航空摄影测量加密措施分析

刘建勇 盖忠奎

【摘要】本文分析了當前航空摄影测量时最常见的三种加密措施及其数学模型，并对每一种加密措施精度进行比较分析。根据结果显示，这三种加密措施都达到我国航空的摄影测量中对航测生产精度的标准。

【关键词】航空摄影；航空测量；加密措施

随着经济的发展，许多高新的计算机技术也开始应用在航空摄影测量中，比如陆地资源卫星、星载 SAR、机载激光雷达等。这些高新的技术极大的促使了航空摄影测量发展成为以空间数据为核心的加密技术处理方法。从技术上来说，这主要是以内业为主导的数据采集新模式。特别是航空摄影测量新技术，对于促进城市建设和城市发展都有极高的积极意义。当前航空摄影测量技术广泛应用于矿产勘探、城市交通等各种领域，并获得较为显著的成就。本文对当前航空摄影测量的加密措施进行了分析，并挖掘其中的逻辑和技术内涵，以期为加密措施的改进做出贡献。

1.航空摄影测量方法分析

目前航空摄影测量中最常见的三种加密措施主要有：全能法、分工法和综合法。

全能法指的是在摄影测量的过程中利用几何反转的原理，在立体测图仪内建立立体像和其缩小版的所摄地面几何模型的一种方法。在绘制过程中，还根据内方位的元素在立体的测图仪内放置像片，使摄影的光束与解密后的投影光束相近。

分工法（又叫微分法），指的是是根据平面和高程分求原则来测量的一种方法。主要使用立体量测仪来进行测量。

综合法指的是结合平板仪测量与摄影测量的一种方法。地形点的等高线与高程可以采用一般的野外测定方式来进行测绘，而地形图上的地物、地貌的平面地形则是采用像片纠正法来画出线划图与像片图。一般来讲，综合法主要适合用于测量平坦地域的大比例尺情形。

2.航空摄影测量加密措施的模型

航空摄影测量根据其测量方法的不同，有不同的加密措施，这些加密措施的基础是其对应的加密数学模型，所以需要对这些加密措施的模型进行仔细分析。

2.1常规的光束法局域网平差加密模型

常规的光束法局域网平差加密模型是在分析坐标基础上建立的一种观察模型，并对不同的坐标做详细的测量，建立独立影响的光束，算出一种加密在数字上的模板，从而建立一个完整的摄影测量模型。为保证本模型观测值的准确度，需要建立合理的相对应像点坐标，并通过建立的想点坐标来设定影像外各个防伪元素的数值。所以，在摄影测量过程里，航摄仪内部的方位元素是已知的。如果在区域网中测量的像点有不同的种类和数量，可以根据这些不同来建立有不同误差的方程。

本加密模型的理论基础是像点-投影中心-物点这三点处于一条直线上的中心投影共线方程：

（1）

式里面，x、y指的是以像主点作为原点的像平面的x轴、y轴坐标值；f指的是航摄仪的主距；X、Y、Z指的是物点的地面坐标值；XS、YS、ZS指的是影像外的方位线元素值；a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3指的是用影像外的方位角元素来表示方向余弦的值。以像点坐标作为观测值，将物方坐标与影像外的方位元素作为待定参数，若已知航摄仪内的方位元素值，可对式（1）进行线性化求解，得误差方程式：

（2）

式里面，x0、y0指的是由影像外的方位元素值与地面坐标的近似值代入到式（1）中计算得到的像点坐标值。在区域网内量测n个像点，就可以列出n组式 （2）的误差方程。如果在区域网内量测的像点有足够多时，就可以用最小二乘平差的方法来整体的估计地面坐标与影像外的方位元素值的改正数，进而得出加密点的地面坐标与影像外的方位元素值，从而实现用二维影像来反推出三维物空间点的坐标的目的。

2.2 GPS 辅助的光束法局域网平差加密模型

GPS辅助的光束法局域网平差加密模型是在常规的光束法局域平差基础上建立的，并利用了最新的 GPS手段来获取航摄仪参数以确定三维空间内的观测值大小，从而实现数据观测和传输之间平稳进行。图1表示了GPS天线的相位中心和航摄仪的投影中心之间空间偏移向量AS。

图1带GPS航摄系统的空间偏移向量

3.加密措施的试验分析

不同的模型其算法及核心均不相同，要测试各种加密措施的加密特性，需要建立一个新的加密系统才能进行分析。首先，需要以WuCAPS为基础，将数字和自动化测绘相结合，并对测量结果进行检测分析。其中有几点需要注意的问题：

（1）不同的技术参数和航摄技术都需要建立一个完整的航摄负片，利用 WuCAPS和数字测量技术完成对地图的初步自动化测绘，同时，WuCPS技术又可以将不同时间检测到的数据进行汇总整理。再利用这些数据通过DGPS和IMU观测值进行二次联合处理，这样就可以得到不同方位的元素值。这是一种基于POS系统的测量技术，也是一种实现影像外方位元素采集和加密的新技术。

（2）为获取更精确的测量数据，需要使用专业的加密措施来进行加密处理，并借助专业的模式对其加密精度进行设置。

（3）加密过程中应尽量选择小的加密模型来进行，所加密的数据需要满足相应的4D产品要求，并适应复杂的地理形势。此外，POS 辅助的光束法局域网平差加密模型包括4个高程的检查点，在对4个检查点进行测量时，不可避免会产生一些残差。因此在检测过程中，需要对其加密精度进行严格把关。

（4）不同的设备在测试范围内，要明确其周边的布点光束法局域网平差值。所有在后期需要检测的点都要有其对应的实物点，以此保证立体测量的精度。此外，还可以引入POS系统外方位的元素误差，使测量值更加靠近实际值，使得测量数据更加客观、真实。

结束语

从上文分析可知，随着摄影技术及计算机技术的发展，航空摄影测量逐渐应用于各种地质和地区的监测和绘制中，这就要求根据测量技术研发其相应的加密措施，并对各种加密措施进行分析比较，选出最合理、有效的加密办法。经过分析可知，本文所讨论的二种加密措施均可以满足我国航空测量的加密需求，但其中相关技术还需进一步发展。因此，在后续的研究与实验中，应积极运用前沿技术，不断完善航空测量加密措施，实现高精度、高准确度的航空测量。

参考文献

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