GPS测量在航空摄影测量外业中的应用

GPS测量在航空摄影测量外业中的应用

李强

新疆维吾尔自治区测绘成果中心  830000

摘要：本文以GPS测量技术在航空摄影测量外业中的应用为核心立意，从八个角度对其应用进行了详细分析。GPS测量技术在航空摄影测量外业中发挥着重要作用，能够提供定位测量、飞行导航、数据同步、实时监控等功能，为航空摄影测量外业的实施和数据处理提供支持。

关键词：GPS测量；航空摄影；测量外业

引言

随着科技的不断发展，GPS测量技术在航空摄影测量外业中的应用日益广泛。GPS能够通过卫星信号提供高精度的位置定位和导航信息，对于航空摄影测量外业的定位测量、飞行导航、数据同步和实时监控等方面具有重要意义。本文旨在从八个角度深入探讨GPS测量技术在航空摄影测量外业中的应用，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考[1]。

一、 GPS测量技术

GPS测量技术是一种利用全球定位系统进行测量的技术。全球定位系统，简称GPS，是由卫星和地面接收设备组成的系统，能够提供全球范围内的精确定位和导航信息。GPS系统中的卫星以及地面接收设备都具有高精度的时钟，通过卫星发射信号，地面接收设备接收来自多颗卫星的信号，并通过计算卫星信号的传播时间来确定接收设备的位置坐标。

在GPS测量技术中，接收设备的定位精度受到多种因素的影响，例如接收设备的天线高度、卫星位置、大气层对信号的影响等。因此，在测量过程中需要进行校正和误差修正，以提高测量的精度和准确性。此外，GPS测量技术还需要进行数据处理和分析，以得出最终的测量结果。

GPS测量技术广泛应用于土地测量、建筑测量、地形测量、导航和位置服务等领域。在土地测量中，GPS技术可以用于测量土地的边界、面积和地形高程等数据，以便于进行土地规划和管理。在建筑测量中，GPS技术可以用于建筑物的定位和测量，以便于建筑设计和施工。在地形测量中，GPS技术可以用于测量山区、水域和森林等地形的高程和形状，以便于进行资源管理和环境保护。在导航和位置服务中，GPS技术可以用于提供车辆导航、航空导航和智能手机定位等服务，以便于人们的出行和生活。

二、GPS测量在航空摄影测量外业中的应用

1. 定位测量：航空摄影测量外业中的定位测量至关重要。定位测量是以地球上一定的坐标系为基础，通过一系列测量手段来确定摄影飞行器在空中的位置。定位测量的准确性对于后续航拍图像的处理和应用非常重要。

GPS技术是定位测量中最常使用的技术之一。GPS系统是由一系列地面控制站和卫星组成的，通过接收卫星发射的信号，能够确定一个位置的三维坐标。在航空摄影测量中，GPS技术能够提供高精度的位置定位，从而确保摄影飞行器的位置信息准确无误。

GPS定位测量的准确性和可靠性能够确保航拍图像的地理信息完整。在进行航拍时，摄影飞行器会拍摄大量的图像，这些图像需要经过地理坐标转换，才能够进行后续的地图制作、地理信息系统分析等应用。如果定位测量不够准确，就会导致后续处理的图像位置信息出现偏移或错误，从而影响到应用结果的准确性。

航拍图像的基础数据对于地理信息系统、城市规划、土地管理等领域的应用至关重要。在这些领域中，需要获取大量的地理数据，例如道路、河流、建筑物的位置、面积、高程等信息。而这些信息都需要依靠航拍图像的基础数据进行获取和分析。

2.飞行导航：航空摄影测量外业需要通过飞行器进行航拍任务。GPS技术能够实时提供航行导航信息，包括航线、航速、航向等，使得航空摄影测量外业人员能够准确控制航行路径和速度。通过GPS导航，外业人员能够遵循预定的航行计划，确保航拍图像的全面覆盖。同时，GPS导航还能够实时纠正飞行器的航向偏差，提高航拍图像的几何精度和一致性。

3. 摄影机控制：GPS技术在航空摄影测量外业中的应用还能实现对摄影机的自动控制。通过与GPS接收器的联动，可以实时获取航空器的位置和姿态信息。结合航拍任务的要求，可以自动调整摄影机的姿态、焦距等参数，以实现特定角度和覆盖范围的航拍图像获取。这种自动控制能够提高航拍任务的效率和一致性，减少人为操作的误差。

4. 高程测量：GPS测量技术在航空摄影测量外业中广泛应用于高程测量。通过接收卫星信号，可以获取航空器的高度信息。结合航拍任务中的姿态和摄影机的参数，可以计算出地面目标的高程。这对于数字地形模型（DTM）的生成、地形分析、地貌变化监测等应用非常重要。GPS高程测量具有高精度和全球覆盖的特点，能够提供准确且连续的高程数据。

5. 数据同步：在航空摄影测量外业中，需要多种测量设备协同工作以获取高质量的测量数据。其中，GPS是一种非常重要的设备，能够与其他测量设备进行数据同步，大大提高了数据的可靠性和应用效果。

GPS具有时间同步的功能，这也是它在航空摄影测量外业中得以广泛应用的重要原因之一。由于GPS的时间同步功能，可以方便地将不同设备采集到的数据进行整合和匹配。比如，如果使用了多个相机进行拍摄，GPS可以将不同相机采集到的时间进行同步，从而实现对不同相机拍摄的影像进行精确匹配。除了时间同步功能之外，GPS还可以提供高精度的位置信息，这也是在航空摄影测量外业中使用GPS的又一大优势。通过GPS采集的位置信息，可以精确计算出航拍机的飞行轨迹和拍摄区域的范围，从而实现对测量数据的更加准确的采集和处理。

6. 航迹记录：GPS测量技术可以记录航空摄影测量外业的航迹信息，即飞行器的航行路径。这对于事后的数据处理和质量控制非常有价值。通过航迹记录，可以对航拍图像的覆盖范围进行验证和评估，确定是否存在缺失或重叠区域。航迹记录还可以帮助外业人员分析和解决航拍任务中的问题，提高航拍图像的质量和一致性。

7. 数据标定：在航空摄影测量外业中，GPS测量技术还可以用于航拍图像的数据标定。通过与地面控制点的对应关系，可以将航拍图像中的像点坐标与地理坐标进行匹配。这种数据标定能够实现航拍图像的几何纠正、坐标转换等处理，使得图像可以与其他地理数据进行一致性融合。GPS数据标定能够提高航拍图像的地理定位精度，为后续的地理信息提取和应用提供可靠的基础。

8. 实时监控：在航空摄影测量外业中，实时监控是确保任务顺利完成的重要手段。GPS测量技术能够实时监控航空摄影测量外业的状态和位置信息。通过GPS定位，外业人员可以实时了解飞行器的位置、航行速度、高度等参数，及时发现和解决可能出现的问题。同时，GPS还能够提供实时的导航信息，帮助外业人员根据实际情况调整航行路径和速度，确保航拍图像的质量和一致性。实时监控功能使得航空摄影测量外业更加高效、安全和可控。

结语

通过对GPS测量技术在航空摄影测量外业中的应用进行分析，可以得出以下结论：GPS技术在航空摄影测量外业中的定位测量、飞行导航、数据同步和实时监控等方面发挥着重要作用。GPS的高精度定位能够提供准确的位置坐标，保证航拍图像的地理信息完整性；飞行导航功能能够实时提供航行路径和速度信息，保证航拍图像的全面覆盖；数据同步功能能够保证多种测量设备数据的一致性和准确性；实时监控功能能够帮助外业人员及时发现和解决问题，提高工作效率和数据质量。综上所述，GPS测量技术在航空摄影测量外业中具有广泛的应用前景，为相关领域的研究和实践提供了重要的支持和指导。

参考文献：

[1]毛久常,赵世军.遥感及航空摄影测量中的新技术探讨[J].智能城市,2020,6(20):21-22.

[2]李明曦.航空摄影测量技术在水利工程测量中的运用探究[J].冶金与材料,2019,39(02):53-54.

[3]李盼盼,胡书友.新技术在遥感和航空摄影测量中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2019(02):67.

[4]彭玉生.航空摄影测量技术在水利工程测量中的应用研究[J].工程建设与设计,2018(13):140-141+144.