近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)研究.pdf

1、航空攝影測量已進(jìn)入到數(shù)字?jǐn)z影測量階段，并且已經(jīng)成為獲取空間和屬性數(shù)據(jù)的重要手段。但是，在現(xiàn)行主流航空攝影測量流程中作為連接影像采集和影像處理的介質(zhì)一像片卻是模擬的膠片影像。模擬影像帶來的一系列問題和數(shù)碼相機(jī)飛速發(fā)展，促進(jìn)了航空攝影測量向全數(shù)字航空攝影測量發(fā)展。采用數(shù)碼航空攝影技術(shù)，進(jìn)行無模擬數(shù)據(jù)的全數(shù)字?jǐn)z影測量將有望在影像精度、作業(yè)效率、作業(yè)流程、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等方面取得突破性的進(jìn)展。其中，數(shù)碼航空相機(jī)和近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)是發(fā)

2、展全數(shù)字?jǐn)z影測量的核心。 本文首先闡述了SWDC數(shù)碼航空相機(jī)設(shè)計(jì)方案、主要技術(shù)指標(biāo)及其改進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，通過與國外數(shù)碼航空相機(jī)的對比，得出SWDC在視場角、基高比、高程精度、體積重量比等關(guān)鍵指標(biāo)上都優(yōu)于國外數(shù)碼航空相機(jī)的結(jié)論。以SWDC,為基礎(chǔ)的近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)采用了自主研發(fā)的飛行管理控制系統(tǒng)，覆蓋了航線設(shè)計(jì)、空中導(dǎo)航、旋向控制、曝光驅(qū)動、飛行記錄等整套流程，提出的智能定點(diǎn)曝光技術(shù)滿足空中精確作業(yè)的要求。SWDC系列數(shù)

3、碼航空相機(jī)及近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)作業(yè)結(jié)果表明其能夠滿足1∶500到1∶10000比例尺成圖航空攝影的要求，其高程精度顯著高于國外數(shù)碼航空相機(jī)的作業(yè)結(jié)果，克服了國外相機(jī)只能進(jìn)行平面制圖和制作DOM的弊病，能生產(chǎn)4D產(chǎn)品。本文最后利用PPP技術(shù)進(jìn)行數(shù)碼航空攝影測量和稀疏控制點(diǎn)布設(shè)方案的作業(yè)試驗(yàn)，其結(jié)果表明PPP能夠達(dá)到與差分GPS相當(dāng)精度的空三結(jié)果，同時證明了16種常見的稀疏控制點(diǎn)布設(shè)方案能夠滿足各種大中比例尺成圖的要求，為近地輕型

4、數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)作業(yè)時控制點(diǎn)的布設(shè)提供了指導(dǎo)。本文分為六章：第一章：緒論，本章首先對攝影測量現(xiàn)狀和急需解決的問題進(jìn)行深入探討，并就數(shù)碼航空相機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)碼航空相機(jī)對推進(jìn)我國數(shù)碼航空相機(jī)及近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)的深入和廣泛應(yīng)用的意義展開詳細(xì)的論述。在此基礎(chǔ)上，提出了本文的研究內(nèi)容、研究思路，并確定了論文的基本框架。 第二章SWDC系列相機(jī)設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)：本章在具體分析了數(shù)碼航空相機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀和作業(yè)技

5、術(shù)難題的基礎(chǔ)上，提出數(shù)碼航空相機(jī)在體積重量比、攝影旁向視場角、像元角、基高比、內(nèi)部重疊度、影像像幅形狀等多個方面需要進(jìn)行改進(jìn)和提高。針對以上問題，在吸收各種航空相機(jī)成敗經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了SWDC設(shè)計(jì)方案和對多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)改進(jìn)的技術(shù)方案。本章主要從SWDC設(shè)計(jì)原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)、SWDC各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)、SWDC組成結(jié)構(gòu)與工作原理、SWDC數(shù)碼航空相機(jī)校正和SWDC硬件穩(wěn)定性等方面展開論述。 第三章SWDC飛行控制技術(shù)：飛行控制管理子

6、系統(tǒng)是近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)的核心組成部分，將直接影響數(shù)碼航空相機(jī)及近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)作業(yè)成敗、作業(yè)效率和作業(yè)精度。本章詳細(xì)的論述了SWDC數(shù)碼航空相機(jī)飛行控制的整套技術(shù)方案和流程，主要包括航線設(shè)計(jì)、中心控制計(jì)算機(jī)、旋向控制、中心控制平臺與智能曝光技術(shù)、空中作業(yè)精確控制等內(nèi)容。 第四章SWDC數(shù)字影象前處理：數(shù)字航空相機(jī)獲取數(shù)字影像與傳統(tǒng)光學(xué)相機(jī)在影像構(gòu)成、投影方式等方面存在巨大的差異，為使數(shù)碼航空相機(jī)采集的數(shù)碼

7、航空影像能夠?yàn)楝F(xiàn)行的數(shù)字?jǐn)z影測量工作站所用，必須進(jìn)行數(shù)字影像前處理。本章從數(shù)字影像處理系統(tǒng)發(fā)展概況、SWDC影像勻光勻色、SWDC虛擬影像生成和全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的技術(shù)展望等多個方面張開了論述，詳細(xì)地闡述了SWDC影像勻光勻色和SWDC虛擬影像生成的基本原理與技術(shù)流程，并對未來全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站技術(shù)方案展開了論述。 第五章數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)作業(yè)與精度分析：數(shù)碼航空相機(jī)及近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)所有的設(shè)計(jì)方案和技術(shù)流程都

8、必須通過野外作業(yè)來檢驗(yàn)，其作業(yè)穩(wěn)定性、作業(yè)效率和作業(yè)精度將直接決定SWDC系列數(shù)碼航空相機(jī)研制是否成功。本章詳細(xì)論述了SWDC-1、SWDC-2、SWDC-4 基于各個飛行平臺進(jìn)行大中比例尺成圖的航空攝影測量作業(yè)(1∶500，1∶1000，1∶2000，1∶5000，1∶10000)過程及結(jié)果，對其精度進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了SWDC方案設(shè)計(jì)和技術(shù)流程的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明數(shù)碼航空相機(jī)及近地輕型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)對比國外系統(tǒng)在多個技術(shù)指標(biāo)

9、上取得了突破，具有更大的適應(yīng)性，完全滿足我國大中比例尺成圖作業(yè)的各種精度要求。 第六章PPP在數(shù)碼航空攝影中的應(yīng)用與控制點(diǎn)布設(shè)：本章簡要說明PPP技術(shù)原理和在數(shù)碼航空攝影測量中的應(yīng)用方法，通過對比分析PPP技術(shù)和載波相位差分GPS技術(shù)在四川宜賓和八達(dá)嶺實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指出PPP技術(shù)完全可以進(jìn)行獨(dú)立的數(shù)碼航空攝影測量的事后解算。通過對八種稀疏控制點(diǎn)布設(shè)方案的精度分析，得出可以在不同攝影區(qū)域采取不同的稀疏控制點(diǎn)布設(shè)，提高數(shù)碼航空攝影測量效