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关键词:数据处理;影像扫描;航测遥感;空间数据
中图分类号: C37 文献标识码: A
1、基础产品模式
1.1基本产品
目前,基础地理空间数据产品主要有四种基本模式:数字高程模型(DEM) 、数字线划图(DLG)、数字正射影像图(DOM)、数字栅格地图(DRG),简称为“4D”。
(1) 数字高程模型,简称为DEM。
是在高斯投影平面上规则或不规则格网点的平面坐标(x,Y)及其高程(z)的数据集。为控制地表形态,可配套提供离散高程点数据。
(2) 数字线划图,简称为DLG。
此产品可以满足各种空间分析的需求,可以与其他信息叠加从而进行空间分析和决策,是地形图上基础要素信息的矢量格式数据集,其中保存着要素的空间关系和相关的属性信息。
(3) 数字正射影像图,简称为DOM。
DOM的特点是:信息丰富、精度高准、直观真实。是利用数字高程模型对扫描处理后的数字化的肮空像片或遥感影像,逐像元进行辐射纠正、微分纠正和镶嵌,按标准分幅的地形图范围进行裁切生成的影像数据,带有公里格网和内、外图廓整饰和注记的影像平面图,他同时具有影像的特征和地图的几何精度。可作为背景控制信息、评价其它数据的精度、现势性和完整性,从中可提取自然资源和社会经济发展信息或派生出新的信息,可用于地形图的更新。
(4)数字栅格地图,简称为DRG。
此产品可用于DLG数据的采集,然后分析、评价和更新,也可与其他产品数据叠加使用,进而提取、更新地图数据和派生出新的信息。是以栅格数据格式存储和表示的地图图形数据文件。在内容、几何精度、规格和色彩等方面与地形图图形基本保持一致,
1.2复合产品
(1)数字影像地形图。
此产品具有精度高、信息丰富、直观真实的特点,并且还具有数据保存着要素的空间关系和相关的属性信息的特点,可以为各种用户提供地形信息和最新空间实体信息,满足不同用户的需要。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字、线划图而产生的复合数字地图产品。
(2)数字影像地面模型。
此方法最终显示为三维地表景观,具有立体突出显示地表的起伏形态的特点。可为用户提供直观地表三维景观,可用于工程规划和优化设计。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的数字高程模型数据而产生的复合数字模型产品。
(3)数字影像专题图。
此产品具有正射影像的基本特征,并且还能突出表达各种不同专题地图信息,从而可以为各种用户提供直观信息和与之相关的丰富的背景信息,满足各专业部门对专题图的需要。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础,叠加相关的专题矢量数据而产生的复合数字地图产品。同时
1.3空间数据特点
航测遥感内业数据处理关键技术的基本特点主要是从数据格式和基本内容两方面体现出来的。
1.3.1数据格式
基础地理空间数据的数据格式主要为矢量和栅格两种。这两种数据格式具有不同的特点,相应的矢量数据和栅格数据所体现的特点不同。其中,矢量数据能全面的描述地理目标,将数据以矢量的形式体现出来,数据结构将更加严谨,数据量减少,数据完整性增强,便于数据形成拓扑关系,矢量数据所表达的信息更加准确,对基础地理空间的分析和决策起到很大的帮助。
1.3.2基本内容
基础地理空间数据生产是一个比较复杂的过程,其基础地理空间数据采集时间、产品周期决定于数据格式的。矢量数据的采集是以大地为对象,确定平面控制点、重力点、高程控制点等,进行一一的测量,准确的记录数据,记录基础地理空间数据采集时间。
2航测遥感内业数据处理关键技术的分析
航空遥感内业数据处理关键技术的应用,有效的处理了空间数据,促使空间数据能够准确的表达信息,为空间分析和决策提供依据。数据处理关键技术主要应用于整个处理流程中。
2.1资料准备
因为此项数据处理关键技术的分析是以航空为主。首要的工作就是准备航空相关资料,如航空拍摄的底片、相关的地形图、高程控制点、航摄验收报告等等。结合这些资料对航摄效果、控制点的质量等方面进行分析,为有效的进行下一步工作作出努力。
2.2影像扫描
影像扫描是采集数据前不可缺少的一个重要条件,通过影像扫描来获得高质量的航空影像。在进行影像扫描过程中色度、清晰度、色差等都会影响影像扫描的分辨率。一旦影像扫描的分辨率降低了,运用基础地理空间数据模式所获得的空间数据精确性、完整性、都会受到影响。
2.3定向建模
基础地理空间数据模式有数字线划图、数字正影像图、数字栅格地图、数字高程模型四种。选择最为适合的一种或几种模式对影像进行处理,才能够获得相对准确的空间数据。可以说,定向建模也是一个非常关键的环节。例如,应用JX4技术进行定向建模的方法是首先进行人工内定向,由专业的工作人员应用计算机将空三时方片位置调整成与扫描时的方片位置相同,尽量减少残差,提高量测的准确度。其次是进行自动内定向,在建立像对之后,采集某个模板后,选定模板,利用JX4的自动内定向功能完成内定向。最后是进行相对定向处理,其结果就是定向模型。
2.4数据采集
数据采集是全数字测量法空间数据生产中最关键的部分。具体的数据采集内容为:
其一是进行立体测判采集。以中心点为标准,从中心点出发,在中心线上采集重要的要素,按照要素的密度遵守几何形状不失真的原则,构成密度曲线,结合数字高程模型,采集数据。例如,应用JX4技术进行数据采集,是应用JX4技术所构建定向模型,进行绝对定向处理,在此过程中找到控制点的自动定义工作区,由专业的工作人员设置工作区,应用原始影像进行测量,将测量结果打印出来,得到控制点的缩略图,结合此缩略图和JX4技术进行外方位元素安置定向,输出定向点的坐标和系数,构成要素密度曲线,结合定向模型,采集数据。
其二是将所采集的数据进行分层,对于其中矢量数据应用数据处理技术,提高矢量数据的准确性、精确度、实用性,保证矢量数据属项性、属性值正确,进而得到数字高程图形数据。
其三是将数字高程模型数据和数字正影像图数据进行单模型拼接。对拼接完成的数据进行检查,保证数据拼接完整。对于拼接数据不符合要求的数据进行重新采集、修改,使数据符合要求,在此基础上进行数据拼接,获得标准的以幅为单位的数据。
2.5数据制作
对以幅为单位的数据进行制作是按照航空的实际需求应用计算机进行具体的制作,从而为航空提供所需信息。
3结束语
全数字摄影测量是一种非常专业的、科学的测试方式。应用此种测试方式进行航测需要对空间数据有一定的了解,明确空间数据及其特点,依照全数字控制空间数据生产流程进行航测。在此流程中所应用的关键技术是完成航测的关键。笔者在文中对航测遥感内业数据处理关键技术进行了分析和探讨,确定全数字控制空间数据生产流程中影像扫描、定向建模、数据采集这三部分相对比较关键,采用最佳的数据处理关键技术尤为重要。
参考文献
[1]于秀竹.航空摄影测量数据产品生产流程研究[J].科技创新导报,2011(13).
关键词:道路与铁道工程;GPS;航测遥感;GIS
一、勘测设计阶段3S技术已经得到广泛应用
(一)全球卫星导航定位系统的应用
全球卫星导航定位系统GNSS是指利用人造地球卫星进行导航或定位的技术系统。目前国际上全球卫星导航定位系统主要包括美国的GPS,俄国的GLONASS,欧盟的GALILEO等,我国也自主研制了“北斗”卫星导航广域增强系统。其中,GPS是目前应用最广泛的全球卫星导航定位系统,其技术的最新进展代表了全球卫星导航定位系统的主要发展方向[。
1.航测遥感技术的应用
利用航测遥感技术测绘大规模大比例尺(以1:2000比例尺为主)地形图,建立数字地形模型,已经成为新线铁路勘测设计的基础数据;遥感工程地质和水文地质综合信息填图已成为绕避地质灾害、确定铁路线路走向不可缺少的控制性因素。航测遥感技术取代了繁重落后的地面测图工作,改变了铁路勘测设计的程序,引起了铁路勘测设计发生了革命性飞跃,成倍地提高了铁路勘测的速度,大大缩短了勘测的周期,提高了铁路勘测设计的质量。
2.地理信息系统的应用
地理信息系统(GIS)是在计算机软件和硬件支持下,把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析应用的技术系统,在铁路和公路工程的勘测设计中正得到愈来愈多地应用。将GIS用于铁路和公路工程建设可以保持各种数据的统一、规范,便于提高工程建设的效率,GIS和RS结合,可以获得三维地理信息的遥感图像信息,并利用其进行纵横断面分析、坡度分析等工作,从而实现三维铁路和公路工程设计、桥梁设计、景观设计等。
二、施工阶段主要以GPS的应用为主
(一)采用静态GPS建立高精度平面工程控制网
在桥梁和隧道工程中,目前最为广泛的是应用GPS技术进行控制测量。杭州湾跨海大桥是当前世界第一长跨海大桥,跨海段长达31.5km,海上无任何自然岛屿,其平面控制采用静态GPS按B级精度的要求施测;乌稍岭隧道全长20km,是我国目前最长的铁路隧道,其洞外控制也采用GPS技术,现在该隧道已经全线贯通交付使用。这些大型工程的建设都说明,利用GPS技术进行大型工程的控制测量,不仅可以满足工程建设的精度需要,而且能够加快工程建设的进度。
(二)通过GPS高程拟合建立高程控制网
目前,GPS高程测量精度较低,主要原因是无法准确获取各点的大地高和高程异常值。较常用的计算高程异常方法是:利用测区里的若干个已知水准点,采用解析内插、曲面拟合等方法确定测区的似大地水准面,进而求出各点的高程异常。数座特大型桥梁工程测量的试验分析表明:在小范围的桥梁工程区域内,当地形较为平坦时,利用2~3h的GPS静态观测成果,经过拟合计算,可获得二等精度的高程成果;而利用1~2h的观测资料,可获得三、四等精度的高程拟合成果[9]。
(三)利用GPS-RTK技术进行工程放样
GPS技术在施工阶段的应用除了建立施工控制网外,近年来随着RTK技术的不断完善,在工程放样中也同样得到了广泛应用,从而大大降低了放样的计算工作量和外业观测强度,提高了作业效率。
在铁路、公路、桥梁、港口工程施工中,利用RTK技术直接放样点位已经被成功应用于定线放样、纵横断面测量、地形图测绘以及工程变形监控中。在杭州湾大桥、东海大桥和苏通大桥的施工中,施工单位采用RTK技术进行宽海域的桩基施工三维定位测量,不仅解决了超长距离施工定位的难题,而且提高了测量定位的精度,通过专门研制的海上GPS打桩定位系统,还可以实现测量定位的自动化,大大缩短施工工期。
(四)GIS在工程施工管理中得到初步应用
GPS在道路与铁道工程测量中的应用已很普遍,而遥感技术和GIS技术在施工阶段应用较少,但也有成功应用的实验。例如,以深圳地铁变形监测数据和各种图面资料作为信息源,利用GIS软件及二次开发工具,开发了基于GIS的地铁变形监测管理分析系统,并应用于地铁施工监测,取得了良好的效果。
三、运营管理阶段3S技术开始得到应用
(一)GPS技术在变形监测中正得到广泛的应用
大型工程结构的变形监测,一直是道路与铁道工程运营管理阶段的重要课题,目前,利用GPS技术正在成为变形监测的重要技术手段。例如,虎门大桥GPS(RTK)实时位移监测系统,能够实时监测整桥3个方同的x,y,z位移和大桥的扭转角,并能对各点的数据进行记录回放[11]。GPS监测大桥位移的实时性和高采样率的数据为大桥的状态分析提供了方便的条件,也为大桥的管理部门的决策提供了依据,使大桥的安全得到了保障。
(二)遥感技术开始得到深入认识并开展应用
目前我国已经利用航测遥感技术完成了大量的既有铁路复测和地质病害调查工作,对成昆、宝天、宝成等10余条地形地质条件复杂,路基、地质病害较严重的既有铁路重点区段和重要工程进行了遥感地质病害调查,从而为铁路工务管理提供了及时有力的信息保障。
(三)GIS在铁路公路的养护管理中正在起到越来越大的作用
近十年来,铁路部门先后完成了哈尔滨等多个铁路局20 000多公里既有铁路复测和数字地形图测绘工作,建立了先进的工务综合管理信息系统,由铁道部电子计算技术中心研制的基于GIS的铁路工务管理信息系统,包含了铁路设备管理,管界图、综合图、速度图、大桥略图等17个子系统,涵盖了铁路工务部门的主要业务,目前已在乌鲁木齐、北京等多个铁路局得到推广应用,为工务系统现代化管理奠定了坚实的基础。
参考文献:
[1]宁津生,王正涛.测绘学科发展综述[J].测绘科学,第3l卷(l).
关键词:航测技术;农村地籍调查;像控点
一、航测技术
所谓航测就是利用先进的设备,采用红外线和电磁波等,对特定的地点进行探测。与传统的勘探和测量方式相比,航测遥感技术具有鲜明的特点,(1)不用进行实地的考察,只要利用飞机和卫星等设备,对特定的区域进行扫描,就可以得到相应的数据,而且先进的遥感设备的使用,极大的提高了勘测结果的准确性,尤其是近些年高清拍摄设备的出现,极大的促进了航测遥感技术的发展。(2)由于航测遥感技术的自动化水平很高,只需要少量的技术人员,就可以完成整个地区的勘测,根据实际勘测的需要,输人相应的参数后,飞机和卫星等设备,就可以自行的进行遥感,得到相应的数据后,利用现有的一些应用软件,能够对得到的数据进行分析,以用户想要的形式呈现出来。(3)具备工期优势,地面测量的作业模式依靠人力和设备对地表信息逐点进行野外采集,几乎所有工作量都在野外完成。航测的作业模式依靠航飞获取地表信息,绝大部分工作量在室内完成。对于一般地区400米成图宽度,100公里航测作业工期至少比地面测量少18%,500公里要少35%,1000公里要少39%,对于复杂地区(如山地、林地、经济发达地区等)要少50%甚至更多。(4)可用于建立三维地理环境 航测产品中的正射影像和高程模式是GIS平台建立三维地理环境的必要数据源。对于传统地面测量方法,虽然通过现场选线定桩能够做到中线折点实地避让地物,但由于视野的局限性使所选中线势必会存在局部不合理现象。而三维地理环境配合线划图在管道路由优化的直观性和高效性方面所起到的作用是单纯的地面测量产品无法相比的。
由此可以看出,航测遥感技术的应用,在很大程度上促进了勘测等领域的发展,现在的勘测工作中,大多采用航测遥感技术来完成,根据实际勘测的需要,可以针对性的选择飞机或者卫星等设备,来完成实际的遥感。
二、航测技术在农村地籍调查中的应用
农村地籍调查的目的是为了获取每一宗地的位置、权属、界址线、数量、用途、等级等基本信息,为土地登记提供依据资料。通过农村地籍调查可以较为全面地掌握一个地区的土地类型、数量、分布和利用状况,以及该地区土地在国民经济各部门、在各种经济成分之间的分配情况,从而为建立科学的土地管理体系,为合理利用和保护土地,为制定土地利用规划及有关政策、实现耕地总量动态平衡、调控土地供需、规范土地市场等提供信息保障。
航测技术是现今唯一一种能快速准确地测量出农村变更信息数据的技术。摄影测量技术具有高效率、高精确度、高分辨率、成本低周期短、不受气候和天气变化的影响限制的优点。测绘出来地籍图速度快、数据精确度高、经济效益高,真正实现了地籍测绘的自动化成图的期望。摄影测量分为地面和航空两种:地面摄影测量由于各种建筑的遮挡导致后景很难取景,加大了测量工作者的工作量;航空摄影测量由于无法保证航行过程中是否水平和曝光时无法确定机器所在的具置状态,导致了最终测量的效果达不到预期的要求。
航摄像片影像直观,信息丰富,提供迅速,是当今世界上进行土地调查等常用的先进手段。地籍调查是土地调查的深化,其重点是确定土地界址点的位置。靠近明显地物的界址点,其确定点位的精度基本可以保证。隐蔽的或像片上无法判读的界址点,则需要用地面勘丈的方法补测。由于城市宗地的界址点位置一般位于墙角,在航片上易受房屋阴影的遮挡,而农村宗地的界址点一般位于明显的线状地物,所以农村宗地的界址点位置受地物隐蔽的影响远小于城市,因此,这种摄影与地面测量相接合的方法在农村地籍测绘中具有广阔的应用前景。其具体做法是先进行航摄像片的纠正、判读、调绘与修测,航空摄影像片经过平面与高程联测、控制点加密及纠正后,制成一定比例尺的像片平面图。
由于无人机低空摄影测量获取的影像地面分辨率较高,田间道路、田埂、沟渠等地物清晰可见,易于判读和标记,可以直接作为工作底图进行承包经营权确权权属调查。根据基础工作底图和农户承包地登记基本信息表,进行承包地块权属调查,填写《申请书》、《调查表》,并收集户主的身份证复印件及家庭成员户口簿复印件。根据农户承包地登记基本信息表,入户调查该户户主、共有人、承包地块权属调查,由村干部、调查人、农户进行签字确认。
航空影像应用于土地变更调查中,主要作用是通过对比地籍图,发现变化图斑并对其进行变更。首先为了给外业调绘成果的转绘提供精确的参照系,航空影像需要进行正射纠正、增强、配准、融合、镶嵌、坐标转换、分幅等处理,使之成为对应的地面坐标系统下标准分幅影像。然后利用现有信息化成果,以现势性强、精度高且定位准确的地籍图叠加到DOM上,按照土地分类体系对比同一范围内遥感图像上地块的形状和利用类型,发现变化图斑,并对其进行标记,再到野外进行实地核查进一步确定,最后将室内判读的结果与野外调查的实际情况进行对比分析,全面查清土地的数量、位置、质量、权属和利用情况,建立新的土地利用数据库。
三、航测技术应用于农村地籍调查中的工作要点
(一)航空摄影
数字航测地籍测量精度的高低,主要取决于航片质量和作业质量。因此,用于地籍测量时所摄航片,要求摄影时做到:(1)选用镜头分辨率高、透光力强、畸变差小,底片压平质量好,内方位元素鉴定可靠的航摄仪。(2)严格执行《航空摄影技术规范》要求。(3)要求所摄航片分辨率高、反差适中、相邻航片比例尺变化率稳定。
(二)像控点选择
像控点一般选择明显的地物点,布设密度、选点要求、测量精度需要满足《低空数字航空摄影测量外业规范》要求,且需多布设部分像控点,用于检查无人机低空摄影测量数据的精度。内业空三加密主要输出加密后的影像、DEM数据、记录影像大地坐标和3个角元素的文件、记录自动提取的特征点的大地坐标文件、精确匹配后确定的用于相对定向和空三平差的定向点影像坐标文件、相机文件、空三精度报告以及照片的外方位元素等。
(三)像片外业
地籍测量权属界线调绘,须参照地籍调查表和宗地草图逐一判定界址点点位,在影像不清晰或像片阴影部分,不能准确判定,须绘出地物位置关系图,并标注尺寸,供内业解算用,并按地籍图的要求进行像片整饰、整理相关的地籍调查资料,若有必要,还须在外业进行补测。
(四)内业成图定向点及权属界址点的加密平差
在数字摄影测量工作站上获取同名点的坐标。进行内定向、相对定向、自动匹配计算,修测自动点或人工点坐标,并进行航线或区域网多项式和光束法严密平差计算后,输出高精度的航测加密成果,以便进一步在摄影测量工作站上获取界址点坐标。数字航测法测制地籍图的关键是空三加密。《城镇地籍调查规程》规定界址点对邻近控制点及界址点之间允许的一类误差是100mm,二类误差为150mm,这是数字航测空三加密的作业依据。因此,在加密作业过程中必须注意:(1)选择合适的航摄像片比例尺。(2)保证像控点及加密点的判读转刺精度。(3)权属界址点及像控点的加密须参考外业像控片和地籍调查资料,在数字摄影加密工作站上判读、选刺标明。
参考文献
【关键词】无人机航测 山区水利测绘 遥感技术
目前航天摄影技术体系正在逐渐的走向成熟,尤其是在国家地图测绘过程中有着不可代替的作用,但在比例尺、小区域成图任务时则陷入了一种无能为力的局面。造成这一现象的主要原因就是传统的航空测量的精准度虽然能够满足大比例尺成图,但却无法满足小区域。而无人机航空摄影技术的出现恰好解决了这一问题。
一、无人机的类型
为了促进我国的经济发展及合理的对能源进行分配,为了顺利的完成建立水利工程的目标,就必须要进行水利测绘,受我国地理环境影响,我国水利资源多数都分布在我国的西部地区,而且这些地区多数都处于高山峡谷之中,这给水利测绘带来了巨大的麻烦。在高山地区中河流存在的地形环境恶劣,河流的两端通常都是非常陡的坡,在河谷地带因为高度上的变化也会引起气候的变化,这样会导致周围的环境较为恶劣[1]。在这种环境下使用无人飞机对环境进行航拍,飞机应当具有较强的抗风能力和稳定性。在河谷地区工作人员的视线将会受到一定的限制,因此无人飞机在起飞、降落、飞行等过程应当更加容易被控制,在操作过程中,因为无人飞机控制难度大而造成飞机莫名失踪的案例屡见不鲜。固定翼无人机是一种适合山区水利测绘的飞机,如图1所示。
图1固定翼无人机
固定翼无人机的起降和起飞主要通过动力系统和机翼的滑行完成,同时固定翼无人机也具有较强的抗风能力。固定翼无人飞机的种类较多,在搭载遥感传感器上不会存在问题,同时在起飞放上也具有滑行、车载、弹射等起飞方式,在降落上具有撞网、滑行和伞降等降落方式,同时还具有载荷大、速度快、成效高等优势,主要适用于1:1000或1:2000的航拍[2]。
二、遥感传感器
针对遥感器的选择应当由不同的遥感任务而定,常用的机载遥感设备有光学相机、红外扫描仪、磁测仪、雷达等。通常情况下在测绘中使用的遥感设备应当具有体积小、精度高、数字化等特点。目前在无人机中最常用的是扫描仪(或小型数字相机)作为机载遥感设备,目前测量相机主要分为专业量测相机和非量测相机两种,现在我国的多数无人飞机通常使用的都是非量测相机,因为同专业的量测相机相比,非量测相机具有畸变差大、像幅小等问题,因此在使用前应当对相机进行详细的校正。在对非量测相机进行校验时应当从以下几个方面入手:测定主距位置、主点和光学畸变系数。
在水利测区1:2000的比例尺成图要求下,航摄地面采样距离(GroundSalnpleDIStanCe)通常情况下应当在16到21厘米之间。传统的比例时已经无法准确的反应数据相机的成图能力、对摄影测量来说,只有同GSD相同的影像,才具有对地面物体目标的判断能力。例如,
在同一台高度的无人航测飞机上上放置两台焦距相同的数字相机,虽然它们的比例尺度相同,但受像元尺寸不同的影响,也将会造成影响到GSD,从而导致差异的存在,通常情况下影像GSD同成图比例尺间是一种稳定的对应关系。
三、数据处理
在航测成图过程中要求航片旁向重叠度(25%-35%)与航向重叠度(55%-65%)。像片旋角应当小于6度,像片倾角应当小于2度。航线弯曲度应当小于3%。
无人机遥感系统多使用扫描仪(或小型数字相机)作为机载遥感设备同传统航片比较,具有数量多。像幅小等特点,因此应当针对遥感影像具有的特点及相机在拍摄过程中的几何模型和姿态数据对图像进行校正,目前来看应当通过计算机技术开发出相应的软件进行交互式处理。同时还应当开发影像快速识别和快速拼接软件,实现对飞行质量。影像质量的快速处理和快速检查,从而满足整套系统在应用中的快速性。航测模块是水利测绘中最重要的模块之一,它会直接影响对航测进度以及质量产生影响。下面我们就DPGrid低空处理系统为例进行论述。如图2所示。
图2 DPGrid低空处理系统工作流程
在工程管理模块中主要包含三部分,分别是:航带设置、参数设置、影响预处理。在参数设置中应当包括工程参数设置、测区工程的建立、参数控制、相机参数,通常情况下将.cmr文件进行直接导入即可。在航带设置过程中依据影像对航带进行排列即可,影像预处理主要指的是对原始影像进行旋转、改正其主点、快速视图和金字塔影响的合理处理。
自动空三软件是自动控模块中的重点内容,在自动控模块中主要包含了智能挑点、匹配、成果输出等过程。智能挑点是DPGrid处理软件同市面上其它软件相比的一个重要优势,通过航带间对应的影像点进行传递,并利用影响构件对存在的误差配点进行合理剔除。最后利用人工对交互是编辑部分进行干预对具有错误的像控点进行剔除,有效的对空三精度进行了提高。
虽然无人机内业务流程成同传统的摄影数据处理流程具有很多类似点。但因为无人机影像分辨率高其单幅覆盖的范围较小,所以在对像控点上要比传统的影像测量要求更高。因为对无人机的像控点要求更高,所以在布设密度上也应该更加的密集。通常情况下,应当采用全野外,利用平高网法进行布点,同时应当确保每条航带间都具有连接像控点。在这里需要特殊注意的是同传统布设机像控点法有所不同,无人机控点布设需要工作人员在航片上刺出合理的控像点。在无人机起飞前应当有工作人员预先铺设点,并且要做好相应的标志,在让无人机进行起飞,这样布设起来更加简单。
结束语:
无人飞机重量轻、体积小等特点,因此在飞行过程中及容易被风干扰,在飞性过程中,其实际飞行路线以及飞行的姿态都会受到自然天气的影响而发生变化,特别是在一些高山地区,因为云层高度会有所下降,因此导致了飞机将会在云上飞行,这就严重的影响了航片的质量。因为山区地形复杂,所以在控制点的布设上往往存在较大的难度,部分地区无法铺设控制点,从而导致测绘出的结果同实际将会有所差别。无人机航测技术目前还是一个新领域,工作人员对设备、技术等方面的掌握还不是十分的成熟,因此在今后的发展中需要工作人员的不断努力,扬长避短,促进发展。
参考文献:
[关键词]航测成图 卫星影像 立体像对 测图
[中图分类号] P236 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-11-85-1
0引言
随着科学技术的不断进步,空间技术的日益成熟,在商业领域将会出现更高的空间分辨率、光谱,以及更多的时相的卫星影像。这样发展下去,那在将来的测图应用领域里,航空影像是否可能会被时下应用率不断提高的高分辨率的卫星影像技术淘汰呢?本文拟以航测成图与卫星影像测图的当前现状为主体,从测图原理极其应用的利与弊分析来对两者进行比较,以便回答这个问题。
1当前航测成图以及卫星影像测图的发展现状
1.1航测成图之现状
随着信息技术的不断发展,许多新技术不断融入到了航测成图中,使航测成图这一技术有了显著的发展。并且在应用过程中降低了使用的成本,提高了工作效率。举例来说:(1)在航测成图中应用航空数码照相机,不但可使绘测工作者获取数字影像,还可以取得珍贵的实时影像资料。以此种方式拍摄出来的航空影像不但提高了摄影质量,而且还缩短了成图时间,大大地增强了地图的现势性。(2)通过应用GPS以及MU技术,野外实测地面控制点的需求被极大地减小了。仅这一项便极大地提高了作业效率,降低了测图所需成本。(3)将航测技术与GPS、数码相机、惯导技术进行整合,不仅成功地克服了传统的航测无法施测某些地形的不足,而且还减小了由于恶劣天气给测图工作带来的影响。
1.2卫星影像测图之现状
早期的卫星影像由于其空间分辨率不高,所以只能应用于将所拍地物分类。直到1986年才由法国发射的SPOT卫星成功地应用于立体测绘,这为卫星影像在测绘领域中的应用带来了极大的影响。随后,如MOMS等一系列的中分辨率的遥感卫星被投入使用,限于分辨率等因素,这些遥感卫星仅能绘制大范围、小比例尺的地形图。目前,随着遥感技术向三多(多星种、多传感器、多分辨率)和三高(高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率)方向发展,高分辨率卫星影像数据越来越丰富,如法国的SPOT影像全色波段分辨率达到2.5米,美国QuickBird影像全色波段分辨率达到0.61米,IKONOS全色波段分辨率达到1米,因此在进行地理信息数据更新中具有显著的优势。卫星遥感影像本身集多传感器、多级分辨率、多谱段和多时相于一身,具有更新周期短、机动性强、抗干扰能力强的特点,为地理信息更新以及地形图的绘制工作提供了大量宝贵的数据,利用卫星遥感影像进行基础地理信息的快速更新,将大大提高地理信息数据更新效率。
2测图的原理分析
航空影像和卫星影像,其立体测图都是通过测量按比例缩小的地面几何模型,来依次绘制出符合规定比例尺的地形图。但是由于两者几何成像的模型不同,使得两者测图原理也不一致。
2.1航测成图原理
航空影像是在中、低空以航空飞机作为拍摄平台,通过航摄仪等仪器进行拍摄。航测成图属于框幅式影像,此种影像具有符合中心投影的几何特性,此种特性使得立体像对单张像片的地面点、投影中心等像点所对应的两条核线一一与之对应,而且所求的地面点便是这两条核线的空间交点。据此可以了解到,航测成图的数学基础是由共线方程构成的,而航测成图的约束条件则是核线约束,地点三维坐标的解是靠通过立体像对中两张像片的内外方位的元素。首先是解析由航摄相机参数提供的单张相片,以获得像片内方位元素和外方位元素,以便确定航摄相机和像片的相关位置、摄影光束和确定摄影光束在摄影的瞬间其空间位置和姿态,而后利用航空像对内在的几何关系以及光成像原理,来进行相对定向,以形成立体模型。再借助于对相片的控制测量,以便确定模型的绝对定向元素,把测量坐标转换到地面测量坐标系,以便使建立的立体模型符合所需比例尺。最后将立体模型进行所需的测绘,便可得到所需地形图。
2.2卫星影像测图原理
较之航空影像,高分辨率遥感卫星主要是采用线阵列CCD传感器,依靠推扫帚式扫描进行成像。CCD传感器可以通过在沿轨方向上依靠前视同后视获取同规立体相对,而获取异轨立体像的获得主要是在穿轨方向上通过将一定角度左右测试的方法。因为卫星影像通过扫帚式扫描进行成像,所以其与航空影像的本质区别在于此种方式成像的每一条扫描线都会有一个与之相对应的投影中心,也可以说它具有“行中心投影”的特点。它的几何关系较之航空影像的几何关系要复杂的多。近些年来学者们提出很多种近似核线的理论,左图是基于投影轨迹法的核线几何关系的表示,以此为例,投影轨迹法中将Q点(地面点)到q点(左像像点)的光线所有的点投影到右像上,将所形成投影的轨迹定义成为q点(该像点)的核曲线,但q点的同名点(q点)却总是位于这一条核线之上。通过利用此种方式便可以使得其与航测成图相似。
3两者的利与弊的分析
因为两者成像原理测图的原理不同,所以在实际的应用过程中,两者各自展现出来一些优点和不足。具体见下表:
在获取航空影像时,由于拍摄高度的影响,航片质量极容易受到大气和地形的影响,所以在拍摄之前,必须进行实地考察,这导致获取的数据的现实性差,并且在一定程度上减缓了地形图的更新速度。由于航测的覆盖面积相对较小,所以当绘制较大区域的地形图时,所需的成本较高,消耗人力较大。反观遥感卫星,不但具有覆盖面积大,而且还能够不受当地气候地形的影响,极大的减小了工作量,降低了工作成本。
4结论
综上所述,通过对绘图技术进行研究,已经掌握了地理信息数据快速更新技术,完善了生产方法,根据航片测图和卫星影像测图两者的优点和缺点及所需地理信息比例尺和测量范围的不同,所以我们对时,合理应用航片测图和卫星影像测图技术,将两者结合有效起来工作,逐步应用到地理信息基础数据库的数据更新中,以便更好地提高工作效率,降低测图成本。
参考文献
关键词:水利信息化,遥感技术,全球定位系统,地理信息系统
0 背景
3S技术是遥感技术(Remote sensing,简称RS)、地理信息系统(Geographic InformationSystem,简称GIS)和全球定位系统(Global PositioningSystem,简称GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术,是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段,是地学研究走向定量化的科学方法之一,也是水利信息数字化的关键技术之一。
水利建设及管理是一个信息密集型行业,一方面,水利部门要向社会提供大量的水利信息,如汛情旱情信息、水质和水量信息、水资源信息和水利工程信息等;另一方面,水利部门也离不开相关行业的信息支持,如气象信息、地理环境信息、社会经济信息等。当今世界信息技术的飞速发展对水利信息的采集、传输、处理、共享方式等都提出了更高的要求,传统的信息采集技术在时间、空间、采集频度和精度方面与水利建设各项工作的整体需求已不相适应,质和量两方面也都难以满足水利信息化的要求,因此,水利建设及管理噩需借助3S技术提升水利建设及管理的效率及效益。
1 GPS技术及其应用
1.1 GPS简介
GPS(Global Positioning System,全球定位系统)是美国从20 世纪70 年代开始研制,历时20年,耗资200 亿美元于1994年全面建成的具有海、陆、空全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。目前,由于GPS 定位技术的不断改进和软、硬件的不断完善,传统上以测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术正逐步被一次性确定三维坐标的高效率、高精度、低费用、易操作的GPS 技术所代替。同时随着GPS 接收机的改进,广域差分技术、载波相位差分技术的发展和美国SA(Selective Availability)技术的解除,GPS技术在水利工程建设、导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域都有了更为广泛的应用。目前水利、铁路、公路、桥梁及隧道等大型工程控制网的实施均采用了GPS 技术,时至今日,GPS定位技术已经基本上淘汰了用常规测角、测距手段建立大地控制网的方法,其良好的精度、可观的经济效益已为水利建设领域所公认。
1.2 GPS的应用
GPS技术在水利建设中的应用范围很广,如GPS可应用于航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段,同时通过加密测试控制点,可应用GPS实时动态定位技术(简称RTK)测绘各种比例尺地形图并用于水利工程的施工放样。而与GPS导航和RTK技术相比,水利工程建设中应用最多的是GPS静态定位技术,GPS静态定位技术广泛应用在精密水利工程测控网布设、城市、矿区和油田地面沉降监测、水库大坝变形监测、同层建筑变形监测、隧道贯通测量等方面,可实现各种水利工程设施的实时监测和控制。随着我国A、B 级GPS 控制网的建立,水利部门基于这些GPS控制网提供的高精度平面和高程三维基准进行水利工程建设,将大大提高水利水电工程设计和施工质量。
2 GIS技术及其应用
2.1 GIS简介
GIS(GeographicalInformation System,地理信息系统)是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。从20 世纪60 年代至今只有短短的四十多年的时间,但已经成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地学空间信息分析的基本手段与工具。GIS其技术优势不光在于它的集地理数据采集、存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程,还在于它的空间分析、预测预报和辅助决策功能。目前,GIS不仅发展成为一门较为成熟的技术科学,而且已经成为一门新兴的产业,在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划、土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用,基于GIS、数据库、内外一体化测图、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息以建立各类专业信息系统,从而实现管理的科学化、标准化、信息化。论文格式。
2.2 GIS的应用
GIS是水利信息存储、管理、分析的有力工具,由于水利信息量大繁杂,既有实时数据又有历史数据同时还包含环境数据、经济数据、矢量数据、栅格数据等等。存储、管理这么庞杂的数据唯有地理信息系统能够胜任,同时借助GIS还可进行水利信息的可视化查询与网上。如在防洪救灾的过程中,可利用GIS进行防洪评估、洪涝灾害风险分析及城市防洪管理等等。而在水资源的管理方面,可利用GIS进行水资源信息的空间与属性双向查询、历史数据管理和实时数据的动态加载、水资源信息的时空统计、多种方式的可视化表达及各类信息的空间分布和动态变化过程模拟、区域水资源的空间分析、主要用水户的分布、区域水资源管理模式区划等等,所有这些应用都为合理利用及管理水资源提供了方便的途径。当然,GIS在水利建设的其他方面也有着广泛的作用,如GIS在水环境及水土保持方面的应用及水利工程建设及管理方面的应用等等。
3 RS技术及其应用
3.1 RS简介
RS(RemoteSensing,遥感)技术由于其具有大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势,因而得到了快速的普及及应用,多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。目前,各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取,为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。一些大中城市已经利用航空遥感进行城市的综合调查,并编制地质、水文、植被、交通、污染、土地利用等专题地图,获取了大量社会与自然环境资料,为城市规划建设及国土资源开发利用提供了宝贵的信息资料。随着遥感数据源向着高光谱分辨率和更高空间分辨率发展,加之遥感相关处理技术的日益成熟,结合GIS 和GPS,必将使RS 技术在工程等领域应用进一步普及和深化。
3.2 RS的应用
随着高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率卫星数据的日益丰富及普及,RS对水利建设及管理的影响和作用越来越大,目前RS在水利建设及管理方面的应用主要分为以下几个方面:洪涝灾害遥感监测、水资源监测、水环境监测、旱情监测、水土流失调查、河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查。
3.2.1洪涝灾害遥感监测
遥感技术能够实时地对大江、大河和湖水水位进行监测,可实时监测洪水灾害面积。RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围,为防灾、抗灾提供准确信息。目前,我国各地、各部门已建成洪涝灾情预报系统(如黄河下游洪水预警信息系统),它们将在防灾、抗灾、救灾中发挥重大作用。
3.2.2水资源监测
水资源遥感监测方面,在地表水体提取上,20世纪80年代用近红外遥感图像比较多,而在近10年来则更多地利用SAR图像,提取河流、水库、湖泊等地表水体。遥感结合地理信息系统技术还可以寻找地下水,通过遥感图像可查明与地貌、岩溶地貌、第四纪地质和新构造有密切联系的水文地质条件,结合物探结果,可较准确地评价地下水资源。重视遥感资料的地质和水文地质分析是我国用遥感调查裂隙水准确率较高的原因。此外,主动微波遥感对地面有一定的穿透能力,可以发现地下古河网的踪迹,寻找地下潜水层。另外,遥感对雪盖范围、雪的状态以及雪盖融雪程度的监测十分有效。近年来,用SAR对雪盖厚度的测定有了新进展,从而对雪盖水当量的估算更加精确。论文格式。对1998年长江大洪水的成功预测与1997年冬和1998年春用遥感手段对青藏高原积雪的监测有密不可分的关系。融雪是我国西部地区水资源的重要组成部分,目前遥感是冰川、融雪水资源调查最为有效的手段。
3.2.3 水环境监测
利用航空红外扫描图像可以确定热电厂排水口外的水体升温及其空间分布,利用SAR图像或红外扫描仪确定海面油污染的范围和油膜的厚度,利用TM图像确定水生物(藻类)、赤潮的范围等等,都是在水环境监测领域应用遥感技术的例子。在水质遥感监测方面,近几年来,对构成水的质量的一些要素进行定量监测的研究有了一定的进步,这些要素包括浑浊度、总悬移质泥沙含量、PH值、总含氮量等等。
3.2.4河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查
遥感技术的优势之一是能够监测动态变化。几十年前的遥感影像可以真实、具体、形象地反映当时的下垫面情况。因此在河道、河口等的动态监测中遥感是首选工具,河道与河口的泥沙淤积以及引起的相应河势变化对防洪、航运等都至关重要。遥感在悬移质泥沙分布和河势监测中的应用也有技术优势。我国利用卫星遥感信息监测河道变化、预测河道发展趋势,并应用到水利规划、航道开发以及防灾减灾等方面,产生了十分可观的经济效益和显著的社会效益。尤其是近年来,开展了大量的河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积遥感调查工作。
3.2.5 水土流失调查
近年来,随着现代遥感技术的发展及其在水土保持领域的应用,定量或定性与定量结合的侵蚀评价在区域监测中得以实现,而地理信息系统技术又为较大范围的空间分析提供了快速、准确的技术手段,人们可以利用矢量和栅格两种类型的空间数据分析侵蚀因子的属性、数量值及其空间分布,进而评价侵蚀的类型、程度以及不同类型、不同程度侵蚀的分布规律。这就在技术、方法乃至理论上深化了区域土壤侵蚀监测的研究。论文格式。
4 结束语
当前在水利应用方面,3S(GPS、GIS、RS)技术的应用在国内外还处于起步阶段,但是已经取得了一定的进展。目前,“3S集成技术”已经在“全国江河洪水调度模拟系统”、“广西防灾减灾预警预报系统”、“广西洪水预警预报系统”、“天津城市防洪信息系统”、“天津引滦入港供水管道系统”及其他应用系统中得到充分应用。不可否认的是,国内GIS技术在水利方面的应用起步相对较早,但大部分只局限于二维的电子地图,并未形成一定发展模式,在实际应用中也只起到防汛分析的功能。国外,在防汛方面作了相当大的工作,并为此开发出相应的GIS 系统以解决科学分析、辅助决策等功能。而GPS、RS在水利中应用则相对较少。
“数字水利”是当今社会发展的必然趋势,而“数字水利”离不开3S技术。随着遥感、卫星及雷达等技术和地理信息系统的应用,可提供了多元化的更丰富和更准确的信息,如防汛抗旱信息。卫星和雷达信息的引进不仅弥补了地面观测信息的不足,而且提高了信息的准确度和可靠性。GIS 的应用,推进了“数字化流域”,从而使流域的规划、开发、管理全面实现信息数字化,而GPS技术在水利的监测应用方面可提供精确、可靠、及时的信息。因此3S技术是“数字水利”的重要技术基础。
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公路工程中的前期测绘工作主要是查明公路范围内地形、地势、地貌以及地质条件,并结合区域地质资料对路基、隧道、桥梁等结构物的稳定性、适宜性做出预测性评价。 进而为公路的地质勘探、测试工作、工点布置及后期施工提供指导性依据。下面本文将根据公路工程前期测绘工作的实际情况对测绘技术在公路工程前期的应用进行简单分析。
2 公路工程前期测绘工作中测绘技术的实用价值
根据我国公路工程实际现状我们可以知道,现阶段公路工程的前期工作主要是选取一条最合理、最经济、最恰当、最科学的路线。需要进行路线测绘,绘制带状地形图,进行纵横断面测量, 综合各种地质地貌资料进行纸上定线和线路设计等繁杂的工作。 不断改进测绘技术能够提高测绘成果的质量和精确度,能够缩短测绘周期。 与国际先进测绘技术相比,我国的公路测绘技术的技术水平较低,测绘设备落后,测绘周期长,测绘成果不能满足设计和施工的需求,测绘成本比较高。 因此先进的测绘技术在我国的公路工程中的使用价值非常高。目前的公路工程的施工测量体制中,有的工程要求政府或委托社会监理企业一起参与对工程测绘成果的质量进行控制;有的工程却只是施工企业自己成立单独的工程监管部门与测绘方共同管理工程的测绘质量,也就是说整个测绘过程中都必须严格监督,严格执行。 由于传统的测绘技术局限性非常大,测量都太笼统化,使得监理方无法对测绘工作进行全面监督,致使大量测绘工程出现验收质量上的问题, 这些问题对后面的施工造成重大的困扰。 所以我们应当将公路工程的测绘过程都数据化、信息化,靠数据说话,这样更能保障测绘工作的严格实施。
3 简单分析几种测绘技术在公路施工前期工作中的应用
3.1 遥感技术的实际应用
遥感技术可以为公路工程提供更直观、更真实、更可靠的数据图像,并且为公路路线的多个方案对比筛选提供必要的数据依据。 遥感技术是大规模公路工程最理想、最方便、最实用的公路测设方法。遥感技术中最常用的是航测遥感技术, 航测遥感技术在公路工程前期工作中的实际应用,主要有以下三个方面:
①利用航摄照片和地面控制测量工作的配合,为公路工程的勘测设计等工作提供各种照片平面图和地貌信息, 为选线和纸上定线提供有力依据。
②利用航摄照片得到的丰富地面信息资源,可以构成航测立体光学模型。 再经过立体观察、判释和实地调查等工作就可以在立体模型上选取路线,同时还可以为工程设计提供地质、水文等很多有关资料。
③利用解析摄影测量技术和数字摄影测量技术,计算机直接生成被摄区域的大比例等高线地形图和地形三维坐标数据。 ,这些地形图和数据为公路工程的设计和勘测提供原始地形数据。
3.2 检测预报技术的实际应用
检测预报技术现阶段在公路工程前期主要是运用高边坡三维摄像成图系统将边坡岩体结构数据化,三维立体可视化,以便对边坡岩体的稳定性和发展趋势进行分析。 检测预报系统对边坡线路的选取也有很大作用, 减少线路以后因塌方造成损失的风险。
3.3 钻探与重型勘探技术的实际应用
近几年来钻探和重型勘探技术在公路测绘中的应用越来越多,对公路测绘工作帮助很大,并且随着我国科技的发展也在不断得到改进和创新。 对于我国公路工程中的测绘工作,使用先进的钻探和重型勘探技术可以大大提高工作效率,缩短测绘周期,保证测绘成果的质量水平。 当前在我国应用最广泛的钻探和重型勘探技术是金刚石绳索取芯钻进技术。 其先进性在于可以在不提钻的情况下利用专用钻杆内的绳索将装有岩芯样品的内管提取到地面,这样在复杂的地层可以减少回钻次数,以防止发生孔洞坍塌、掉块,减少岩蕊之间的对磨。 在软弱夹层取样时同样可以保障岩蕊的质量。 利用专用的粘结剂可以使插入的钢管与含软弱夹层的岩蕊凝结为一体, 不仅可以将弱质夹层完整地取出,而且还可以基本保持原状结构。黄河小浪底和龙门公路就使用了这种套钻技术,并且达到了满意的效果。
3.4 瞬变电磁测量技术的实际应用
瞬变电磁技术(TEM)属于时间域电磁感应方法,它的工作原理是通过不接地回线或接电极发送脉冲式一次电磁场, 然后再利用线圈或接电极观测由这个脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的时间和空间分布, 从而得到被测区域地质情况。 瞬变电磁测量技术是通过收集各个测道的瞬变感应电压并换算成视电阻率、视深度等参数,然后再经过滤波、时深转化、绘制各参数图件等步骤,确定被测区域的地质情况。此法比较适用于地形条件比较复杂的山区公路隧道的测绘,它还拥有操作简便,精确度高等优点,并且已经在这些区域取得了良好的效果。近几年来随着我国高速公路的迅速发展,许多高速公路不可避免地要经过煤矿采空区。在高速公路的测绘实践当中,瞬变电磁测量技术在煤矿采矿区域的应用取得了显著效果, 它能够很直观地反映出地层深处的地质信息,而且划分详细,勘测的深度比较大。
3.5 全球定位系统的实际应用
全球定位系统(GPS)在公路工程前期测绘工程前期工作中主要用来确定被观测点位的三维坐标。 同传统测量手段相比较,它具有以下优点:定位精度比较高;观测效率高时间短;操作十分简便;工作不受昼夜更替的影响;可以将数据信息输入计算机,更便于收集、分析和处理。 公路工程测绘工作中主要运用到全球定位系统的以下两大功能:
(1)静态GPS 测量技术
静态 GPS 测量技术在公路的首级控制网当中的运用比较广泛, 主要是在测绘工作进场前对设计部门提供的控制网中的导线点进行复核和加密。 相对于另一张测量技术———动态GPS 测量技术,静态 GPS 测量技术的运用还不是太广泛,在这里就不多说了。
(2)动态GPS 测量技术
动态 GPS 测量 技术也称为实时动态(RTK)测量技术,它是将 GPS 测量技术与数据传输技术相结合的一种全新的GPS 测量技术 ,是 GPS 测量技术发展中的一个重大突破。由于静态 GPS 测量技术测量的数据处理是滞后的,我们无法及时计算出定位结果, 也无法对观测的数据进行复测和检验。 在实际工作中数据的复测和检查是经常会出现的,这也就使得观测结果的质量得不到保障,工作效率也会降低。 而在先进的实时动态测量技术面前,这些问题迎刃而解。 实时动态测量技术由流动站和基站共同构成, 同时建立了保障动态实时测量的无线通讯。 这就在保障测量质量的同时也大大提高了测量效率,避免了静态GPS 重复测量的繁杂工作。
3.6 地理信息系统技术的实际应用
地理信息系统(GIS)在公路工程测绘当中不但可以自动生成平面图、剖面图、柱形图和等值线图等公路工程的地质图件,还能对图像、图形、空间数据以及相应的各种属性数据的数据库进行管理,进行空间立体分析。 地理信息系统在公路地质管理和制图输出等方面的广泛推广已经成为近几年公路工程测绘行业中的一种潮流,一种必然趋势。 地理信息系统(GIS)集采集、存储、管理、分析和评价地球表面与空间地理分布有关的数据等功能为一身,将计算机科学、空间科学、测绘遥感学、地球科学、环境科学、信息科学和管理科学巧妙地结合在一起,利用其强大的空间分析功能, 广泛服务于各种与空间地理分布有关的信息采集、分析、管理、输出及决策支持等。地理信息系统以有空间特性的地理信息及其属性为研究对象, 以图形图像处理和空间模型的建立为研究方式。可利用地理信息处理系统对遥感信息进行分析和处理, 从而建立可用于公路工程选线的立体空间分析模型,将各种影响因素综合在一起进行分析和研究,有效地利用地理信息处理系统的空间分析功能, 为公路工程路线选线提供有力的充分的科学的决策支持。 地理信息系统的这些强大功能和计算机技术相结合, 使得公路工程测绘工作的自动化程度得到了显著提高,同时也大大缩短了测绘周期。
4 结语
作者:陈林坡 单位:福建永福工程顾问有限公司
收集数据迅速,勘探范围广阔航天飞机在高达10千米左右的高度探测,陆地卫星的轨道可达910km左右。而一张陆地卫星图所覆盖的范围达到三万多平方千米,约相当于我国海南岛的面积。并且遥感技术还具有获取信息周期短、速度快的优点,传统的实地测绘地图和野外勘测,往往要花几个月,几年乃至十几年才能重复一次,而陆地卫星每十六条就可覆盖地球一遍。通过遥感技术,不仅能迅速地获得公路干线的数据,而且又能勘测到公路周围的地质地形条件。
采用遥感图像技术获取电力线路的基本信息获取电力工程干线的水文地质及地表各种建筑的信息时电力工程勘测的前提和关键,是电力工程干线设计的基础。遥感图像处理在电力线路地质勘测中主要在工程预可行性研究阶段及可行性两个阶段进行的。(1)阶段的电力工程线路地质勘测是基于1:10-1:20万的TM图像为数据基础的,在采集相关区域的地质文字报告、图像、资料,并做整理与分析,在对电力干线的地质情况有大概性的了解的基础上,做路线踏勘及小、中比例测绘,并结合轻型山地工程和钻探获得典型的勘探剖面,以摸清干线的地质情况,并就工点构造物与控制性工程地段进行定性的地质环境评估,并提出方案。[2](2)在可行性阶段,要做到如下要求。①遥感图像的分析、破译工作应当同此阶段的电力工程路线地质测绘同步或提前进行,并要在调查的整个过程一以贯之,让它成为报告编写、资料整理、野外调查、设计编写的组成部分,以尽量缩减野外调研时间,提高工作效率。②要尽量采用不同波段、不同种类如(IRSCI、SPOT、TM和中巴卫星资源图像)、不同时相的图像。选择的比例尺要控制在1∶1-1∶5之间。选择对应比例尺的全色航片与彩红外结合运用,让遥感图像的整体概括性强。③要在室内仔细破译图像的条件下做全野外的验证及检查,把破译工作同地面地质勘测密切结合,使用单张航片做实地布点,结合GPS及地形图做定位。破译结果应当在现场验证,对破译的地质现象、外推结果及解译标志都要进行补充与核实。检查的工作量及工作路线要同遥感技术的相关规定相符,且应能适用于各个路线的设计方案,对于重要路线方案及对路线场地的地质情况有较大影响的劣质地质条件要作为检测的重点[3]。④第一要获取的基本线路的地理信息主要包括线路所可能穿过的铁路公路、乡村城镇、湖泊江河的基本地貌地形特征,这些可通过上述B所采用的的手段迅速获得。第二要重点分析电力线路所经地质的潜在灾害可能性,如断层、洪涝、滑坡、泥石流等地质灾害资料和数据,可通过定期的遥感观察、文献资料及实地考察等多种方式获得。第三要获得电力定位定线的资料,如采矿区、军事区、电厂电站点、杆塔位置及毗邻的电力干线方向、变形监测位置、遥感图像地面的监测位置等,可通过上述C所采取的方法,并结合GPS准确地、迅速地得到线路的位置信息。充分分析线路的地理信息能减轻、避免电力线路的各种潜在地质灾害和突发自然灾害的损失,而避开采矿区、军事区、城市规划区、城镇等区域的影响可以缩短线路的长度、减少各类拆迁,最大化地降低电力线路的成本。⑤最后的资料成果当包含遥感影像图、特殊地质信息资料汇总表、不良地质、工点路线地质图、剖面图、遥感路线地质平面图及遥感路线地质破译报告。搭建工程线路信息平台建立电力工程线路信息处理平台是为了及时地分析、处理、更新并输出所获取的数据,获得最新数据能在工程的施工阶段提供理论依据和正确决策。并且它还能在搭建地质地貌的三维立体模型,确定工程线路方向的地图查询及三维漫游信息系统。搭建电力工程线路的信息平台要重点结合GPS技术,在利用航测手段,分析遥感图像,并且要融合GPS动态、静态数字高程数据和三维数据,同时要将当前获取的工程线路数据及同工程线路有关的数据信息输入,搭建实际的电力工程线路的信息处理和应用平台。要利用精度在米级以下的Ikonos(1m)和Quickbird(0.61m)的传感卫星,以提高遥感图像的分辨率及清晰度。为了提高电力信息平台的精度,还可采用多面函数拟合法及多项式拟合法进行高程拟合[4]。另外,在选择GPS的外控点时,要将其均匀地放置在整个测试区域中。如无法达到标准,也要将其放置于测试区域的外部,以尽可能地增加高程拟合的精度。优化电力工程线路并进行杆塔位的预排杆搭建工程线路信息处理平台是固然是遥感图像处理的进一步延伸。通过输出平台数据结合遥感图像信息,使得选择电路工程线路更加有迹可循。
在信息平台上破解对电力线路如村庄城镇、水文地质和电力线路的跨越交叉等的遥感图像数据[5]。首要考虑安全因素及经济费用,选择线路的路径,并对几种到多种可能线路路径做比照,得出最优线路路径。如遇到复杂的地质地貌或者密集建筑区,也可进一步结合GPSRTK做实地考察,尽量避免线路穿过建筑密集区、军事区、城市规划区等延长路线或绕线而增加工程的成本,进而达到工程勘察与设计一体化,以实现缩短工程路径、减少工期,起到节约工程成本的效果。在利用线路信息处理平台分析遥感图像数据信息后,设计出工程线路图和平断画图。就可由工程测绘专员协调地质、结构专员做线路杆塔位的预排杆。并初步确立线路全部杆塔的具置,选定地线、导线种类和长度。如在施工时发现大大超过预期工程费用,则要考虑重新预排杆,乃至重新设计线路。遥感技术能让电力工程勘探人员在复杂的地质条件下高效而迅速地处理工程中的地质勘测难题。值得一提的是,它同GPS及GIS的日益集成与综合,让工程勘测设计逐渐实现智能化、集成化。随着遥感信息的类型的日益多样化,遥感数据的分辨率也日益增高,信息破译能力也日益增强。在计算机对大量的遥感数据分析、运算、贮存能力日益变强的情况下,特别是空间定位及地理信息系统技术的快速发展下,对地物做多光谱、多波段、多平台进行综合处理让遥感技术成为当前电力工程勘测中最有效的手段之一。
【关键词】遥感技术;土地勘测技术;优势
前言
随着社会经济的发展,特别是城市建设步伐的加速,城市土地利用每年都在发生明显的变化。传统的土地利用调查需要花费大量的人力、时间和经费,难以适应土地利用的这种快速变化。遥感以其覆盖面大、信息更新快、人为干扰因素小等优点已逐渐应用到土地利用遥感动态监测中。
一、遥感技术的发展及优势
在高空间分辨率遥感图像上,地物的空间特征在地物识别中越来越占据主导地位,而在中、低分辨率图像识别中起主要作用的色调及统计特征将退居次要的或辅助的地位。高光谱技术的兴起与发展,使遥感从鉴别发展到对地物的直接识别。高光谱遥感的最大特点是可以获得和重建像元光谱,从而依据光谱特征直接识别地物类型、地物组成以致地物的成分,反演地物的物理、化学参量。随着光谱分辨率的提高,地物的光谱特征在识别中越来越占据主导地位,工作方法则由图像分析转变为以谱分析为主的图谱结合模式,并使遥感应用逐渐摆脱“看图识字”阶段,而越来越依赖于对地物波谱特征的定量分析和理解。时间分辨率的提高细化了遥感动态监测的时间粒度,使遥感变化检测研究发展到对地物或现象演化过程的研究,序列图像分析方法会逐渐成为新的研究热点。
二、土地利用动态监测
遥感动态监测主要涉及图像预处理和土地利用变化信息提取,并相应有图像预处理方法和土地利用变化信息提取方法。
1、遥感图像预处理方法
遥感图像预处理是为了更好地提取土地利用变化信息,处理效果的好坏直接决定土地利用动态监测的精度。
(1)图像的增强处理
将原来不清晰的图像变得清晰或把人们感兴趣的某些特征强调出来(同时抑制不感兴趣的特征)的图像处理方法称为图像增强。增强方法有多种,如直方图调整、直方图线性扩展、滤波及主成分分析等。但值得指出,图像增强处理专门性很强,不存在对所有问题效果都好的增强方法。
(2)图像几何精度校正
这项工作是校正遥感图像记录的数据。常用的方法是一般齐次多项式。校正过程:先通过地面控制点数据对原始遥感图像的几何畸变过程进行数学模拟,建立原始畸变图像空间与几何标准空间的数学对应关系,再利用这种数学关系将畸变图像空间中的全部元素转换为标准空间中的元素。应当注意所用地形图比例尺应接近基本监测图的成图比例尺。
另外,几何校正要注意重采样方法选择。重采样实质上是根据原始空间与标准空间的对应关系,在原始空间中取一点或若干点,按一定的准则组合成标准空间中对应点的数值,比较准确地再现原始图像空间中反映的地物光谱特性。常用的重采样方法有最邻近法、双线性差值法和三次卷积法。在这3种方法中,尤以三次卷积法为佳。
(3)不同时相、不同分辨率图像的配准
图像配准主要是指不同遥感数据源的配准,目的是为了清除数据间的系统误差。多时相图像间准确的空间配准是动态变化监测所必需的。要得到可靠的土地利用变化结果,需极高的图像配准精度。
(4) 多光谱TM 图像与SPOT全色图像的融合
多光谱图像提供丰富的地物光谱信息,全色图像具有很高的空间分辨率,将这两类图像进行融合,可产生彩色高分辨率多光谱图像――融合图像。由于高分辨率卫星图像的出现,多分辨率图像的融合已成为重要研究领域。融合方法有多种,如IHS变换法、主分量变换法和小波变换法等。
2、土地利用变化信息提取方法
(1)变化信息直接提取法
变化信息直接提取,是对两个时相的遥感图像进行点对点的直接运算,经变化特征的发现、分类处理,获取土地利用变化信息。
a图像差值法。即将一个时相的某一波段光谱灰度值减去另一时相的对应像元的光谱灰度值,较早应用的是单波段图像差值法。单波段差值图像中难以提取动态信息;对MSS7,MSS5,MSS4差值图像进行彩色合成,则可综合各个波段的动态信息,并很好地突出植被变化信息。
b图像比值法。这是对两个时相多谱段数据中同名像元的光谱灰度值施以除法运算。比值法可以部分地消除阴影影响,突出某些地物间的反差,具有一定的图像增强作用。一方面,比值图像可供直接判读,提取其中的专题信息;另一方面,只要稍加逻辑变换,便可用以直接检测明显变化的环境要素。
c植被指数法。是综合利用植被在红光部分的强吸收与在近红外部分的强反射特点提取植被动态信息。常见的有比值植被指数、归一化植被指数、垂直植被指数,这些指数在森林资源动态监测中使用尤其广泛。
d多时相复合分类法。将两时相或多时相遥感数据复合,通过遥感分类提取变化信息。在这种方法的监督处理过程中,训练区的确定比较困难。
(2)计算机自动分类后比较法
该方法是在对比多时相的遥感图像前,先进行各时相遥感图像的单独分类。用该方法的优点是能获取各个像元的土地利用转变类型,不仅能获取变化的数量和特点,还能获取变化的类型,并有利于减少不同时相图像因大气和传感器差异产生的误差。
(3)日视解译法
该方法是以土地利用现状调查资料为基础,确定各地类的解译标志,在遥感图像上划出各地类界线,得到遥感分类图,再比较各时相的遥感分类图。此外,香宝提出了RS,GIS一体化,即通过遥感数字图像一人机交互判读一计算机量测汇总一数据库来提取土地利用信息的方法。
三、土地利用遥感动态监测研究展望
我国土土地利用遥感动态监测研究取得了丰硕的研究成果。但是,当前研究中存在以下不足:
1、土地利用遥感动态监测的技术体系和分类体系有待进一步完善
遥感技术应用于土地利用变化监测有一定的限制性,在现有条件下部分地区还难以覆盖进行监测,如何在现有的土地利用分类体系基础上进一步研究和完善适用于土地利用遥感动态监测的分类指标体系。是我国土地利用遥感动态监测研究的重要任务。
2、应注重加强遥感图像处理和土地利用变化信息提取的研究
土地利用遥感动态监测技术方法主要包括图像预处理方法和信息提取方法,在实践工作中,应该对传统的图像处理和信息提取方法改进,探索新的技术方法手段,提高土地利用遥感动态监测的精度。
3、将3S技术综合运用到土地利用动态监测中,提高土地调查的效率和精度
地理信息系统技术能够快速地进行数据分析,全球定位系统定位系统通过对研究区域实时定位为作业人员采集数据提供支持,将二者运用到土地利用遥感动态监测中,能够有效地提高土地资源调查的精度。
4、土地利用遥感动态监测信息系统建设有待进一步加强
我国整个土地利用遥感动态监测体系尚待完善,应该有计划地建立一个集3S技术、计算机技术和管理信息系统于一体的土地利用遥感动态监测信息系统,能够有效地完成变化监测、变化趋势预测和综合评价,进而对我国土地利用变化进行长期动态监测,满足社会经济发展对土地信息的需求。
结束语
总之,遥感技术在土地资源管理中应用的深度和广度必然会日新月异,多时相、高分辨率的遥感数据会进一步加强高精度、大比例尺土地利用动态监测。在时空一体化的基础上,“3S”一体化技术的研究成为必然趋势,其应用成果将更好地把握土地利用变化趋势,为经济社会资源的和谐发展提供科学依据。
参考文献
[1] 李秀玲. 浅谈遥感技术在3S技术中的应用[J]. 中国地名. 2010(11)
[2] 陈生莲. 遥感技术在数字化测量中的应用[J]. 硅谷. 2012(20)