航空航天技術論文(2)
航空航天技術論文
航空航天技術論文篇二
現代航空航天技術在測繪中的應用
摘要：本文主要探討了航空攝影測量技術、地理信息系統技術、GPS測量技術以及遙感技術等四種現代航空航天技術在測繪中的應用。
關鍵詞：航空攝影測量;地理信息系統;GPS測量技術;遙感技術;測繪
中圖分類號：P228文獻標識碼： A
隨著現代人造衛星技術、微電子技術及計算機技術的飛速發展，建立在這些技術基礎上的甚長基線干涉測量(VLBI)、衛星激光測距(SLR)、全球定位系統(GPS)等空間大地測量技術，已可以精度測定地球的整體運動(地球的自轉和極移等)和局部運動(板塊運動和區域性地殼形變等)，這些同慣性測量、衛星重力梯度儀、衛星測高等新技術的研制和應用一起，推動了整個測繪的發展，使之從單一學科的封閉狀態向著與天文、地質、海洋、大氣、地球物理等學科互相滲透、交叉、綜合發展的方向前進。目前在測繪工程中常用的航空航天測繪技術有：航空攝影測量技術、地理信息系統技術、GPS測量技術以及遙感技術。現簡要分述如下。
1航空攝影測量技術在測繪中的應用
隨著科技進步，航空攝影測量技術廣泛應用于城市測繪、復雜地形及國界等測繪區域。目前，航空攝影測量技術發展迅速，測繪技術向數字化轉變，出現了數字航攝儀DMC、IMU/DGPS新技術、LIDAR激光測高掃描系統等攝影測量新技術。
1.1數字航攝儀DMC
數字航攝儀DMC是一種用于高精度、高分辨率航空攝影測量的數字相機系統。DMC數字航空相機由四個全色傳感器和四個多波段傳感器組成。DMC航空相機通過四個多波段傳感器分別捕捉紅色、藍色、綠色及近紅外數據;而四個全色傳感器分別捕捉的影像，依靠少量的重疊區域生成一個大的鑲嵌影像。DMC能夠滿足小比例尺和高分辨率大比例尺航攝業務的需要。該系統在不同的光線條件下，通過改變曝光時間，確保影像質量，其對地面分辨率可達到5 cm。
低空數字航空攝影測量以2000萬像素以上的小像幅數碼相機為傳感器，采用無人飛機進行低空航攝，具有機動、快速、經濟等優勢。該技術能夠在短時間獲取局部區域的較高精度的高分辨率數字影像，且天氣及機場的依賴性小，已廣泛應用于應急保障、防災減災、地形測繪等領域。
1.2 IMU/DGPS輔助航空攝影測量技術
GPS，即全球定位系統 ，應用于航空攝影測量后，通過空三的方法獲取角元素，部分實現了直接獲取投影光束。IMU/DGPS，即慣性測量單元/差分GPS，應用與航空攝影后，可直接獲取三個線元素和三個角元素，無需或只需極少數的地面控制點就可進行航空攝影測量，簡化和加速航片定向乃至整個測圖工作。
IMU/DGPS輔助航空攝影測量是通過聯合IMU、DGPS數據聯合處理后，從而獲得高精度外方位元素相片的航空攝影測量理論、技術和方法。其首先通過飛機上的GPS接收機和地面或基站上的 GPS接收機連續而同步地觀測GPS衛星信號，然后經過GPS載波相位測量差分定位技術從而獲取航攝儀的位置參數，進而應用于航攝儀緊密固連的高精度慣性測量單元直接測定航攝儀的姿態參數。IMU/DGPS輔助航空攝影測量方法主可以分為IMU/DGPS輔助空中三角測量法和直接定向法。IMU/DGPS技術可以直接獲得每張像片的外方位元素，將其作為帶權觀測值參與攝影測量區域網平差，從而獲得更高精度的像片外方位元素成果的測量方法為IMU/DGPS輔助空中三角測量方法;高精度差分GPS和慣性測量單元獲取航空攝影曝光時刻影像確定空間方位，而后對其進行誤差的校正，從而獲得每張像片的高精度外方位元素的測量方法為直接定向法。
1.3 LIDAR激光測高掃描系統
LIDAR激光測高掃描系統利用GPS輔助空中三角測量技術，可以減少地面控制點，縮短作業周期，降低成本，可以真正應用于困難地區、無圖區及邊境區的基礎測量。利用該種測量技術，在有地面控制點的四角帶，完全可以滿足1∶10000比例尺的地圖精度要求;在地面特征豐富、影像較好時，可以達到1∶50000比例尺的精度要求。這種測量技術對于實施西部大開發戰略、完善國家基本地形圖有重要意義。
2地理信息系統技術在測繪中的應用
2.1 數據采集
為了在數據存儲中得到柵格和矢量兩種形式的連續對象實體，測繪初期便要對自然界監測對象施以不同的離散和抽象。決定柵格數據集的分辨率和矢量的存儲方式分別為地面單位網格寬度和利用點線面三要素來表示監測對象。當然除了這一方式，還有其他方式來存儲非空間數據。傳統的數據采集方法是對人工測量數據進行數字化或掃描來得到數字數據，而比較先進的方法則是通過GPS 全球定位系統檢測出相應坐標，接著將坐標輸入到GIS 系統中進行相關處理。當然，這一過程也可以通過遙感技術來完成。
2.2 數據處理
屬性特征、時間特征和空間特征并稱為地理數據三大基本特征。屬性特征又分為主觀屬性和客觀屬性，城市測繪中需要測量的設施最主要的便是城市建筑和道路。主觀屬性主要體現為城市道路和道路交叉口的交通量，客觀屬性主要為城市道路名稱和道路交叉口形狀。地理特征專題屬性得到的信息不僅可以存在FAT表中，也可以存儲在其他表中，其他表中的數據通過對象標志碼與FAT形成聯系。
2.3數據管理
在城市測繪中，城市道路、交叉口以及橋梁等設施，一般通過點來表示;城市道路中線及邊線，通訊線的走向等則用線來表示;城市建筑物(如學校、企事業單位、商場、醫院等)則通過面表示。這些數據集中起來，合理組織，則會形成一個地理數據庫。在這一數據庫中，所有諸如道路線、道路交叉口等則會構成城市測繪要素集;同樣的，通訊線路、電力設備等則會構成數據庫中的管線要素集。
2.4 數據顯示
一般來說，單一值地圖、單一的符號、相關多重屬性和相應字段屬性數量表達表示等圖形表達方式構成了地圖特征。其中，相應字段屬性數量表達則包括符號分級、顏色分級和密度值分級。在地圖上，單一符號展示可以直觀地看到相應對象分布的密集程度。如用點來表示城市居民的居住情況，那么就可以直觀地從地圖上得到相應區域居民分布情況;同樣的，用線可以直觀地表達相應區域的道路網密集程度。
3 GPS測量技術在測繪中的應用
GPS 是由美國最先研發的一種全球性的衛星定位系統，現在已經普及到全球并得到廣泛應用。GPS 擁有高精度、高效益、全天候等優點，可以準確、高效、快速的提供要素的三維坐標和相關的其他信息，目前主要應用的領域包括地質測量、農業發展、軍事領域攝影測量等。
3.1 GPS控制網在地質測繪工作中的建立
新地區進行測繪時，地質測繪人員會對該地區建立一個相應的測繪控制網。為了減小測繪的誤差，測繪人員可以分級別的應用GPS 技術建立測繪網，并且還可以分階段的對布設進行跟蹤改變，此外對數據的核算也可以分階段進行，這樣做簡單方便。
3.2 野外地質測繪
在地質測繪的野外測繪工程中GPS 也發揮著巨大的作用。在野外地質測繪過程中應用GPS 技術可快速進行選址，特別是對于那些山區等復雜的地質測繪選址中GPS 技術更具有明顯的優勢。即使是應用GPS 技術進行選址，也需要測繪工作人員的慎重考慮，目的是確保測繪工作得以順利進行。此外，GPS 技術不僅應用于選址定點，還可以靜態監測野外地質的測繪工作。對于地面上的一些情況，GPS 技術可利用遙感技術和衛星對其實施監測。野外地質測繪所使用的一些參考數據也是應用GPS 技術獲得的，GPS 技術監測到地面上的數據，然后對這些數據進行分析，結果可為野外地質測繪服務。
3.3 對數據文件進行處理
GPS 測量數據處理的主要內容有 GPS 網平差和基線解算。只有解算基線，詳細分析檢驗數據文件，修復數據中出現的誤差與漏洞，才能把詳細精確地數據提供給地質測繪。地質測繪所用的數據主要是先通過GPS 技術獲取，接著對獲取的數據進行整體分析，數據的這種一系列分析不僅為數據的精確性提供保障，還優化了地質測繪的效率。
3.4 GPS實時動態定位技術的應用
新的坐標轉換模型可在控制網解算之后建立。要想對測繪區域內的地形圖進行測量，首先，確定基本控制點，基本控制點就是應用GPS 實時動態定位技術在測繪區域內對控制點加密，然后，就可以應用GPS 實時動態定位技術對區域內地形圖進行測量。GPS 實時動態定位技術的應用不僅保證了地形圖的精準度，而且還在很大程度上節約了戶外作業時間。在地質測繪中應用GPS 實時動態定位技術使測繪工作變得更加容易，GPS 實時動態定位技術在測繪工作中發揮著不可替代的作用。
3.5 測量勘探線剖面選址
為了確定施工地點的高程和坐標，可應用GPS技術對于地質測繪中的各個地點進行有效測定，測定結束后可獲得一系列的數據，獲得數據后就可以很快的整理資料，緊接著就可以繪制出所測地形的剖面圖。剖面圖繪制好以后，就可以根據它選擇視野開闊地勢平坦的地區進行施工。
4遙感技術在測繪中的應用
遙感是由空基系統、地基系統和研究技術支持系統組成，利用各種非接觸的、遠距離的探測技術，根據地面上空的飛機、飛船、衛星等飛行物上的遙感器收集地面數據資料，獲取信息，經記錄、傳送、分析和判讀識別他物。
遙感技術具有獲取數據資料范圍大、獲取信息速度快、周期短、受條件限制少、手段多、信息量大等特點。
遙感對地觀測技術是當代高新技術的重要組成部分，具有時效性好、宏觀性強、信息量豐富等特點。利用 GPS 監測地質災害體的形變與蠕動情況，從衛星遙感圖像上可實時反映災時情況，監測重點災害點的發展趨勢，增強地質災害發生的預見性。遙感技術在地質測繪中廣泛應用，在大比例尺地質測繪和地質制圖中，遙感與地質的符合程度和可兼容程度有了很大的改進，真實地反映地質事實，有利于促進地質礦產持續發展。
此外，地質圖上對巖漿巖、變質巖等地質結構的描述比較粗略，常規地質圖則記述簡單。由于遙感地質資料在各類鉆井、物探資料等運用過程中表現出了較強的可靠度，如利用遙感資料將各種各樣的隱伏地質信息、隱蔽地質界限等，補充到這類地區的地質圖上去，可大大改善其地質研究程度，所以將遙感技術應用于地質測繪，開展大比例尺地質填圖，也必將大幅度提高大比例尺地質圖件的精度和專業水平，加快詳細地址測繪、專業勘測的進度。
參考文獻
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