航测与遥感技术三维建模的应用分析

2018-02-07方毅

中小企业管理与科技 2018年31期

方毅

（核工业华东二六七工程勘察院测绘分院，江西九江 332000）

1 引言

进入二十一世纪以来，空间信息技术飞速发展，二维数据已经无法满足专业需求，而以三维空间数据为基础的数据表达方式，更加直观全面，这种4D产品也成为数字王国的核心数据。

在科技推进和社会进步的大前提下，航测与遥感技术的应用更加深入，尤其是在勘测领域和运输行业等专业领域，发挥了非常重要的作用。近几年，遥感技术也已经广泛应用到新工业和新技术，包括水文地质勘探和地图测绘等，可以更好地服务于地质相关行业，同时加强了对航测测图技术、航空摄影技术、智能化系统以及全球定位系统等新技术的应用。

2 关于航测与遥感技术的概述

进入新时代以来，全球航空及信息技术发展迅速，而航测与遥感技术也成为新技术的代表之一，在各个领域和行业都有所应用，作用非常突出。航测遥感的优势在于对先进设备的充分运用，其基点是电磁波和红外线，能够对特定地点进行准确勘测，精确度相对较高。不同于传统的勘探与测量方法，航测与遥感技术无需实地考察，它只需要通过卫星等各种设备，对特定区域进行全面扫描，从而获取有效信息。

同时，通过运用遥感设备，可以在很大程度上提升勘测结果的精确率，尤其是对高清拍摄设备的应用，能够有效保障航测与遥感技术发展的持续性。近几年，航测与遥感技术在自动化方面迅速提升，不仅工作流程更加简化，技术人员的需求数量越来越少，而且还可以对目标区域进行动态勘测。具体而言，可以在勘测基础上，结合实际勘测需求，将相关参数准确输入，这样设备就可以自动遥感，并可以运用相关软件来对信息数据进行综合分析，动态呈现出客户所需求的各项数据。总而言之，以勘测领域为代表的各行各业，都在航测遥感集输的保障下迅速发展，工作效率也大幅度提升，可以说航测与遥感技术已经成为勘测过程中必不可少的工具，我们可以结合实际勘测需求来选择最佳设备，进而完成遥感。

3 关于航测与遥感技术三维建模的具体应用

与二十世纪相比，二十一世纪在地球空间信息技术的基础上，进一步提出和发展了数字化概念，三维空间数据逐渐代替了二维数据，4D产品不断发展。

3.1 关于4D技术的应用

所谓4D，就是指DEM、DRG、DLG以及DOM，他们分别代表着数字高程模型、数字栅格地图、数字线划地图以及数字正射影像图。而4D技术就是指生产4D产品的各项技术，目前4D技术已经广泛应用于各个领域，以水利工程设计为例，已经普及了DLG产品和DRG产品，他们在制图和平面设备过程中发挥了重要作用，不过由于受限于专业技术条件，目前水利工程设计中对DEM和DOM的应用相对较少，这些限制主要体现在三个方面：

一是DOM和DEM数据的数据格式比较固定，必须使用ERDAS或者ARC等专门软件才可以处理，但是这些专业软件很少运用于水利工程行业；

二是目前市面上大部分CAD软件只注重生成设计图纸，很少考虑如何应用数字影像；

三是运用DEM和DOM需要设计大规模地形可视化的算法，但是水利工程设计中需要设计大量的DEM信息，而DOM由于包含色彩信息，其信息量更加庞大，运用起来非常复杂。

3.2 以4D技术为基础的三维建模的具体应用

以4D技术为基础的三维建模的具体应用流程，应当包括以下三个层面：

一是数据的采集。在4D产品的生产过程中，数据采集方式比较多样，站在目前科技发展状况的角度来看，这种差异性体现在各个方面，包括倾斜航空摄影和大飞机航空摄影两种：我们以大飞机航空摄影为例，这种摄影需要提前在飞机上安装摄影机，并且要保证摄影机位置的精确性，以能够全方位地对地面进行摄影，同时，在摄影过程中，飞机的路线必须完全符合设定航线，并进行动态摄影，相邻影像之间应当具备航向重叠，也就是一定的重叠度，大部分情况下，航向重叠要在百分之六十以上，因为之后总相互重叠会构成立体像对，如此在完成一条航线的拍摄之后，飞机再进入下一条航线的拍摄，而相邻航线的影像之间应当具备旁向重叠，也就是在百分之二十以上的重叠度。除此之外，在航空摄影测量过程中，应当应用专业的航空摄像机，这种摄像机专业性更强，而且幅面较大。随着科学技术的不断发展，目前大飞机航空摄影的种类越来越多，包括POS扶助航空摄影以及机载SAR成像航空摄影等。

二是数据的处理。站在某种角度而言，摄影测量与遥感技术生产产品的基本模式各不相同，也就是4D产品，通常包括数字正射影像图和数字线划图两种。首先是数字正射影像图，这种摄像图就是运用数字高程模型，来逐像元辐射纠正已经扫描和处理过的数字化航空像片，并基于对应图幅范围对其进行裁切，最终生成不同的影像数据和带有公里网格等的平面图，数字正射影像图的优势就在于功能多样化、影响特点突出以及几何精度较高，可以在背景控制信息方面加以应用，来对不同数据和信息的精确度进行客观评价，除此之外，它还能够对重要的人文信息和自然信息加以提取，并对地形图进行动态实时更新；第二种是数字高程模型，所谓数字高程模型，就是指高斯投影平面下所有不规则和规则网店的高程以及平面坐标等各种相关数据集，数字高程模型的优势体现在三个方面：一是能够对地表形态进行全方位地控制；二是可以对高程点等相关数据和信息进行准确采集；三是能够将坡度图和等高线等其他信息派生，同时有效融合其他相关信息，将全面、重要、真实的参考数据提供到地形分析的过程。

三是DEM计算。也就是将数模建立在DEM文件上，然后运用双曲抛物面内插法来对数字高程进行快速获取，并自动获取路线地面横断面数据和路线中线地面高程等数据。横断面数据一方面可以支持抬杆方式，另一方面也可以支持相对中桩的数据格式，因此，这些数据可以在其他CAD计算软件中直接应用，来计算数量或者设计方案。因为数模处理具备实时性的特点，因此可以批量输出高程，从而进行方案的最优化比选。

四是基于航测与遥感技术三维建模的应用。目前这种三维建模方式已经广泛应用在国土规划、水利水电规划、城市管理以及公路铁路规划的方案选定和运营管理中，且效果良好，具体而言：如果工程项目的精度要求不高且范围较大，在数据采集时可以使用航天遥感方法；如果工程项目的精度要求不高且范围较小，那么数据采集时可以使用低空无人机摄影测量法；如果是城市三维建模，在数据采集时可以使用激光雷达法或者倾斜摄影测量法；如果工程项目高程精度要求高且范围较大，在数据采集时可以使用激光雷达法。