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航空航天科学技术论文

现代航空航天技术在测绘中的应用

摘要：本文主要探讨了航空摄影测量技术、地理信息系统技术、GPS测量技术以及遥感技术等四种现代航空航天技术在测绘中的应用。

关键词：航空摄影测量;地理信息系统;GPS测量技术;遥感技术;测绘

中图分类号：P228文献标识码： A

随着现代人造卫星技术、微电子技术及计算机技术的飞速发展，建立在这些技术基础上的甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、全球定位系统(GPS)等空间大地测量技术，已可以精度测定地球的整体运动(地球的自转和极移等)和局部运动(板块运动和区域性地壳形变等)，这些同惯性测量、卫星重力梯度仪、卫星测高等新技术的研制和应用一起，推动了整个测绘的发展，使之从单一学科的封闭状态向着与天文、地质、海洋、大气、地球物理等学科互相渗透、交叉、综合发展的方向前进。目前在测绘工程中常用的航空航天测绘技术有：航空摄影测量技术、地理信息系统技术、GPS测量技术以及遥感技术。现简要分述如下。

1航空摄影测量技术在测绘中的应用

随着科技进步，航空摄影测量技术广泛应用于城市测绘、复杂地形及国界等测绘区域。目前，航空摄影测量技术发展迅速，测绘技术向数字化转变，出现了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术。

1.1数字航摄仪DMC

数字航摄仪DMC是一种用于高精度、高分辨率航空摄影测量的数字相机系统。DMC数字航空相机由四个全色传感器和四个多波段传感器组成。DMC航空相机通过四个多波段传感器分别捕捉红色、蓝色、绿色及近红外数据;而四个全色传感器分别捕捉的影像，依靠少量的重叠区域生成一个大的镶嵌影像。DMC能够满足小比例尺和高分辨率大比例尺航摄业务的需要。该系统在不同的光线条件下，通过改变曝光时间，确保影像质量，其对地面分辨率可达到5 cm。

低空数字航空摄影测量以2000万像素以上的小像幅数码相机为传感器，采用无人飞机进行低空航摄，具有机动、快速、经济等优势。该技术能够在短时间获取局部区域的较高精度的高分辨率数字影像，且天气及机场的依赖性小，已广泛应用于应急保障、防灾减灾、地形测绘等领域。

1.2 IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术

GPS，即全球定位系统 ，应用于航空摄影测量后，通过空三的方法获取角元素，部分实现了直接获取投影光束。IMU/DGPS，即惯性测量单元/差分GPS，应用与航空摄影后，可直接获取三个线元素和三个角元素，无需或只需极少数的地面控制点就可进行航空摄影测量，简化和加速航片定向乃至整个测图工作。

IMU/DGPS辅助航空摄影测量是通过联合IMU、DGPS数据联合处理后，从而获得高精度外方位元素相片的航空摄影测量理论、技术和方法。其首先通过飞机上的GPS接收机和地面或基站上的 GPS接收机连续而同步地观测GPS卫星信号，然后经过GPS载波相位测量差分定位技术从而获取航摄仪的位置参数，进而应用于航摄仪紧密固连的高精度惯性测量单元直接测定航摄仪的姿态参数。IMU/DGPS辅助航空摄影测量方法主可以分为IMU/DGPS辅助空中三角测量法和直接定向法。IMU/DGPS技术可以直接获得每张像片的外方位元素，将其作为带权观测值参与摄影测量区域网平差，从而获得更高精度的像片外方位元素成果的测量方法为IMU/DGPS辅助空中三角测量方法;高精度差分GPS和惯性测量单元获取航空摄影曝光时刻影像确定空间方位，而后对其进行误差的校正，从而获得每张像片的高精度外方位元素的测量方法为直接定向法。

1.3 LIDAR激光测高扫描系统

LIDAR激光测高扫描系统利用GPS辅助空中三角测量技术，可以减少地面控制点，缩短作业周期，降低成本，可以真正应用于困难地区、无图区及边境区的基础测量。利用该种测量技术，在有地面控制点的四角带，完全可以满足1∶10000比例尺的地图精度要求;在地面特征丰富、影像较好时，可以达到1∶50000比例尺的精度要求。这种测量技术对于实施西部大开发战略、完善国家基本地形图有重要意义。

2地理信息系统技术在测绘中的应用

2.1 数据采集

为了在数据存储中得到栅格和矢量两种形式的连续对象实体，测绘初期便要对自然界监测对象施以不同的离散和抽象。决定栅格数据集的分辨率和矢量的存储方式分别为地面单位网格宽度和利用点线面三要素来表示监测对象。当然除了这一方式，还有其他方式来存储非空间数据。传统的数据采集方法是对人工测量数据进行数字化或扫描来得到数字数据，而比较先进的方法则是通过GPS 全球定位系统检测出相应坐标，接着将坐标输入到GIS 系统中进行相关处理。当然，这一过程也可以通过遥感技术来完成。

2.2 数据处理

属性特征、时间特征和空间特征并称为地理数据三大基本特征。属性特征又分为主观属性和客观属性，城市测绘中需要测量的设施最主要的便是城市建筑和道路。主观属性主要体现为城市道路和道路交叉口的交通量，客观属性主要为城市道路名称和道路交叉口形状。地理特征专题属性得到的信息不仅可以存在FAT表中，也可以存储在其他表中，其他表中的数据通过对象标志码与FAT形成联系。

2.3数据管理

在城市测绘中，城市道路、交叉口以及桥梁等设施，一般通过点来表示;城市道路中线及边线，通讯线的走向等则用线来表示;城市建筑物(如学校、企事业单位、商场、医院等)则通过面表示。这些数据集中起来，合理组织，则会形成一个地理数据库。在这一数据库中，所有诸如道路线、道路交叉口等则会构成城市测绘要素集;同样的，通讯线路、电力设备等则会构成数据库中的管线要素集。

2.4 数据显示

一般来说，单一值地图、单一的符号、相关多重属性和相应字段属性数量表达表示等图形表达方式构成了地图特征。其中，相应字段属性数量表达则包括符号分级、颜色分级和密度值分级。在地图上，单一符号展示可以直观地看到相应对象分布的密集程度。如用点来表示城市居民的居住情况，那么就可以直观地从地图上得到相应区域居民分布情况;同样的，用线可以直观地表达相应区域的道路网密集程度。

3 GPS测量技术在测绘中的应用

GPS 是由美国最先研发的一种全球性的卫星定位系统，现在已经普及到全球并得到广泛应用。GPS 拥有高精度、高效益、全天候等优点，可以准确、高效、快速的提供要素的三维坐标和相关的其他信息，目前主要应用的领域包括地质测量、农业发展、军事领域摄影测量等。

3.1 GPS控制网在地质测绘工作中的建立

新地区进行测绘时，地质测绘人员会对该地区建立一个相应的测绘控制网。为了减小测绘的误差，测绘人员可以分级别的应用GPS 技术建立测绘网，并且还可以分阶段的对布设进行跟踪改变，此外对数据的核算也可以分阶段进行，这样做简单方便。

3.2 野外地质测绘

在地质测绘的野外测绘工程中GPS 也发挥着巨大的作用。在野外地质测绘过程中应用GPS 技术可快速进行选址，特别是对于那些山区等复杂的地质测绘选址中GPS 技术更具有明显的优势。即使是应用GPS 技术进行选址，也需要测绘工作人员的慎重考虑，目的是确保测绘工作得以顺利进行。此外，GPS 技术不仅应用于选址定点，还可以静态监测野外地质的测绘工作。对于地面上的一些情况，GPS 技术可利用遥感技术和卫星对其实施监测。野外地质测绘所使用的一些参考数据也是应用GPS 技术获得的，GPS 技术监测到地面上的数据，然后对这些数据进行分析，结果可为野外地质测绘服务。

3.3 对数据文件进行处理

GPS 测量数据处理的主要内容有 GPS 网平差和基线解算。只有解算基线，详细分析检验数据文件，修复数据中出现的误差与漏洞，才能把详细精确地数据提供给地质测绘。地质测绘所用的数据主要是先通过GPS 技术获取，接着对获取的数据进行整体分析，数据的这种一系列分析不仅为数据的精确性提供保障，还优化了地质测绘的效率。

3.4 GPS实时动态定位技术的应用

新的坐标转换模型可在控制网解算之后建立。要想对测绘区域内的地形图进行测量，首先，确定基本控制点，基本控制点就是应用GPS 实时动态定位技术在测绘区域内对控制点加密，然后，就可以应用GPS 实时动态定位技术对区域内地形图进行测量。GPS 实时动态定位技术的应用不仅保证了地形图的精准度，而且还在很大程度上节约了户外作业时间。在地质测绘中应用GPS 实时动态定位技术使测绘工作变得更加容易，GPS 实时动态定位技术在测绘工作中发挥着不可替代的作用。

3.5 测量勘探线剖面选址

为了确定施工地点的高程和坐标，可应用GPS技术对于地质测绘中的各个地点进行有效测定，测定结束后可获得一系列的数据，获得数据后就可以很快的整理资料，紧接着就可以绘制出所测地形的剖面图。剖面图绘制好以后，就可以根据它选择视野开阔地势平坦的地区进行施工。

4遥感技术在测绘中的应用

遥感是由空基系统、地基系统和研究技术支持系统组成，利用各种非接触的、远距离的探测技术，根据地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，获取信息，经记录、传送、分析和判读识别他物。