航空攝影測(cè)量中的立體模型重建外文翻譯

1、航空攝影測(cè)量中的立體模型重建摘要 本文描述的是現(xiàn)代航空攝影測(cè)量的操作問(wèn)題和基本的技術(shù)需要。當(dāng)立體模型重建時(shí)，利用航空攝影測(cè)量中的外方位元素決定攝影測(cè)量點(diǎn)的精度和在對(duì)應(yīng)的模型點(diǎn)中的y-視差分析。真正的航空攝影，在圖像的比例，由1:2 500至1:6 0000，與dgps/imu的數(shù)據(jù)來(lái)源于各種地形，在中國(guó)由我們的pos-支持的大型區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)劃wucaps處理。實(shí)證結(jié)果證實(shí)來(lái)源于大型區(qū)域網(wǎng)平差的外方位元素的精度符合地形勘測(cè)規(guī)范的要求。然而，通過(guò)pos確定的外方位元素的精度不能滿足地形勘測(cè)規(guī)范的要求。關(guān)鍵詞 空中三角測(cè)量（at）；gps（全球定位系統(tǒng)）；pos（定位和定向系統(tǒng)）； 立體模型重建；地

2、面控制點(diǎn)（gcps）；精度導(dǎo)言航空攝影測(cè)量是從空中影像獲得關(guān)于地球表面的三維空間信息的科學(xué)和技術(shù)。攝影點(diǎn)的決定，其中通過(guò)使用圖像找出地面對(duì)象，是依據(jù)識(shí)別物體的遙感。并且問(wèn)題的關(guān)鍵是迅速和準(zhǔn)確地確定圖像的位置和行為上的即時(shí)影像。通過(guò)基于分布式地面控制點(diǎn)的空中三角測(cè)量滿足這一目標(biāo)。隨著空間定位技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)，以及空中三角測(cè)量的演變和發(fā)展走向沒(méi)有地面控制點(diǎn)的數(shù)字化勘測(cè)。早在1950年，攝影科學(xué)家就開始研究如何利用各種輔助數(shù)據(jù)，以減少地面控制點(diǎn)的需要。然而，由于技術(shù)的局限性，方法沒(méi)有變成現(xiàn)實(shí)。直到20世紀(jì)70年代，出現(xiàn)了美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（gps），在航空攝影過(guò)程中人們僅得到通過(guò)載波

3、相位差分全球定位系統(tǒng)（dgps）技術(shù)來(lái)確定曝光駐地的位置(即航攝照片的三個(gè)線性元素)，用于執(zhí)行空中三角測(cè)量（簡(jiǎn)稱gps-支持 at）可以減少攝影對(duì)地面控制點(diǎn)的依賴，縮短測(cè)繪周期；并降低生產(chǎn)成本，在攝影測(cè)量的領(lǐng)域觸發(fā)革命。然而，gps-支持 at在空中攝影測(cè)量的操作是有利的，主要是在浩大和困難的區(qū)域，在中小型的比例尺，而不是帶狀區(qū)域和城市大比例尺測(cè)圖。在20世紀(jì)90年代，人們開始探討采用gps/lns集成系統(tǒng)(也稱pos)獲取照片的位置和姿態(tài)(即利用gps獲得曝光駐地的位置，由imu獲得圖像姿態(tài)元素)，目的是照片的定向，最終目標(biāo)是取代區(qū)域空中。三角測(cè)量程序?，F(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)在4d產(chǎn)品(dem，

4、dom，dlg，drg)的自動(dòng)化的生產(chǎn)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新中將扮演一個(gè)重要角色。本文將介紹航空攝影測(cè)量學(xué)和相關(guān)的技術(shù)需要在當(dāng)前的操作應(yīng)用，特別是，攝影信息鏈的幾何定位精度可從照片方向到立體模型重建獲得，旨在探討4d產(chǎn)品生產(chǎn)的可實(shí)行性。人民希望這項(xiàng)研究的研究結(jié)果可以在國(guó)土普查，地圖測(cè)繪和基礎(chǔ)地理信息采集方面為航空攝影測(cè)量的操作提供指導(dǎo)。1 現(xiàn)代航空攝影測(cè)量的模式現(xiàn)今，航空攝影測(cè)量主要有三種模式，即標(biāo)準(zhǔn)的航空攝影測(cè)量、gps-支持航空攝影測(cè)量和pos-支持航空攝影測(cè)量。它們主要程序如圖1所示。從圖1，我們可以了解到，區(qū)別這三種模式的方法主要是如何獲取的航攝照片以及照片的方向。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)空中三角測(cè)量，它

5、是通過(guò)區(qū)域空中三角測(cè)量的大量地面控制點(diǎn)獲得模型定向點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)完成圖像的定向。對(duì)于gps-支持 at，在航空照片獲得的過(guò)程中，動(dòng)態(tài)gps定位是用來(lái)代替地面控制點(diǎn)以確定曝光中心的位置和獲得該模型定向點(diǎn)的坐標(biāo)，然后用于糾正圖像的方向。對(duì)于pos-支持 at，圖像和它們對(duì)應(yīng)的方位元素(圖像的六個(gè)外方位元素)都是已獲取的，用于了解在曝光時(shí)刻幾何反演攝影存儲(chǔ)的空間位置和姿態(tài)。2 相關(guān)技術(shù)要求2.1 空中攝影在現(xiàn)代航空攝影，為了提高獲得的圖像質(zhì)量，除了新增飛行控制系統(tǒng)到空中攝影機(jī)以外(例如ascot，ccns4，空中跟蹤系統(tǒng))，當(dāng)采取gps空中攝影和在照相機(jī)上安置pos系統(tǒng)進(jìn)行dgps/imu空中攝影時(shí)，方

6、法還包括牢固黏附與照相機(jī)的一臺(tái)gps接收器。根據(jù)空中攝影的不同的模式，我們可以制定一個(gè)負(fù)責(zé)計(jì)劃如圖2所示。2.2 地面控制計(jì)劃在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站，空中三角測(cè)量進(jìn)行了理論上的最嚴(yán)格的大型區(qū)域網(wǎng)平差，但為了獲得照片最佳的傳輸點(diǎn)的坐標(biāo)和方向的外方位元素，地面控制計(jì)劃的設(shè)計(jì)應(yīng)如圖3所示，即不同模式的空中攝影。2.3 數(shù)字映射從理論上說(shuō)，在得到準(zhǔn)確的內(nèi)外方位元素的圖像之后，可衡量的立體模型可利用模型重建恢復(fù)，其中我們可以做地形的測(cè)繪以及物體的自動(dòng)運(yùn)行。然而，目前的四維產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝是：?jiǎn)螐堈掌膬?nèi)定向立體像對(duì)的相對(duì)定向單一模型的絕對(duì)定向立體模型的測(cè)繪。該方法的模型只有通過(guò)pos-支持的航空攝影測(cè)量直接

7、地理參考恢復(fù)。3 實(shí)驗(yàn)和分析航攝定位有兩種方法。其中之一被稱作區(qū)域空中三角測(cè)量，關(guān)于圖像點(diǎn)的坐標(biāo)，地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)和（或）圖像的外方位元素加權(quán)觀測(cè)值，并結(jié)合大型區(qū)域網(wǎng)平差來(lái)解決圖像定向參數(shù)和目標(biāo)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，來(lái)作為方向控制點(diǎn)的立體模型繪圖和做高度精確的幾何定位的應(yīng)用。為不同尺度和地形類型的航空攝影測(cè)量， 航攝照片辦公室操作的地形圖規(guī)格定義了各自空中三角測(cè)量方法，地面控制計(jì)劃，以及傳輸點(diǎn)精度的具體標(biāo)準(zhǔn)。這種方法已被建立并得到了廣泛的應(yīng)用。另一種是所謂的直接地理參考，假定高精確的圖像外方位元素是可以得到的，在立體像對(duì)中通過(guò)使用圖像坐標(biāo)系統(tǒng)的同名像點(diǎn)的坐標(biāo)，利用空間交會(huì)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)物體的空間坐

8、標(biāo)。這種方法直接地確定對(duì)象的位置，因此4d產(chǎn)品可以被生產(chǎn)。然后本文將主要討論當(dāng)利用各種方式獲得圖像的外方位元素時(shí)，如何定位精度可以完成立體模型的y視差。3.1 數(shù)據(jù)如表1所示，來(lái)自不同領(lǐng)域的4個(gè)組的實(shí)際圖像的實(shí)驗(yàn)被實(shí)施。所有的底片被掃描，其分辨率為21米，為了得到連接點(diǎn)，pos-支持的大型區(qū)域網(wǎng)平差軟件wucaps被用于圖像的測(cè)試1，測(cè)試2和測(cè)試4，自制的jx- 4數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站用于圖像的測(cè)試3。根據(jù)相對(duì)定向的結(jié)果與由wucaps去除嚴(yán)重錯(cuò)誤的功能，地面控制點(diǎn)全部在立體鏡方式下手動(dòng)地被測(cè)量，并且所有圖像點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)精度(rms)均優(yōu)于6.0米。在那以后，我們使用applanix pos/av系

9、統(tǒng)的后處理軟件pospac做測(cè)試場(chǎng)校準(zhǔn)和dgps和imu數(shù)據(jù)的整合，然后通過(guò)應(yīng)用坐標(biāo)系變換和系統(tǒng)誤差改正每個(gè)圖像的六個(gè)外方位元素，這是由pos系統(tǒng)規(guī)定的，可以獲得。表1 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中的圖像參數(shù)測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3測(cè)試4時(shí)間2004.112005.12005.92005.10飛機(jī)yun-12yun-12yun-8aviation-照相機(jī)leica rc-30leica rc-30leica rc-30leica rc-30班次控制系統(tǒng)航空軌道航空軌道ccns 4ccns 4pos系統(tǒng)pos av 510pos av 510pos av 510pos av 510gps接收機(jī)astechtrimble

10、 5 700trimble 5 700trimble 5 700底片kodak 2 444kodak 2 044kodak 2 402kodak 2 402距離原則/mm153.84303.64154.06153.53框架/cmcm2323232323232323相片比例1:2 5001:3 0001:32 0001:60 000前部重疊度/%61636464邊緣重疊度/%32333330航帶數(shù)量91094控制帶2220相片25537724448gcps731603429密集點(diǎn)3 6315 4422 951712區(qū)域/kmkm45待添加的隱藏文字內(nèi)容25847524057最大地帶波動(dòng)/m38.

11、6（平坦地區(qū)）181.6（山地）729.3（高山地區(qū)）109.3（低地）gps更新比率/s20.511gps時(shí)間設(shè)定/min101055靜態(tài)gps/min5555人工gps/m0.303，0.110，-2.0290.303，-0.110，-2.002-2.015，-0.030，3.1022.034，-0.520，1.320人工imu/m0.000，0.200，-0.5590.000，0.200，-0.7100.000，-0.201，0.427-0.006，-0.202，0.4303.2 外方位元素的性能為了得到通過(guò)不同的方法分析外方位元素的性能，標(biāo)準(zhǔn)at與邊緣密集地面控制點(diǎn)和gps-支持 at

12、與四組完全地面控制點(diǎn)在基礎(chǔ)領(lǐng)域被首先執(zhí)行，可以獲得每幅圖像的六個(gè)外方位元素，并且它們的理論精度可以估計(jì)。然后我們假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果作為“真理”并估計(jì)通過(guò)pos提供的外方位元素的性能。結(jié)果如表2所示。從表1我們看到的圖像的測(cè)試1，測(cè)試2可用于生產(chǎn)規(guī)模為1:5001:2 000的四維產(chǎn)品，圖像的測(cè)試4可用于生產(chǎn)規(guī)模為1:50001:10 000的四維產(chǎn)品。在空中攝影測(cè)量辦公運(yùn)行的地形圖規(guī)格原則中，測(cè)試1，測(cè)試2，測(cè)試3和測(cè)試4分別屬于平坦的土地，山地，高山區(qū)的土地和低地。如表2的結(jié)果，一些結(jié)論可歸納如下。表2 不同方法的外方位元素精度的確定圖像方法/gcps控制 pts控制pts殘差的rmseo的理論

13、精度水平垂直水平垂直xyxyz測(cè)試1std.5.7233949330.090.060.1040.0790.0280.0300.019gps7.04467670.100.090.1370.1050.0300.0340.02pos0.1230.1120.09362.840.732.4測(cè)試2std.4.93969116860.060.060.0870.1280.0970.1040.03922.624.44.1gps6.74415115430.1530.0800.1380.06821.325.812.1pos0.2240.2940.1

14、6553.243.945.1測(cè)試3gps7.64430300.740.761.0610.5030.2030.2400.2329.710.99.9pos1.0641.4141.78135.931.831.9測(cè)試4std.7.6151910141.301.291.8301.4540.9200.9460.67518.818.56.9gps7.04425251.552.332.7981.2750.8780.9880.65817.919.66.5pos1.3242.8492.81761.857.167.3注：1）std.，gps和pos取于通過(guò)邊緣密集gcps標(biāo)準(zhǔn)的方法獲得的外方位元素，各自的gps-支

15、持與四種正式的基礎(chǔ)gcps和pos系統(tǒng)（與下表相同）。 2）因?yàn)間cps的分配不滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們不能計(jì)算出邊緣密集gcps大型區(qū)域網(wǎng)平差（與下表相同）。 3）控制點(diǎn)殘差的rms計(jì)算來(lái)源于坐標(biāo)平差和n個(gè)控制點(diǎn)的地面測(cè)量坐標(biāo)之間的誤差，即；。 4）eo的理論精度從根據(jù)誤差的增值規(guī)律計(jì)算的未知量的分散矩陣獲得，。1)對(duì)于測(cè)試1，密集點(diǎn)的水平精度和垂直精度優(yōu)于0.15米，完全滿足精度要求：平面精度0.25米和垂直精度0.30米的1:500地形圖規(guī)格的空中攝影測(cè)量辦公操作平坦土地。2) 對(duì)于測(cè)試2，密集點(diǎn)的水平精度優(yōu)于0.15米，垂直精度優(yōu)于0.20米，完全滿足精度要求：平面精度0.35米和垂直精度

16、0.40米1:500地形圖規(guī)格的空中攝影測(cè)量辦公操作的山地。3) 對(duì)于測(cè)試3，密集點(diǎn)的水平精度優(yōu)于1.1米，垂直精度優(yōu)于1.0米，完全滿足精度要求:平面精度2.5米和垂直精度2.0米的1:5000地形圖規(guī)格的空中攝影測(cè)量辦公操作的山地。4) 對(duì)于測(cè)試4，密集點(diǎn)的水平精度優(yōu)于3.0米，垂直精度優(yōu)于1.5米,完全滿足精度要求：平面精度17.5米和垂直精度3.0米的1:50000地形圖規(guī)格的空中攝影測(cè)量辦公操作的高山區(qū)的土地。從表2可以看出，在圖像的不同土地類型不同規(guī)模下，從標(biāo)準(zhǔn) at和gps-支持at獲得的致密點(diǎn)均滿意的四維產(chǎn)品的需求，而且獲得外方位元素的精度的這兩種方法通常是相似的。相片的比例越

17、大，我們獲得的相片的線性元素的精度就越高；但是相片的角元素的精度與相片比例無(wú)關(guān)，而與相機(jī)的焦距有關(guān)，因此焦距越短，相片的角元素的精度越高。此外，通過(guò)比較表2的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)pos系統(tǒng)提供的外方位元素的性能不如解析空中三角測(cè)量，也明顯低于pos的理論精度 ，。3.3 直接地理參考的精度目前，四維產(chǎn)品普遍使用通過(guò)空中三角測(cè)量獲得的致密點(diǎn)作為模型定向點(diǎn)取代直接從圖像的外方位元素重建的立體模型。因此，外方位元素的精度要求沒(méi)有定義在當(dāng)前的規(guī)范。一般來(lái)說(shuō)，只要我們可以獲得足夠的致密點(diǎn)滿足每個(gè)模型的誤差極限，通過(guò)執(zhí)行絕對(duì)取向，可以重建一個(gè)可測(cè)量的模型。然后我們可以獲取令人滿意空間信息。通過(guò)使用不同的外

18、方位元素，我們分析了直接地理參考的精度，首先使用前方交會(huì)的計(jì)算方法，通過(guò)使用在上述部分得到的不同精度的六個(gè)外方位元素，計(jì)算地面坐標(biāo)，并且通過(guò)比較地面坐標(biāo)與多數(shù)地面控制點(diǎn)的地面坐標(biāo)，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)地面坐標(biāo)的精度(詳細(xì)參見表3)。表3 直接地理參考的精度圖像獲得eq方法控制點(diǎn)數(shù)量最大差值/m最小差值/mrms/mxyxy高程xyxy高程xyxy高程測(cè)試1std.1880.18-0.250.295-0.2760.000.000.0090.0000.080.070.1070.081gps196-0.28-0.280.3340.2540.000.000.014-0.0010.130.080.1560.100

19、pos196-0.310.390.3900.3100.000.010.0550.000100.127測(cè)試2std.412-0.22-0.140.222-0.3170.000.000.007-0.0010.060.050.0830.121gps419-0.290.210.322-0.4280.000.000.0060.0000.110.060.1310.166pos4190.26-0.490.4970.4870.000.000.0030.0010.090.240.2570.182測(cè)試3gps682.341.922.540-2.6600.020.020.146-0.0301.

20、000.831.2991.325pos64-2.95-2.433.3992.330-0.030.040.2980.0821.200.781.4351.051測(cè)試4std.46-3.633.013.8844.374-0.030.050.1740.0281.401.331.9301.880gps464.434.754.8324.3590.000.020.1080.0331.451.502.2151.912pos465.294.475.4475.947-0.14-0.020.584-0.0582.551.793.1153.711從表3，這樣的結(jié)論可歸納如下：1) 對(duì)于測(cè)試1，直接地理參考的水平精度優(yōu)

21、于0.25米，垂直精度優(yōu)于0.15米，這也符合要求指明的1:500的平坦的土地的地形測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)：平面0.3米，海拔0.2米。2) 對(duì)于測(cè)試2，直接地理參考的水平精度優(yōu)于0.3米，垂直精度優(yōu)于0.2米，這也符合要求指明的1:500山區(qū)地形測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)：平面0.4米，海拔0.5米。3) 對(duì)于測(cè)試3，直接地理參考的水平精度和垂直精度均優(yōu)于1.5米，這也符合要求指明的1:5000地形測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)：平面3.75米，海拔2.5米。4) 對(duì)于測(cè)試4，直接地理參考的水平精度優(yōu)于3.15米，垂直精度優(yōu)于3.75米，這也符合要求指明的1:50000的丘陵地形測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)：平面25.0米，海拔4.0米。從表3可以了解到，當(dāng)直接地

22、理參考應(yīng)用到圖像的不同土地類型和規(guī)模時(shí)，空中三角測(cè)量的方法優(yōu)于利用pos獲得的外方位元素。這個(gè)結(jié)果表明將通過(guò)空中三角測(cè)量的方法取得的外方位元素運(yùn)用到直接地理參考中可以得到滿意的地形測(cè)量的精度標(biāo)準(zhǔn)。因此可以推斷出，只要空中三角測(cè)量符合精度標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)源于此的外方位元素的內(nèi)容絕對(duì)可以用于生產(chǎn)四維產(chǎn)品。3.4 重建立體模型中的y-視差在攝影測(cè)量工作中，我們應(yīng)該注意的另一問(wèn)題是利用外方位元素直接重建地形測(cè)繪的立體模型的可行性，即模型點(diǎn)的y-視差不超過(guò)20米。因此描述不同地形類型的三個(gè)立體像對(duì)利用得到的外方位元素從四個(gè)重建立體模型測(cè)試中分別獲得，表4是y-視差在立體模型中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。從表4可以看出，當(dāng)使用空中

23、三角測(cè)量的方法得到的外方位元素重建立體模型時(shí)，無(wú)論何種類型的地形和應(yīng)用多大的比例，該模型點(diǎn)的最大y-視差位于一個(gè)像素，精度的最大y-視差低于半個(gè)像素，每個(gè)模型的能滿足精度要求的地形測(cè)量垂直視差的有效值不應(yīng)該超過(guò)20米。但是，當(dāng)我們使用pos提供的外方位元素時(shí)，每個(gè)模型點(diǎn)的垂直視差都偏大，較小比例的相片，較大的垂直視差，完全不符合要求。表4 利用外方位元素的立體模型重構(gòu)的y-視差圖像模型pts最大高程不同 /my-視差/最大值最小值rms規(guī)定gpspos規(guī)定gpspos規(guī)定gpspos測(cè)試1282/281230.578.08.812.9274/27332

24、17.8711.214.512.9343/3442736.3813.115.718.0測(cè)試214/132626.4115.011.718.129/284768.2710.917.819.60.07.210.3275/27434105.7414.310.012.8測(cè)試31017/10183126.0018.744.91.04.810.022.91013/10142291.6017.57.917.8234/2

25、3354192.9018.08.212.9238/23723375. 7617.08.117.7測(cè)試41076/1075327.4818.71.80.612.312.921.31115/11142817.4514.817.239.06.97.322.01105/110428109.5511.612.91.06.56.314.04 結(jié)論從實(shí)驗(yàn)可以看出，如果從空中三角測(cè)量獲得的外方位元素符合精度標(biāo)準(zhǔn)，它們可以直接用于圖像的定向和立體模型重建。然而，由于存在pos外方位元素的系統(tǒng)誤差，當(dāng)前很難符合攝影

26、測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，特別是當(dāng)提取三維空間信息時(shí)。發(fā)現(xiàn)，在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量時(shí)期，工作可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成，對(duì)地面控制點(diǎn)的信任逐漸減少，從而簡(jiǎn)化了攝影測(cè)量的操作。從總體上看，標(biāo)準(zhǔn)，是獲取圖像定向參數(shù)最確定的和廣泛使用的方法，仍然是攝影測(cè)量的主體；gps-支持at是易于操作和低成本的方法，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被起草：pos直接地理參考在攝影測(cè)量中是一個(gè)重要的尖端技術(shù)?；究臻g信息采集應(yīng)利用這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)良好的計(jì)劃獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益。我們建議，對(duì)于交通狀況良好的平坦地區(qū)的大比例測(cè)圖，應(yīng)該主要采用標(biāo)準(zhǔn)空中三角測(cè)量；對(duì)于困難區(qū)域，非指明的地區(qū)或領(lǐng)域無(wú)法訪問(wèn)，沒(méi)有地面控制點(diǎn)的gps-支持at可以為國(guó)民生產(chǎn)的基礎(chǔ)地圖獲取基本的

27、空間信息；pos攝影測(cè)量可用于在小區(qū)域生產(chǎn)正射影像和更新四維產(chǎn)品。然而，pos在大比例的城市測(cè)圖，lidar，數(shù)字航空攝影測(cè)量的領(lǐng)域中是有前景的。我們應(yīng)該通過(guò)開展大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)推動(dòng)pos系統(tǒng)的整合技術(shù)及其傳感器，從而為經(jīng)濟(jì)和迅速聚集的地理空間信息提供技術(shù)支持。鳴謝數(shù)據(jù)收集的實(shí)驗(yàn)由遙感應(yīng)用中國(guó)科學(xué)院，中非通用航空有限公司，遼寧經(jīng)緯測(cè)繪科技有限公司，大連市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，四維航空遙感有限公司，西安全國(guó)測(cè)繪航空遙感有限公司等支持。對(duì)這些支持表示感謝。作者希望對(duì)參與部分實(shí)驗(yàn)的付建宏，謝籌，季順平和楊明表現(xiàn)出他熱誠(chéng)的謝意。作者要感謝楊明和張井雄教授為他們潤(rùn)飾英語(yǔ)。參考文獻(xiàn)1 李徳仁，單杰（1989）導(dǎo)航數(shù)

28、據(jù)大型區(qū)域網(wǎng)平差的質(zhì)量分析j。工程攝影測(cè)量與遙感，55（12）：1743-17462 ackermann f（1994) practical experience with gps-supported aerial triangulation jphotogrammetric record, 16(84):861-8743 袁修孝（2001）gps-支持空中三角測(cè)量的原理及應(yīng)用m。北京：測(cè)繪出版社（中文）4 cannon m e, sun h (1996) experimental assessment of a non-dedicate gps receiver system for air

29、borne attitude determination jisprs journal of photogrammetry & remote sensing, 51(2): 99-1085 cramer m, stallmann d, haala n (2000) direct georeferencing using gps/inertial exterior orientations for photogrammetric applications c. international archives of photogrammetry and remote sensing, 33(b3):

30、198-2056 gruen a, baer s (2001）aerial mobile mapping-georeferencing without gps/ins cthe 3rd intemational symposium on mobile mapping technology, cairo7 jacobsen k (2002) calibration aspects in direct georeferencing of frame imagery cpecora 15/land satellite information, isprs commission i/iv8 mosta

31、fa m r (2002) camera/imu boresight calibration:new advances and performance analysis c.the asprs annual meeting, washington d.c.9 袁修孝，謝籌，王書亙(2004)通過(guò)與固定圖像組合的大型區(qū)域網(wǎng)平差進(jìn)行圖像定向j。攝影測(cè)量與遙感的國(guó)際文件，35(b2)：34-3810 applanix產(chǎn)品概述ol。/products/ pospac_airborne_index.php11 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的標(biāo)準(zhǔn)（1998）1:500，1:100

32、0，1:2000空中攝影測(cè)量辦公操作的地形圖規(guī)格s。北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)(中文)12 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局技術(shù)監(jiān)督（1993）1:5000，1:10000航攝相片辦公操作的地形圖規(guī)格s。北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)(中文)13 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局技術(shù)監(jiān)督（1991）1：25000，1:50000，1:100 000航攝相片辦公操作的地形圖規(guī)格s。北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)(中文)14 王之卓（1990）攝影測(cè)量原理（遙感）m。武漢：武漢測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)；北京：測(cè)繪出版社15 袁修孝，付建宏，閻佩利等(2007)通過(guò)使用從定位和定向系統(tǒng)獲得的外方位元素分析立體模型重建的垂直視差j。武漢大學(xué)測(cè)繪和信息科學(xué)，32（6）：489-493 on st

33、ereo model reconstitution in aerial photogrammetryyuan xiuxiaoabstract this paper describes the operational issues and basic technical requirements of modern aerial photogrammetry.the accuracy of photogrammetric point determination and the y-parallax at corresponding model points is analyzed when st

34、ereo models are reconstituted by using the exterior orientation elements of aerial images. real aerial photographs, at image scales from 1:2 500 to 1:6 0000，with dgps/imu data taken from various topographies in china were processed by our pos-supported bundle block adjustment program wucaps. the emp

35、irical results verified that the accuracy of the exterior orientation elements from bundle block adjustment meets the requirements of the specifications of topographic mapping.however, the accuracy of the exterior orientation elements determined by pos fails to meet the requirements of the specifica

36、tions of topographic mapping.keywords aerial triangulation (at); gps (global positioning system）；pos（position and orientation system）；stereo model reconstitution；ground control points (gcps)；accuracyintroduction aerial photogrammetry is the science and technology for obtaining 3-dimensional spatial

37、information about the earths surface from aerial imagesphotogrammetric point determination, which locates ground objects by using images, is the basis for object recognition in remote sensing. and the key point of this issue is the rapid and accurate determination of an images position and behavior

38、at the instant of imaging. this goal was met by aerial triangulation based on well distributed gcps. with the development of spatial positioning technology, remote sensing technology, and computer science, aerial triangulation evolved and progressed towards digital mapping without gcpsin the early 1

39、950s, photogrammetric scientists began studying how to utilize various auxiliary data to reduce the number of gcps required. however, the methods havent become practical due to technological limitationsuntil 1970s, with the emergence of american global positioning system (gps), people got to adopt c

40、arrier phase differential gps（dgps）technology to determine an exposure stations positions(that is three linear elements of aerial photos) during aerial photographic process, which was used to perform aerial triangulation (called cjps-supported at for short) that can decrease photogrammetric reliance

41、 on gcps, shorten the mapping cycle; and reduce production costs, triggering the revolution in the field of photogrammetry.nevertheless, gps-supported at is advantageous for aerial photogrammetric operation primarily over vast and difficult areas, at small and medium mapping scales, not for strip-li

42、ke zone and urban large-scale mappingin the 1990s,people started to investigate employing gps/lns integrated system (also called pos) to acquire a photos position and attitude (i.e.，to obtain exposure stations position by gps，and imagesattitude elements by imu), for the purpose of photo orientation,

43、 and the final goal is to replace block aero triangulation procedure modern digital photogrammetry will play an important role in automated productions of 4d products(dem, dom, dlq drg) and updating of spatial databases. this paper will introduce current operational applications of aerial photogramm

44、etry and related technical requirements, in particular, geometric positioning accuracy obtainable in the photogrammetric information chain from photo orientation to stereo-model reconstitution, aiming to investigate their practicability for 4d products production. it is hoped that findings from this

45、 study will provide guidance for operational aerial photogrammetry in the context of national, land surveying, mapping, and fundamental geographic information acquisition.1 current patterns of the modern aerial photogrammetry nowadays, there are primarily three patterns for aerial photogrammetry, na

46、mely, standard aerial photogrammetry gps-supported aerial photogrammetry and pos-supported aerial photogrammetry. their main procedures are shown as fig. l. from fig.l，we can learn that the main difference between these three patterns lies in the ways of aerial photo acquisition and photo orientatio

47、n. for standard at, it is through block aerotriangulation with a large number of gcps to get a model orientation points coordinates to complete image orientation. for gps-supported at, in aerial photo acquisition process,dynamic gps positioning is used instead of gcps to determine the positions of e

48、xposure center and meanwhile obtain the models orientation pointscoordinates, which are then used to rectify the images orientation. for pos-supported at, images and their corresponding orientation elements (six exterior orientation elements of images) are both acquired, in order to realize geometri

49、c inversion of photography by storing their spatial positions and attitude at the moment of exposure2 related technologic requirements2 .1 aerial photography in modern aerial photography, in order to improve the quality of obtained images, besides adding flight control systems to aerial camera (such

50、 as ascot,ccns4, aerial tracker system), the methods include sticking a gps receiver with the camera firmly when adopting gps aerial photography and mounting pos system on the camera in dgps/imu aerial photography. according to the different patterns of aerial photography, we can formulate an answer

51、able plan as shown in fig.2.2.2 ground control plan in digital photogrammetry workstations, aerotriangulation is carried out by the most theoretically rigorous procedure of bundle block adjustment, but for the sake of obtaining the best pass points coordinates and the exterior orientation elements o

52、f photos,ground control plan should be designed, as shown in fig.3，for different patterns of aerial photogrammetry.2.3 digital mapping theoretically, after getting the accurate exterior orientation elements of images, measurable stereo models can be reconstructed using model restoration,by which we

53、can do surveying and mapping of terrain and objects automatically. however, the current process of producing 4d product is：single photo interior orientationrelative orientation of stereo pairsingle model absolute orientationsurveying and mapping on stereo modelsthe method of model restoration is onl

54、y adopted in the direct georeferencing of pos-supported aerial photogrammetry.3 experiments and analysis there are two ways of aerial photogrammetric positioning. one is called block aerotriangulation, regarding image pointscoordinates, gcpscoordinates and/or the exterior orientation elements of images as weighted observed values, and combined bundle block adjustment is performed to solve the images orientation parameters and target pointsspatial coordinates, so as to supply orientation control points for stereo mode