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5cm。
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。
1.2IMU/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。
1.3LIDAR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。
3GPS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。
3.1GPS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。
3.4GPS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。
遥感技术具有获取数据资料范围大、获取信息速度快、周期短、受条件限制少、手段多、信息量大等特点。
遥感对地观测技术是当代高新技术的重要组成部分，具有时效性好、宏观性强、信息量丰富等特点。利用GPS监测地质灾害体的形变与蠕动情况，从卫星遥感图像上可实时反映灾时情况，监测重点灾害点的发展趋势，增强地质灾害发生的预见性。遥感技术在地质测绘中广泛应用，在大比例尺地质测绘和地质制图中，遥感与地质的符合程度和可兼容程度有了很大的改进，真实地反映地质事实，有利于促进地质矿产持续发展。
此外，地质图上对岩浆岩、变质岩等地质结构的描述比较粗略，常规地质图则记述简单。由于遥感地质资料在各类钻井、物探资料等运用过程中表现出了较强的可靠度，如利用遥感资料将各种各样的隐伏地质信息、隐蔽地质界限等，补充到这类地区的地质图上去，可大大改善其地质研究程度，所以将遥感技术应用于地质测绘，开展大比例尺地质填图，也必将大幅度提高大比例尺地质图件的精度和专业水平，加快详细地址测绘、专业勘测的进度。
参考文献
[1]卢国明.遥感技术在测绘科学中的应用[J].企业导报，2011，11
进入二十一世纪以来，数字航空遥感技术将很快逐步取代传统胶片航空遥感技术，航空遥感项目数据获取技术、后续作业模式将彻底变革已由有争议到国内外业界达成了的共识。原先限制数字航空遥感传感器的相关技术如计算机技术、电子技术等发展较快，突破了原有的瓶颈，提高了航空遥感数据获取的可靠性。如计算机技术的新大存储量高速传输、并行处理技术不断应用到航空遥感传感器上，经过几代数字传感器的技术革新，近几年已经开发出可靠性较高的面阵数字航空遥感仪。如UCXp、UCE、DMCII等型号，这些面阵数字航空遥感设备都具有幅面大、CCD尺寸小、成像精度高、多波段色彩融合好的特点。
IMU/DGPS（简称为POS）技术辅助航空遥感技术开始于90年代，成熟于2000年左右。机载POS系统是由GPS接收机和惯性测量装置组合而成的高精度定位定向系统，它集差分GPS（DifferentialGPS）技术和惯性导航（InertialNavigitionSystem,INS）技术于一体，可用于获取移动物体在选定坐标系中的空间位置和姿态，广泛应用于汽车、轮船、飞机、导弹等得导航定位中[1]。直接获取航空遥感影像的外方位元素，无需大量的野外控制测量，实现了航空遥感后直接进入内业成图工序，没有或极少地面控制工作，缩短了工期[5]；该新技术的完善已经推进我国现有测绘项目工序流程生产组织变革，大大减少了生产成本，缩短成图周期，促进测绘事业的更快发展[2][3]。
所以数字航空遥感项目的管理要从项目技术目标、实施影响因素分析到实施方案设计、过程管理、质量安全控制以及成果检查和移交等方面全流程来分析。在其执行过程前制定合理、有效、可行的实施方案是非常重要的环节，国内很多航空遥感项目由于在制定实施方案时对技术方案没有考虑周全，仅从航空遥感专业技术方面来考虑，没有考虑到实施过程中其它因素的影响，致使航空遥感项目不能得到有效、快速的实施。实施方案的制定不仅要考虑到行业、国家的技术规范和甲方的特定技术要求，还要考虑到项目方案的可行性，尤其在国内空域管理复杂的情况下，需要把在执行项目的过程中可能遇到的影响因素如空域划分、空中走廊、气象条件、地理条件等都要考虑在内，优化处理，这样才可以制定出最优的方案[4]，尽量保证尽快的完成航空遥感项目，大大提高航空遥感成果的质量。
以下就从航空遥感项目的全流程各环节采用闭合式管理系统的思维来分解项目合同谈判、项目可行性分析、项目实施和项目成果质检和移交等环节应该注意的事项。
项目合同谈判
航空遥感项目合同谈判因为涉及的技术因素较多，所以在谈判过程中尤其要注意客户的最终成果用途，依据成果的用途不同采用不同的实施方案，则后续执行过程中的各项工作就会完全不同；其二，要明确合同中的技术要求，对于模糊不清的条款，尽可能的采用双方都可以理解的文字来确认，笔者就曾遇到因合同甲方技术要求前后矛盾，按照实施方案获取的最终项目成果不合格，导致项目失败、补测的后果。第三，合同谈判中尽量多考虑实施项目中可能遇到的问题，如天气和空域的问题，考虑好之后就可以项目的可行性有一个初步的判断。把握了以上三点后就可以初步确认合同的标的、执行期限和成果移交标准等主要合同文本事项。
项目可行性分析
航空遥感项目的实施可行性分析可以从项目执行要素人、机、料、法、环、技等几个方面来分析。“人”的因素主要考虑飞行、导航、遥感和基站人员的合理配置，考虑各个专业人员是否能够达到项目的预定要求，那些人员的要求可以略微放松，那些必须严格要求；“机”即机器和设备，在航空遥感项目中的“机”指的是飞机平台、航空遥感仪器、地面基站仪器以及其它辅助设备的选择、性能是否满足要求，在这个方面最重要的是飞机、航摄仪及其辅助设备，尤其是特殊技术要求的航空遥感项目，选择好了这些硬件设备可以事半功倍，并确保项目成果质量；“料”指的是项目中可能用到的各种原料，传统航空遥感项目的感光材料用的是航空胶卷和相纸，现在采用数字技术后主要的耗材是硬盘和感光相纸，硬盘也已经由机械硬盘向固态硬盘转变，要尽可能选择安全的材料，在材料的使用、储存和运输中确保其安全；“法”即法律、法规和技术规程等，在航空遥感项目实施中既要考虑到航空飞行中的航空类法规也要考虑到国家国土测绘部门颁布的各项专业技术、行政管理、成果保密等测绘类法规，尽量规避执行过程中可能导致的严重法律后果；“环”指的是环境，航空遥感中的环境考虑的不仅仅是航空作业机舱内环境也要考虑到空域管制和大气条件的人为或客观环境因素，经过对历史气象数据的统计和预测分析以及空域管制环境的调查，可以最大限度的避开不理想的作业期限和作业方式。“技”即技术，要把项目管理、专业技术和质量管理的技术结合使用，以利于提高效率，降低成本，缩短周期。
通过对以上要素的分析，就可以制定合理的实施方案。
项目实施
航空遥感项目的实施可以分为方案制定及前期准备、现场实施和后期整理移交三部分，其中方案制定分为技术方案和实施方案两个部分。
技术方案要以合同技术要求为准，综合考虑技术方案的可行性，在条件允许时，准备多套技术方案，以便在实施过程中灵活使用，从技术上提高效率，缩短工期。需要说明的一点是，该技术方案必须获得甲方审核认可。实施方案项目实施的预定方案，其中要考虑到计划制定、进度控制、质量控制与反馈、项目协调与实施以及突况处置等方面，不可控因素越少越好。实施方案制定的好坏直接影响到项目执行过程是否顺利，需要既满足专业要求，又考虑到克服实际困难的备案措施，即对项目实施的风险有全面的分析；这样的话，在实施过程中遇到的问题往往是偶发的小问题，只需要随机处置即可。
项目实际实施过程中，按照既定方案执行时往往沟通会比较重要。因为按照技术要求，实际可升空作业的机会非常少，满足升空条件时，空域限制也会很多，这种条件下，以备选方案与飞行管制和指挥的军民航有效沟通往往会有机会完成作业。举个例子，如果某个项目设计飞行最高高度为4000米，那么我们飞行方案可以在作业量增加不大的情况下，多增加3700，3400米飞行高度的备选方案。这样的话，如果按照历史气象资料，作业期间云底高平均为3900米时，我们还可以有2套备选方案可供与飞行管制和指挥方协调，便于双方制定和调整整个飞行计划。
除以上作业预案外，还可以采用灵活申请作业区、变更作业时间段以及改变装备的方法来综合考虑并处置。总之，在项目实施时，是考验前期工作和实施团队是否得力的时候，也是各种因素相互发生作用，使困难矛盾突出的时候，要以预案为基础，灵活处置。
项目成果质检和移交
项目的质量控制实际上涵盖在项目全部流程中的，每个环节都对成果质量有很大的影响，必须按照质量体系的要求在每个环节重视起质量控制，把产品品质的观念灌输到具体工作中。
首先，项目合同谈判中协商确定的技术方法、路线、精度要求，使用的飞行平台、设备，作业期限和时间等都是从开始时就对项目最终成果质量有了总体的框架设定；所以负责合同谈判的团队必须有对整个作业流程熟悉且对合同涉及的具体项目收集了详尽的气象、空域管制、地理和作业资源资料，否则很容易有大的纰漏，在项目的制定实施方案时或进场作业时凸显出来，需要和甲方再沟通协商，这样容易导致甲方对公司整个执行能力的质疑。
其次，在项目实施阶段，前期制定技术方案和实施方案过程中，会把项目执行的技术文件和作业文件编写出来，其中技术文件是项目执行的纲领性文件，必须是考虑了所有影响因素后的最优方案，是考虑了项目的效率、成本和周期的综合性方案[15]。不同的项目有不同的特点，制定的质量保证措施也由所不同，在实施过程中，项目执行人员必须严格控制又要灵活把握，明白客户对成果的质量要求才能把项目高效的执行下来，仅靠项目后期的成果整理是不能保证项目的质量的。项目质量控制人员自检时必须与项目实施过程中现场执行人员提交的飞行成果有效反馈和沟通，既要反馈质量问题同时要提出对出现问题的预防措施。
最后，在后期成果整理和移交环节可以有较多的时间对影像反复调校和处理，达到很好的效果；其次，对同时移交的定位定姿成果数据要采取不同的测算方案，提交客户的结果必须是各种方案的最优成果[6][10][13][14]，且在项目技术总结中阐述清楚。最后在制作移交文件时完整、清晰、条理，与验收代表对质量问题有良好的沟通。
总之，近年来国内航空遥感项目已经完全由模拟胶片时代转变到数字时代，数字航空遥感项目呈现出来一些与以往不同的特点，这对航空遥感项目的管理也提出一些新的要求，需要在综合管理上对其特点详细研究和分析，制定有针对性的综合解决方案。本文从数字航空遥感项目的特点和项目谈判、可行性分析、项目实施和成果质量控制与移交等执行环节谈起，详细阐述了项目综合管理的一些思路和方法，也对以往出现的问题提出了改正措施建议，这都在实际工作中有很好的借鉴作用，希望对国内同行有一定的参考价值。
参考文献
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关键词：遥感；原理；分类；制图；应用
遥感，从广义来讲，就是指遥远的感知,非接触远距离的探测技术。从狭义来讲，指借助于专门的探测仪器（传感器），把遥远的物体所辐射（或反射）的电磁波信号接收记录下来，再经过加工处理，变成人眼可以直接识别的图像，从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律。遥感技术指从高空到地面各种对地球观测的综合性技术系统总称。它由遥感平台、探测传感器以及信息接受、处理与分析应用系统等组成，周期性地提供监测对象数据和动态情报。遥感技术（RemoteSensing）是一门建立在空间科学、电子技术、光学、计算机技术、信息论等新的技术科学以及地球科学理论基础上的综合性技术，为现代前沿科学技术之一，具有宏观、动态、综合、快速、多层次、多时相的优势。在新技术迅猛发展的今天，遥感技术伴随着航空、航天技术的发展而不断提高与完善，服务领域因之而不断扩展，受到普遍重视，显示出极其广泛的应用价值、良好的经济效益和巨大的生命力。
一、遥感的基本原理
振动的传播称为波。电磁振动的传播是电磁波。电磁波的波段按波长由短至长可依次分为:γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。太阳作为电磁辐射源，它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:紫外、可见光和近红外波段。地面上的任何物体（即目标物），如大气、土地、水体、植被和人工构筑物等，在温度高于绝对零度（即0°k=-273.16℃）的条件下，它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时，地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。遥感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信息与物体的反射光谱相比较，从而可以对地面的物体进行识别和分类。这就是遥感所采用的基本原理。
二、遥感的分类
为了便于专业人员研究和应用遥感技术，人们从不同的角度对遥感作如下分类:
1、按搭载传感器的遥感平台分类根据遥感探测所采用的遥感平台不同可以将遥感分类为地面遥感和航天遥感。
2、按遥感探测的工作方式分类根据遥感探测的工作方式不同可以将遥感分类为主动式遥感和被动式遥感。
3、按遥感探测的工作波段分类根据遥感探测的工作波段不同可以将遥感分类为紫外遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感。
4、按遥感探测的应用领域分类根据遥感探测的应用领域，从宏观研究角度可以将遥感分类为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等;从微观应用角度可以将遥感分类为:军事遥感、地质遥感、资源遥感、环境遥感、测绘遥感、气象遥感、水文遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、灾害遥感及城市遥感等。
三、遥感资料的制图应用
1、航天遥感制图
所谓航天遥感是指以航天器为传感器承载平台的遥感技术。航天遥感实践中，针对具体应用需求，选择不同的传感器如：成像雷达、多光谱扫描仪等，通过卫星地面站获取合适的覆盖范围的最新的图像数据，利用遥感图像专业处理软件对数据进行辐射校正、增强、融合、镶嵌等处理，同时，借助应用区域现有较大比例尺的地形数据，对影像数据进行投影变换和几何精纠正，并从地形图上获得境界、城市、居民点、山脉、河流、湖泊以及铁路、公路等典型地貌地物信息和相应地名信息，进行相应的标注和整饰，制作数字正射影像图。
航天遥感制图不仅在国土资源调查、土地利用监测、城市规划监测、重点风景名胜区监测中有了典型应用，而且，国家863计划信息获取与处理技术主题重大课题还开展了利用分辨率为0.61m的QUICKBIRD卫星影像进行城市大比例尺地形图的更新研究。此外，高分辨率卫星遥感影像还可提供立体像对，可用于直接生成DEM数据，甚至可以进行大比例尺地形图的获取与更新测绘。
2、航空遥感制图
所谓航空遥感是指以航空器如飞机、飞艇、热气球等为传感器承载平台的遥感技术。根据不同的应用目的，选用不同的传感器：如：航空摄影机、多光谱扫描仪、热红外扫描仪、CCD像机等，获取所需资料包括：航摄像片和扫描数据。其制图应用一般包括两大方面：
（1）摄影测量制图
在测绘领域中，摄影测量学已经是一门从理论到实践都非常成熟的学科。在我国应用摄影测量的原理和方法测绘地形图有相当长的历史。目前，1:5000及其以下小比例尺地形图的测绘，基本上都采用摄影测量方法施测。计算机技术的发展给摄影测量制图带来了新的发展和变化，不仅在内业测图仪器上实现由测绘线划图到直接测绘数字地形图的转化，而且诞生了抛开了传统的摄影测量仪器设备，以软件实现地形数据采集与处理的数字摄影测量技术，这无疑是摄影测量技术发展史上的一次革命。
（2）正射影像图制作
正射影像图是一种既具有地物注记、图面可量测性等常规地形图的特性又具有丰富直观的影像信息的一种图件，是将航摄像片的中心投影经过机械式的或数字式的纠正转变为正射投影形式而生成的影像图件。正射影像图制作的优势在于，生产周期短、成本低。正射影像图分为“常规正射影像图”和“数字正射影像图”两大类，前者是通过影像拷贝和正射投影仪纠正工艺，以纸基或胶片基承载的平面型影像图件。后者则是应用数字摄影测量技术和工艺制作的以数字形式存在的影像图件，可以方便地输出成纸基或胶片基图件。目前，由于计算机技术和影像处理技术的发展，以数字形式存在的影像图件在生产技术上日趋成熟并不断完善，已经占据主导地位，并与方兴未艾的城市GIS技术相得益彰，应用广泛。特别是数字影像图在色彩处理方面的优越性，使其更具应用价值。
关键词：无人机；摄影测量技术；数字化地形测量
中图分类号：C35文献标识码：A
一、无人机航摄系统平台
1、无人机低空航空摄影测量系统的定义
无人机遥感是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，自动化、智能化、专用化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。
无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。
2、无人机航空摄影测量系统的组成
无人机航摄系统包括无人机飞行平台、数码相机系统、飞行控制系统、地面监控系统、地面保障系统、配套软件系统6部分（见图1）。
3、无人机低空航空摄影的优势
4、无人机航空摄影测量的成果及其应用
无人机航测成图的成果种类与传统航空摄影测量基本一致，主要有DOM、DEM、DLG以及相关组合成果和衍生成果（如数字影像地图等）。
二、无人机航摄成图
1、像控点布设
2、航空拍摄
2.1航线设计
航线网布点应按航线每分段布设六个平高点；
航线首末端上下两操控点应布设在通过像主点且垂直于方向线的直线上，艰难时相互违背不大于半条基线；上下对点应布在同一立体相对内；
航线中间两操控点应布设在首末操控点中线上，艰难时可向两边违背一条基线摆布，其间一个宜在中线上；应尽量防止两控制点一起向中线同侧违背，呈现同侧违背时，最大不该该超越一条基线。
依照摄区范围、划定的分区和供给的分区均匀基准面高程进行航线设计。尽量确保一致航摄区域高差不大于设计航高的1/6，确保测区之间有堆叠度，航向堆叠60%―70%、旁向堆叠30%―40%。
2.2航摄
在规则的航摄期限内，挑选地表植被及其它掩盖物对成图影响较小、云雾少、无扬尘（沙）、大气透明度好的时节进行拍摄，并依据地势条件的不一样，严厉按标准规则的太阳高度角需求挑选拍摄时间。
3、空三加密
3.1工作流程
解析空中三角丈量，为纠正和测图供给了定向点和注记点，以及工作时所需求的仪器安顿元素数据，空三加密前需获得以下各种材料：航摄质量鉴定书，涤纶片，图历表，野外操控、调绘图像，布点略图，各种观测核算手簿，前一工序的技术设计书等。空中三角丈量工作流程如下图：
4、内业数字化测图―DLG出产
它包括精细立体测图仪测图和解析测图仪联机测图。精细立体测图仪适用于各种比例尺及各种地势种类的测图，解析测图仪适用于各种摄像材料的测图。该文首要介绍精细立体测图仪测图。
4.1测绘地物地貌
通过像片准备工作和定向后能够进行地物地貌测绘。立体测图可采用全野外凋绘后测图和内判测图后外业对照、补测和补调的办法。在运用内判测图后外业对照、补测和补调的办法时应留意：①航摄像片的现势性要好；②必要时需求编制测区室内判读样片③对有把握判准的地物地貌元素，按图饰需求直接测绘在图板上，对无把握判准的地物地貌元素，内业只测绘外括作为疑点留给外业处理。④外业进行查看、核对、补测和补调工作。对内业测绘有把握的部分应作抽查，对内业标明的疑点应作核对、补测，对内业无法判绘的地势元素应进行补调。
4.2接边和结束
测绘地物地貌时，应在仪器上与已描图边进行接边；像对间的地物接边差不大于地物点平面方位中差错的两倍，等高线接边差应不大于1个根本等高距；每像对测完后应经查看才能从仪器上取下，每幅图测完后应认真进行自校和材料收拾。
三、无人机航摄效率影响因素分析
无人机航摄效率的影响因素主要包括以下4方面：①摄区面积；②无人机续航时间；③相机续航时间；④相机的像幅大小。公式为：N=Int（PArea/FArea）+1（1）
式中，N为摄区飞行架次数；PArea为摄区面积；FArea为单架次航摄面积；Int（）表示将数字向下舍去到最接近的整数。
由式（1）可知，航摄架次与摄区面积成正比，与单架次航摄面积成反比。因此，在保障摄区任务的前提下，要提高航摄效率，只有提高单架次的航摄面积。而单架次的航摄面积与以上的②③④因素直接相关。如果把单架次的航摄面积分摊到每张有效的像片上，那么每张像片的有效面积可以近似认为是单像片扣除单次重叠后的面积，即单架次航摄面积=单像片有效面积×片数=单像片长×（1-航线重叠）×单像片宽×（1-旁向重叠）×飞机和相机续航时间的最小值内拍的片数根据投影关系：
可得到单片贡献面积SArea：
式中，f为焦距，单位为mm；H为相对航高，单位为m；u为像元大小，单位为mm；GSD为地面分辨率，单位为m；Row和Col分别为像片行数和列数；Oc为航向重叠度；Or为旁向重叠度。以上推理基于固定地面分辨率的情况，而这也是生产中常用的情况。由公式（3）的分析得出结论为：①单架次航摄面积与相机像元大小以及航高的平方成正比，与焦距的平方成反比；②单架次航摄面积与像幅大小成正比；③单架次航摄面积与航摄时间成正比。要提高无人机的航摄效率，可以采取如下措施：①选择较高的航高和短焦相机；②减少影像重叠度；③选择大容量的相机电池；④增大无人机的载油量；⑤减少单位时间消耗的油量。实际作业中，相机的焦距是固定的，影像重叠度必须得到保证，因此增大油箱容量和减少单位时间油耗是最可行的办法。
单位时间的油耗，实际体现的是无人机螺旋桨的效率问题。在空气动力学理论中，一般用以下公式来表示：
式中，η为螺旋桨的效率；r为桨叶上任一剖面到旋转轴的距离；θ为剖面角（螺距）；V为前进速度；D为螺旋桨直径；P为旋转阻力。
由式（4）可以得出，在机型一定的情况下（此时P为定值），η与tanθ成正比，即其他条件确定的情况下，螺距越大则螺旋桨效率越高；同时，桨尖处螺距角的影响比靠近旋转轴处的角度影响更大。
因此，在其他条件不变的情况下，通过用砂纸打磨螺旋桨，修改螺旋桨桨叶翼面与旋转平面的交角（重点是桨尖处的角度）的方法，增大螺旋桨的螺距，可提高无人机的效率，减少油耗。
关键词：遥感森林资源调查
遥感作为获取地球表面时空多变要素的先进方法，是地球系统的科学研究的重要组成部分，是对全球变化进行动态监测不可替代的手段。利用遥感技术进行森林资源管理、抽样调查、航片判读、监测森林火灾和病虫害有十分重要的意义。20世纪70年代末至80年代初，许多林业先进的国家把航天遥感用于森林资源调查和森林灾害监测。林业遥感具有宏观性、获取信息快、重复周期短和成本低等特点。航空遥感已成为森林调查和灾情监测的必要手段。航天遥感已在全国性或大面积林区的森林资源清查和灾情监测得到应用，都具有广阔的发展前景。
1、遥感技术的分类
按遥感平台的高度和特点，一般分为航天遥感、航空遥感、近地遥感。①航天遥感。又称卫星遥感。指轨道高度在100000米以上的人造卫星、航天飞机和天空实验室等遥感。由于轨道高度和遥感对象不同，遥感器的地面分辨率和可能识别的地物大小也不同。例如，用于监测大气活动的气象卫星所获取的遥感图像的地面分辨率为1.1～1.4公里；用于资源勘测与环境监测的陆地卫星或资源卫星为20、30、80米不等；适用于资源详查和城市、海岸带研究的回收型卫星或航天飞机一般可达5～10米。②航空遥感。利用飞机携带遥感仪器的遥感，包括距地面高度600～10000米的低、中空遥感和10000～25000米的高空、超高空遥感，可获取分辨率很高、波谱信息很丰富的照片或扫描图像。由于航空遥感继承并发展了航空摄影测量学的原理和方法，因而具有较高的定位精度和编制大比例尺系列专题地图的功能。但是，航空遥感覆盖的地区较小，技术处理过程较复杂，生产周期较长，主要适用于城市管理、工程设计、污染监测和灾情调查等方面。③近地遥感。指距地面高度在1000米以下的系留气球（500～1000米）、遥感铁塔（30～400米）、遥感长臂车（8～25米）等的遥感，主要用于对大气辐射订正和光谱特性测试，以辅助高空遥感器的波谱选择、辐射订正和为图像判读分析提供参考。遥感铁塔还可用于海面污染和森林火灾监测。另外，有火箭和高空气球遥感，这些一般只作为一种辅助手段，以快速获取短暂的局部性的大气或地面信息。
按电磁波的波谱范围，遥感可分为可见光遥感、红外遥感、紫外遥感、微波遥感、超短波遥感和多谱段遥感。①可见光遥感。用分波段照相机或用多波段扫描仪采集0.34～0.76微米波段的信息。主要用于立体摄影测量、资源调查、军事侦察等。②红外遥感。指利用波长0.76～3.0微米的近红外和波长3.0～15微米的远红外波段的遥感。红外遥感对地表热力场和植物叶绿素含量特别敏感，温度分辨率可达0.1～0.2℃。用于城市热岛、温泉、海面温度、埃尔尼诺现象、海洋中的淡水涌泉、海冰、积雪、冰川和湖泊的观测，以及森林、草场、作物长势的分级和湖泊富营养化、海面赤潮、海洋初级生产力的估算等。③紫外遥感。利用波长0.3～0.4微米的紫外波段的遥感，主要用于大气和海洋温度场的探测。④微波遥感。利用1～1000毫米波段的遥感。具有全天候工作和穿透云层、干冰、沙漠和植被的功能，但空间分辨率低。可用于地质勘探、资源调查等。⑤多谱段遥感。利用几个不同波段范围，同时对某一地物或地区进行遥感，对获得的信息加以组合，以获取有关物体的更多的信息。⑥超短波遥感。利用超短波的α射线和X射线的遥感。如拖曳于海底的α射线探测仪，用于海底沉积和基岩剖面的探测。⑦激光遥感。用于大地测量的卫星定位、活动断层地形变化和40～200米以内水下地形的测绘等。
2、林业遥感的应用范围
20世纪20年代开始试用航空目视调查和空中摄影；30年代采用常规的航空摄影编制森林分布图；40年代航空像片的林业判读技术得到发展，开始编制航空像片蓄积量表；50年展了航空像片结合地面的抽样调查技术；60年代中期，红外彩色片的应用促进了林业判读技术的进步，特别是树种判读和森林虫害探测；70年代初，林业航空摄影比例尺向超小和特大两极分化，提高了工作效率，与此同时，陆地卫星图像在林业中开始应用，并在一定程度上代替了高空摄影；70年代后期，陆地卫星数据自动分类技术引入林业，多种传感器也用于林业遥感试验；80年代，卫星不断提高空间分辨率，图像处理技术日趋完善，伴随而来的是地理信息，森林资源和遥感图像数据库的建立。抽样调查中，观测和调查的单位是单元。单元的集合体称总体。总体的范围可以大至全国，小至一个林分。总体和单元的划分关系到调查成本，乃至调查的成效。为了获得部分单元的观测值，用以推断总体，先要抽取部分单元组成样本。这些组成样本的每个单元称样本单元。样本单元的基本形式有样地、样木、样线和样点，常被用作调查方法的名称，如带状样地调查，点抽样等。
2.1森林经理调查
运用航空像片按调查因子判读（见航空像片森林判读）勾绘小班轮廓，估测小班蓄积量。常用的方法有：①典型选样法。在像片上选取足够数量有代表性的样点，然后持像片到样点实测各项林分调查因子，计算出小班各因子的平均值和蓄积量；②样地实测法。在勾绘的小班内设置带状或方形样地，进行每木检尺，然后计算样地和每公顷蓄积量；③分层抽样法。根据航空像片上林分影像特征进行分层（即分类型），判读勾绘分层小班，应用分层抽样法（见森林抽样调查）估测总体森林蓄积量；④像片判读与实测回归法。即利用航空像片判读蓄积量与地面实测蓄积量进行回归估计；⑤多元回归估测法。选择影响森林蓄积量并能在航空像片上判读的各种数量因子，建立多元线性回归方程，然后根据小班判读因子估测小班蓄积量。
2.2森林火灾和病虫害探测
利用遥感技术可以观察火灾发生条件，有利于尽早发现火情，以便及时采取预防救灾措施。主要包括下列内容：①森林火灾等级划分。即为调查森林火灾在地域上分布的特点而进行的大区域宏观分类。可根据森林植被、气候状况及火源分布，利用卫星图像目视判读划分；也可利用近红外波段影像对林区水热分布状况反应比较灵敏的特性，应用电子计算机数字图像处理，提取植被、气候和火源分布的信息划分火险区。最后根据所获得的有关森林植被易燃性能、燃烧环境的和火源密度等信息，综合确定火险等级，编绘森林火灾危险分类图。②森林火灾探测。应用分辨率较高的双通道红外扫描探测仪探测火情，仪器上采用3～4微米和8.5～11微米两个波段探测装置，可从5000米高空探测到0～50℃森林背景中0.09平方米的600℃火场目标，既能探测林火，又能扫描成图显示火情图像。将仪器安装在森林防火巡逻的飞机上，可以监视森林火灾的蔓延发展情况，能够发现地面上直径6米的火情，以至地表下腐殖层里的火情。③森林火灾损失调查。森林植被火烧以后，地被波谱发生变化，在陆地卫星多光谱图像上就会发生与正常林地不同的异常反映。火烧迹地吸收红光不反射红外光，因此在0.5～0.6微米波段的图像上偏淡变浅，而在近红外0.7～1.1微米波段的图像上又比正常林地偏黑。在实际工作中使用这两个波段图像配合判读分析，不但可以正确识别火烧迹地的位置和轮廓，还能估计火烧迹地年龄，绘制火场和森林火灾强度图。
森林病虫害探测受害林木和正常生长林木比较，在光谱反射率和温度方面都会发生异常现象。因此可用航空光谱辐射计和红外辐射计加以探测。如松树病虫为害中期的针叶内部结构被破坏，叶绿素减少、针叶变黄，或因叶肉含水减少，针叶干枯萎缩，在可见光波长范围里（0.45～0.55微米）针叶的光谱吸收就减少，而光谱反射率增加。这样，从不同长势的松树光谱反射曲线图上（见图），就可发现受害和健康树反射特性曲线的明显差异。在病虫害初期，针叶内部和叶绿素含量发生变化，则会在近红外波段里（0.7～1.3微米）发现受害松树的光谱反射率较低，也可在彩色片或彩色红外片大比例尺和特大比例尺航空像片上，早期探测到病虫灾害，甚至可从这种影像上统计受害株数，划分受害程度。现在已可利用卫星上安装的高分辨率红外扫描仪和多光谱扫描仪对同一地区进行重复探测以比较灾情发展情况，可比目测提前几天至十几天发现病虫害。
关键词：无人机；航空遥感；测量系统
1引言
无人机航摄系统是一种以无人机（UnmannedAerialVehicle，简称UAV）为平台，搭载小型影像传感器，借助卫星导航技术、通讯技术实现低空航摄飞行，快速获取地面影像数据的系统。该系统具有机动性强、成本低、外部环境影响小、分辨率高、作业周期短等优势，逐渐成为工程数据获取的重要手段之一。发展低空遥感产业，不仅能满足一定范围的数据获取的需要，更重要的是能促进完善我国航空遥感体系，改善我国地理空间数据的获取、处理和分析能力，促进高分辨率遥感数据在国家不同领域的应用，减少对国外高分辨率遥感数据的过分依赖。
2无人机摄影测量系统的组成
2.1硬件组成
无人机测绘遥感系统由无人机飞行平台、传感器、飞行控制系统、地面监控系统以及地面运输与保障系统五部分组成。国内比较成熟的飞行平台有“垂直尾”型无人机、“双发”型无人机“倒桅尾”型无人机等，搭载高端单反数码相机，无人机飞行控制系统主要包括自动驾驶仪、GPS导航仪、姿态控制仪、高度计、气压计等。关键技术为GPS导航控制的定点曝光技术和相机旋偏改正技术。地面监控系统主要包括通讯系统、监控软件系统和维护系统。
2.2软件组成
无人机航空摄影及影像处理比传统航测复杂很多，为保证航摄质量需进行精确航摄规划、航摄质量快速检查及影像快速预处理等，完成这些工作需配置相应的软件。
精确航摄任务规划软件主要用于航摄任务规划，功能包括：设计成果统计与制图、自动/半自动航摄分区、自动航线敷设、自动调整曝光点间距、航线间距，保证立体观测重叠度指标、修改编辑曝光点、航线功能、构架航线、基站布设功能、片数、航线长度、距离等统计报告。航摄质量快速检查软件包括以下技术内容：快速浏览影像质量、检叠度指标、检查旋偏角指标、自动形成像片预览索引图、影像自动批量打号、输出航摄质量检查统计报表、快速检查飞行数据覆盖情况，以便决定补飞以及撤场事宜。同时直接关系到作业效率，飞行质量检查与评价。最核心的指标是重叠度和旋偏角，必须满足航测规范的要求。两张相邻航片，通过一对同名点即可根据影像宽度计算重叠度和旋偏角，数字航片原始片像素数固定，按照同样方式重采样后的预览片也可计算重叠度。
影像快速预处理软件的主要目的是为了改正无人机航摄影像的畸变差，基于影像纠正变换的畸变差改正软件就是为了提高摄影测量的精度，以便于后期处理时模型间的相对定向。软件包括以下技术功能：
⑴批处理读入TIF格式原始影像数据。
⑵读入相机参数文件。
⑶自动完成畸变差改正。
⑷对影像上像点坐标进行系统误差改正。
3无人机摄影测量的特点
无人机飞行平台自身的特性，使得无人机航摄影像和传统航摄影像之间有一定的差异。与传统航空摄影相比，无人机航摄系统的主要特点包括：搭载的是非量测数码相机、无人机平台飞行姿态不稳定、影像不仅像幅小而且重叠度大以及基商比小等。目前，专业的量测相机有SWDC-4数码航摄仪、ADS40、ADS80、UltraCAM大幅面数字航摄相机以及数字航摄相机DMC（DigitalMappingCamera）等，这些专业量测相机质量大、价格高主要适用于有人飞机的航空摄影测量，小型无人机平台是无法荷载这些专业测量相机的。因此，无人机航摄系统使用的都是价格低、质量轻的非量测数码相机。传统航空摄影使用最多的是23cmX23cni和18cmX18cm两种规格的胶片，而像幅尺寸与胶片大小有直接关系。但是，无人机航摄系统使用的非量测数码相机的像幅很小，航摄时通常设置成最大像幅模式，以便更好的利用像幅面积。因为航摄图片像幅的大小，直接影响航摄基线的长短。所以，当使用无人机进行航摄作业时，航摄基线变短，基高比变小。这就意味着空中三角形的稳定性变差，解算精度下降。小型无人机飞行平台自身的特性决定了它在低空飞行时容易受到气流的干扰。传统摄影测量采用有人大型飞机，飞行时受气流影响小姿态比较稳定。只要姿态角在±3°内，航向重叠度达到60%、旁向重叠度达到30%就可满足精度要求。同样的天气状况，无人机平台的姿态角会达到±10°或者更大。所以无人机影像重叠度都要比传统航摄影像的重叠度大很多，通常航向重叠度设置为70-85%、旁向重叠度设置为35-55%。以此来保证航摄影像的质量和后续处理成果的精度。
4无人机航测的应用
4.1电网应急救灾
我国属于自然灾害多发国家，平均每年因灾造成直接经济损失近2000亿元，灾害突发时，采取恰当的应急措施可以大幅降低经济损失。为应对突发的自然灾害，减轻灾害对国家电网造成的损失，及时恢复、重建电网，国家电网公司建立了应急救灾指挥中心，但应急手段还须完善。灾害发生时及时获取灾区的高清晰影像，第一时间为应急救灾指挥中心提供现场影像资料至关重要。但是，灾害发生时往往伴随恶劣的天气状况，如2008年南方冰灾，当时的受灾地区受天气影响，采用普通航飞、卫星拍摄等方法无法及时获取灾区的高分辨率影像，利用无人机低空遥感系统机动性高、环境适应性强、无需机场起降、对天气条件要求低等特点，可以及时、高效获取高清晰影像，为国网公司应急救灾指挥中心进行灾害评估、制定救灾决策、制定电网重建方案提供先进、可靠的技术手段。
4.2无人机航测绘制大比例尺地形图
无人机航摄系统自身的特点和性能决定影像的获取和处理都与传统的航空数码影像存在差异，下面将具体介绍无人机航摄影像的获取与处理流程。采用DPGrid影像快速处理系统，对无人机影像进行处理。
（1）航空摄影：使用无人机飞行平台搭载Canon5DMarkII数码相机对测区进行航空拍摄，并获取摄区影像。航线设计是航摄影像信息采集前的关键技术，需要对影像的地面分辨率、航摄区域的形状和地形特点以及数码相机性能等因素进行综合考虑，以保证影像精度和质量为前提进行航线的最优设计。
（2）像片控制测量：像控点可按区域网布设，为提高像控点的加密精度，可以在区域网的两端和中部位置增加平高点。采用RTK、GPS静态或测距导线测定像控点平面坐标，采用GPS曲面拟合或图根水准测定像控点高程。
（3）内业测图：在全数字摄影测量工作站上进行地形要素数据集。影像模糊或立体判测有疑问的地物，要做出标记供外业补调，内业能定性的地形要素可直接标注图式符号。
（4）外业地形图调绘：外业调绘和补测时，简单易补测的新增地物可直接补测上图，只需标注好与附近相关地物的距离尺寸；成片新增地物可用全站仪或RTK进行野外集数据，配合外业草图进行编辑。
（5）将编辑好的数字线划地形图按照CASS软件的数据标准，编辑成需要的数字地形图。
参考文献：
[1]刘小民.基于全数字摄影测量系统的数字正射影像图的制作[J].测绘科学.2010，35（4）：198-199.