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地理测绘解决方案

一、行业背景:

随着高新测绘技术和计算机技术的快速发展,传统的测绘行业正在向地理信息产业转化。传统的测绘生产主体模式已经发生根本性变化,产品由模拟形式转为数字形式,大师的外业测量被室内地理信息采集所取代。地理信息的采集、存贮、加工和分发已经成为一种全新的概念。测绘产品的服务几乎覆盖了国民经济的所有行业,初步实现了测绘为国民经济建设、国防、民众和政府服务的行业目标,充分显示了测绘行业的重要性。

二、行业需求分析:

传统的解决办法

利用载人飞机进行市容拍摄,获取原始影像图。

面临的问题

载人飞机使用成本高、维护费用高、使用频率低、操作人员亲临、飞行手续繁琐

无人机解决方案

起飞----任务确定----选择任务载荷---将目标情况、特征点和界线拍摄并且保存---数据管理中心进行数据后期处理---设定飞行路线、飞行高度、拍摄距离和降落地点---最终获得可以使用的地理信息图

无人不可替代的优势

自身优势:携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广泛、起飞降落对环境的要求低、自主飞行

针对航拍优势:低成本、低速、巡航距离远、可靠性高,飞行高度在500米以下,拍摄效果清晰、大比例尺,小面积、高现势性。最大分辨率高达0.08


三、无人机航空测绘具体解决方案:


1、应用无人机遥感技术采集数据

通过无人机航摄所获取的竖直摄影影像、交向摄影影像、倾斜摄影影像以及复杂航线多基线摄影影像;通过多视影像匹配自动构建空中三角测量网,能进行多达10000片影像的大区域网光束平差;配合低空遥感的高分辨率影像,实现高精度航测定位;并且能自动化生产数字高程模型(DEM)和数字正射影像(DOM)等产品。

2、利用像素工厂进行后期数据处理

利用无人机遥感技术,结合像素工厂进行信息处理和分析。所得的数据将成立体三维图像,实时反馈给相关部门。

像素工厂(Pixel Factory,PF)由法国SPOT INFOTERRA公司研制开发,是给一套用于大型生产的对他观测数据处理系统,是一种能批量生产,且由一系列算法、工作流程和硬件设备组成的复合最优化系统,包含具有强大计算能力的若干个计算节点。输入航空数码影像、卫星影像或者传统光学扫描影像,在少量人工干预的条件下,经过一系列自动化处理,输出包括数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、正射影像(DOM)以及真正射影像(TDOM)等产品,并能生成一系列其他中间产品。

数字产品:

1、大规模生产真正影像和传统正射影像

真正射影像指所有物体的倾斜均被纠正的一种镶嵌影像。它是表面模型DSM,采用数字微分纠正技术,改正原始影像的几何变形,保证影像上每点都是垂直视角。像素工厂可以通过对多视角的影像逐点计算,消除所有倾斜,生成真正射影像。与传统的正射影像相比,在大比例尺影像图中,避免了高大建筑的倾斜对其它地物的遮挡,在拼接地区能够实现平滑自然的过渡。利用完美的DSM能够生成完美的真正射影像。像素工厂实现了真正射产品的商业化和大规模生产,并实现了针对真正射影像的一系列解决方案,例如大气纠正、物理纠正、匀色等 。真正射影像图直接用于做线画图,可大大降低制图成本,提高作业效率。

传统摄影测量处理中,经过数字高程模型(DEM)校正、镶嵌得到正射影像。根据影像获取的几何原理,繁华的城市地区需要一些手工编辑以最小化每张影像的视差(建筑物倾斜)。而真正射影像通过高精度DSM纠正消除了所有视差,建立了完全垂直视角的地表景观,建筑物保持垂直视角,因此在真正射影像上,只显示了建筑物的顶部,不显示侧面,避免了高大建筑物对其它地表信息(其他较矮建筑物、道路、停车场、绿地等)遮挡,恢复了桥梁的正确方位。下图反应了传统正射影像与真正射影像之间的主要区别。

(a) 传统正射影像中有建筑物倾斜效果

(b) 真正射影像中没有任何建筑物倾斜效果

 

2、数字表面模型(DSM)

像素工厂具有全自动提取密集数字表面模型(DSM)的能力,与传统摄影测量系统相比,像素工厂的优势之一就在于数字表面模型(DSM)的计算。传统的摄影测量系统计算DSM需要人工估计高程信息,而“像素工厂”则可以在25cm-1m的地面采样距离(GSD)之间自动进行DSM计算,无需人工干预。

在加载了影像数据之后,像素工厂会利用专有的算法生成大师立体像对,并将这些立体像对分配到可用的计算结点上进行并行计算,这样可以减少立体像对匹配过程所花费的时间。根据对多视角数据的自动多重相关,可轻松提取DSM,航向和旁向的立体像对之间通过多相关方法进行匹配,这是一个逐点进行计算的过程。自动化算法可从原始影像每两像素提取高程信息,最后通过融合得到数字表面模型。此外,像素工厂系统可以导入导出LAS(LIDAR)格式数据,因此可对LIDAR DSM和多重相关生成的DSM进行混合。

3、数字地形模型(DTM)

    像素工厂通过对DSM采取滤波算法,可半自动化的生成DTM,减少50%-95%的人工编辑。

 




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