：高层建筑区、影像模糊区、阴影区、大面积水域、建筑密集区、森林覆盖区以及山谷、山脊地形变换处等。如果局部匹配存在问题，则应回到相对定向，在出现问题的部分增加相对定向点，或在匹配预处理中增加特征点、特征线。 5.单模型正射影像生成及拼接 （1）数字微分纠正 根据单模型 DEM 及像片内外方位元素、影像分辨率，采用数字微分纠正方法进行纠正及影像重采样，生成单模型 DOM。 （2）色调或色彩调整 影像镶嵌前，应检查相邻各片之间的色调或彩色偏差，根据需要采用图像处理方法进行调整，使之基本趋于一致。 （3）镶嵌拼接 根据图廓坐标取矩形并外扩一定范围来设定镶嵌范围，指定文件存放路径。执行影像镶

9、嵌命令，自动拼成整幅的 DOM。影像镶嵌完成后，认真检查所生成的 DOM，对接边区域内部分出现影像模糊、影像遗漏的地方，应给予修补，城区内的影像镶嵌应采用人工方法进行，防止出现高层建筑因投影方向不一致而产生的影像扭曲变形。也可以采用其它拼接软件进行人机交互镶嵌。 三航空测量在土地调查中的应用与研究 土地调查是指以现势性的航空或航天遥感资料制作的正射影像图为工作底图，参考土地详查、变更调查的图件、数据等有关资料，启用最新的国家勘界成果，采用新的土地分类体系，通过实地调查，查清当前土地利用的类型、面积、分布状况和土地权属状况，全面更新土地详查和变更调查成果，在此基础上建设或更新土地利用数据库。 1

10、.在土地调查中的技术应用 （1）更新调查比例尺不变的，应参考土地详查和变更调查基础图件，对数字正射影像图进行解译，将未发生变化的各种界线和属性等调查内容，依据影像直接转绘到更新调查工作底图上，实地逐一核实确认。发生变化的内容在实地依据影像调绘在更新调查工作底图上。 （2）更新调查比例尺发生变化的，直接采用新的工作底图，参照土地详查和变更调查图件，实地外业调绘。 （3）对于工作底图上不存在的新增地物，根据影像和实地情况，采用判读法、目视内插法、距离交绘法、极坐标法、直角坐标法、截距法、平板仪法、GPS 测量等方法将新增地物补测在工作底图上，或参照有关资料将新增地物转绘到工作底图上到实地核实确认。

11、补测精度要求新补测的地物点对四周已知明显地物点距离误差，平地、丘陵不得大于图上04mm，山区不得大于图上08mm。 （4）外业调绘和补测后应及时转绘。要求各种界线、地物位置准确，各种注记正确无误，清晰易读，线划符号符合图式图例要求。 （5）与影像对比，调绘、转绘的各种明显界线移位不得大于图上02mm；不明显界线移位不得大于图上05mm。 2.基于数码彩色正射影像图的土地调查应用 数码彩色数字正射影像图是利用数码彩色航片，通过数字摄影测量的原理及方法，对航片进行外业控制测量、空三加密、影像纠正生成的影像图。数码彩色数字正射影像图具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。数码彩色正射影像图与常规黑白正

12、射影像图相比，具有分辨率高，色彩鲜艳等特点，特别适用于室内判读。通过利用已有的土地利用现状资料及历年变更资料，结合影像解译标志，以土地调查地类分类的技术要求为依据，准确判读地类类型，实现土地调查的外业调查。在外业调查中，由于交通通行条件等因素的限制，一些区域无法走到、看到，特别是山地区域，这就更需要通过航拍影像进行准确判读；以彩色影像进行判读，就更容易达到技术要求。土地调查最关注的是耕地地类的判读的准确性，耕地一般都分布在交通相对便利的地方，因此，外业核查的重点也应放在耕地地类的核查方面。数码彩色影像由于色彩丰富、色调层次多，易于划分地类界线，对提高各类界线调绘精度有很大帮助。利用数码彩色影像

13、可以很容易引入机助制图平台，实现计算化的室内判读和图斑描绘，减少外业成果转绘工序，提高地类图斑的几何定位精度。 3建立土地调查数据库 经过对内业判读解译，外业核查、修改，及最后专家验收过的成果数据，获得可以初步使用的土地利用现状图，然后通过编辑、入库、构建拓扑等数据处理，最后获取土地调查建库数据。在建库数据中既有图形数据又有属性数据，其中图形数据是以坐标集合的矢量形式来描述，属性数据是以文字与数字的表格形式来描述，并且这些图形数据和属性数据之间还存在着关联性。为了更好地保存和应用这些已经完成的调查成果，可以运用 GIS 软件来建立含有这些图形数据和属性数据的数据库。建设土地调查数据库要选择合适

14、的软、硬件。土地调查成果数据不仅要包含调查成果矢量数据库，也应包含以数字正射影像图为背景的栅格数据库，两库合一，不仅可以检核外业调查成果，也有利于数据管理及年度变更。 四、航测技术进行土地调查作业的优点 1、图斑界线位置准确，即定位精度高 在立体模型下（不是正射影像图） ，大部分的图斑（地类）都能观测到其边界线的位置，利用航测成图软件采集的图斑界线，其精度可达到图上 0.5mm，这相对于采用卫片资料外业手工描绘图斑界线而言，其精度可提高近 1 倍。这样就使得土地面积计算和汇总工作的准确度提高了一个档次。 2、外业调绘工作效率高，劳动强度低 由于在内业立体下已经测绘了大部分的图斑界线和线状地物（

15、约 80%以上） ，并清楚地标绘在调绘底图上，对明显的无疑义的地类还标注了地类代码，甚至对明显的线状地物还量测了宽度，这就使得外业调绘工作变得比较简单和快捷，其工作重点是查清（或核实）每个图斑的地类性质。这与采用卫片资料作为外业调绘底图的作业模式比较，无疑极大地提高了作业效率。此外，由于采用了航测成图技术，使得原来需要在野外现场完成的图斑地类界线标绘工作变成了内业工作，从而使外业调绘人员的劳动强度大大减轻，这也是工作效率提高的因素之一。 3、适用性强 随着土地管理工作的进一步数字化和规范化，对土地调查资料的现势性和准确性要求将进一步提高。这样原来一直沿用的 1：1 万比例尺工作底图已难以适用，

16、需要将调绘工作底图的比例尺适当放大（全国许多地方已采用 1：5000 或 1：2000 比例尺工作底图） 。目前的卫片资料因受到诸多技术因素的限制，难以制作出更大比例尺的影像图。而航空摄影测量则可以根据成图比例尺的要求，通过调整航摄比例尺（航高）来获得所需的影像资料，从而能够更好的适应土地利用现状调查工作的需要。五结语 新的航空航天遥感测量技术为土地资源调查及国土资源管理带来了新的数据源，给日常土地变更带来新的技术手段，国土资源管理也从传统的图件管理向计算机化的数据库管理和可视化管理发展。本文在总结实践研究结果的基础上认为，利用航空测量技术进行土地调查，可以大大减少外业调绘的工作强度，综合利用航空数码影像的多光谱性及高分辨率的特点，可以方便地获取土地利用的最新数据；也可以借助新的航空数码影像进行实时的土地变更，获得现势性更为准确的土地利用现状调查资料，准确反映各类土地的实际变化情况。 参考文献 1张定祥等基于高光谱和高分辨率影像的土地利用数据库更新研究农业工程学报，2004，20(6) 2杨冀红等应用航天遥感技术辅助更新土地利用基础图件方法研究中国土地科学，2001 3金莉等数码航摄的影像特点及处理要求测绘技术装备2006，8