摘 要: 本文作者集合實際工作經驗，深入分析介紹了未來城市航空攝影測量的發展趨勢，供同行參考。本文選自：《航天制造技術》是由中華人民共和國新聞出版總署、正式批準公開發行的優秀期刊。自創刊以來，以新觀點、新方法、新材料為主題，堅持"期期精彩、篇篇可讀"的理念。航天制造技術內容詳實、觀點新穎、文章可讀性強、信息量大，眾多的欄目設置，航天制造技術公認譽為具有業內影響力的雜志之一。航天制造技術并獲中國優秀期刊獎，現中國期刊網數據庫全文收錄期刊。
關鍵詞: 城市,航空攝影測量,發展趨勢
回顧過去, 城市航測走過了艱難曲折的歷程, 我們為所取得斐然業績的今天而自豪, 隨著科學技術的快速發展, 城市航測經歷了從模擬測繪時代向數字測繪時代的跨越, 正積極朝向信息化測繪時代邁進。由于發展應用的拓展和延伸, 城市航測與RS ,GIS,GPS 集成技術更趨緊密,而成為地球空間信息技術的組成部分, 隨著計算機技術和互聯通信技術的發展, 地球空間信息技術的下一個發展目標是空間信息網格技術, 實現這一目標任重道遠, 城市航空攝影測量者將面臨著前所未有的機遇和挑戰。
自 20 世紀 80 年代初起,北京、上海、沈陽、武漢等十幾個城市陸續開展了航空攝影測量技術測制城市大比例尺地形圖的生產應用, 隨著生產發展的需要, 各城市測繪單位先后組建了航測機構開展航空攝影測量業務,自 CJJ8-85《城市測量規范》頒布實施后, 大比例尺航測成圖技術的應用在國內各城市測繪單位快速的得到推廣應用。上世紀 6 0 年代末攝影測量技術在國際上開始由“模擬到解析”的過渡, 我國城市測繪系統的航空攝影測量也在上世紀 80 年代初到 9 0 年代基本實現了這一過渡, 在城市建設和城市規劃管理及城市重大設施的設計與建設中起到了積極作用。自 1983 年 5 月在江蘇省鎮江召開了由國家城市勘測主管部門主持的“城市航空攝影測量經驗交流會”至今, 我國城市航空攝影測量的發展走過了不平凡的歷程,回顧城市航空攝影測量的發展進程, 展望未來城市航測的發展趨勢, 對謀劃、布局今后城市航測的發展, 探索其發展規律, 以新的思路和對策迎接新時代的挑戰具有重要的意義。
1.大比例尺航測成圖成為城市基本地形圖成圖的主要方式
城市大比例尺地形圖精度要求高, 長期以來主要通過平板儀、經緯儀配合小平板儀的作業方法來實現的。這種方法勞動強度大, 成圖周期長, 成本高, 因而難以適應城市建設發展與城市規劃、管理的需要。采用航測法實施大范圍的大比例尺的成圖需要一、二級精密立體測圖儀方能保證精度, 在上世紀 8 0 年代初這類儀器往往需要進口, 而且價格昂貴, 有的甚至需要申請國家外匯額度進行配置。而當時我國城市測繪經費的來源是在城市維護費和規劃業務費中安排一定數量的城市勘測基礎業務費用, 高昂的儀器購置費用一般城市難以解決, 大多數城市航測成圖設備僅有1818 立體坐標量測儀、國產 HJ - 24 或 Hi- 3 糾正儀、PC - 1500 計算機、單投影儀等, 如何使這些設備在城市大比例尺航測成圖的生產中形成良好的效益是當時魚待解決的問題。從我國大多數城市處于地勢平坦(間有小丘陵) 的地理環境方面出發, 經過反復研究試驗, 航測綜合法成圖得到大家的認同和普遍的應用, 航測綜合法是攝影測量與平板儀測量相結合的一種方法,它可以使內、外業分工流水作業, 人力資源得到充分的應用。
城鄉建設環境保護部在杭州市就城市大比例尺航測成圖及其設備配套問題, 邀請部分省、市、自治區的有關專家和工程技術人員參加的技術論證會。參會人員從理論與實踐、質量與速度、經濟與效益等不同角度將城市大比例尺航測成圖法與常規平板儀、經緯儀配合小平板儀作業方法進行了比較一致認為: 城市大比例尺航測成圖是城市基本地形圖測繪的
主要手段。為了加快城市大比例尺地形圖的成圖和更新, 與會專家認為根據航測綜合法的基本原理而形成的“解析綜合法”、“數字解析法”、“樁點透刻法”等 3 種方法符合當時國情和城市測繪部門的現實條件, 是一種行之有效的方法。
2.大比例尺航測計算機輔助成圖技術的廣泛應用
航測機助成圖技術是城市航空攝影測量從模擬經解析向數字化方向發展的重要階段。2 0 世紀初奧地利維也納軍事地理研究所制成了“自動立體測圖儀”, 到上世紀60 至 7 0 年代, 這種類型的儀器發展到了頂峰。由于這些儀器均采用光學投影器、機械投影器或光學——機械投影器“模擬”攝影過程, 用它們交會被攝物體的空間位置, 所以稱其為“模擬攝影測量儀器”, 因而這一發展時期也被稱為“模擬攝影測量時代”。在模擬攝影測量的漫長發展階段中,攝影測量科技的發展可以說基本上圍繞著十分昂貴的精密立體測圖儀進行的, 所以我國城市測繪部門擁有立體測圖儀的數量是十分有限的。20 世紀 80 年代至 90 年代城市規劃、建設和土地管理及其各相關專業由于采用 CAD 技術而需要數字化地圖。由于模擬測圖儀測繪的地形圖都是線劃產品, 用于建立地理信息基礎庫時, 還需要將地形圖數字化, 增加了工作量。在這樣的背景下如果仍用精測儀單純生產線劃地形圖已不符合實際發展需要了, 所以在這個時期城市各測繪部門都對已有的模擬儀器進行技術改造, 增加計算機與接口設備, 用計算機輔助測圖, 提高測圖效率, 并使產品具有線劃與數字兩種形式, 可以直接進入地理信息庫而形成機助成圖系統, 成為當時城市航空攝影測量的主要技術手段。
3.數字攝影測量——城市航測的現代化
城市測繪部門隨著數字化測圖技術內、外業一體化的實現、基礎地理信息系統的建立, 數字攝影測量成為基礎地理信息獲取和快速更新的重要數據。數字攝影測量系統除了勝任解析測圖儀的一切功能外, 還具有諸如圖像識別、影像的比較分析、任意方式的糾正和數據庫管理等功能,以測繪常規地形圖為主的城市航測成圖將全面轉向以實現 GIS 數據庫的自動建立和更新。由于有了良好的經濟支撐, 當前國內一些大、中城市測繪部門在配置上述兩類型數字攝影測量系統的同時購置高精度影像掃描儀及圖形輸出設備, 從而形成了較為完善的城市大比例尺航測數字產品的生產規模和能力。
4.城市航空攝影測量的展望
利用高分辨率 CCD 相機所攝傾斜影像, 根據建筑物的幾何條件與約束條件, 按照透視變換原理直接獲取等主距的平行影像進而獲取建筑物立面影像的方法, 隨后依最少的地面控制, 將平行影像放大到給定比例尺的數字城市中, 這種方法可大大加快車載系統大比例尺建筑物立面影像的獲取過程, 不受建筑物高低的影響, 可用于機載、固定和人工作業多種測量模式, 解決了航空攝影測量的“盲區”, 將成為數字城市建設的核心技術之一。
近期國內外已將數碼航空攝影技術推向實用化階段, 在我國一些城市也已進行了數碼航空攝影的實踐, 該技術徹底拋開了常規航攝作業中對底片沖洗等十分繁冗的工作, 省去了膠片沖洗、影像掃描等專用設備及相應工序, 可將影像數據直接在計算機中進行后處理, 使航測作業從攝影、測量到最終成圖全過程的數字化, 隨著研究、實踐進程的不斷深化, 該技術會不斷成熟、完善,應引起城市航測界的高度關注。
當前商業化的高分辨率遙感影像諸如IKONOS, EROS, QuickBird 等已出現好幾年, 由于它們具有強大的幾何量測能力,已在中、小比例尺地形圖中得到充分應用。我國也自主研發了較高分辨率的遙感衛星, 并獲取了大量的對地觀測影像。未來還有發射更高分辨率衛星計劃, 所獲取的高分辨率衛星影像將擁有巨大的應用市場, 為此, 城市測繪部門應予以密切的關注, 使其完全依賴航空攝影生產地形圖的手段得到根本性的改變。
5.結語
數字航空攝影測量技術正在逐步取代傳統方法,在此重大革新的關口,筆者基于多年工作經驗,結合大量相關文獻,對城市航空攝影測量的發展趨勢進行了詳細的分析和探討,對未來的發展提出了一定的展望。
參考文獻：
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