数字航摄仪:给地球“照个相”--理论

作者: 地理  发布:2019-06-22

  将4台日常用的非专业相机“捆绑”在一起,变身为可以航空摄影测量的专业相机。10年前这个想法曾被认为是“无稽之谈”,如今却已大规模应用于国内的航空摄影测量。

  地震等重大灾害降临时,即使交通瘫痪、停电停水、通讯中断,这样的相机也能给地球“照个相”,发回大量清晰图像资料,救灾工作从此有了“千里眼”。

  在日前举行的2012年度国家科学技术奖励大会上,由河南理工大学作为第一完成单位,刘先林院士,邹友峰、郭增长等教授共同完成的“大面阵数字航空影像获取关键技术及装备”研究成果获国家科学技术进步二等奖。这项由数字航空摄影测量团队10年潜心研究的成果,是该校自2011年度完成的“中国煤矿瓦斯地质规律与应用研究”成果荣获国家科学技术进步奖之后,又一次获国家科学技术进步二等奖。

  航空摄影是测制和更新国家地形图及地理信息数据库的重要资料源。长期以来,我国航空摄影测量一直采用基于胶片的航空摄影仪获取数据,这种作业方式效率和自动化、智能化程度低。近年来,国外已研制出数字航摄仪取代胶片航空摄影仪,但进口一套数字航摄仪价格昂贵。

  发展我国的数字航摄仪刻不容缓。2003年初,河南理工大学成立了数字航空摄影测量研究团队,致力于国产数字航空摄影仪的研发。经过近10年的艰苦探索,研制出大面阵数字影像的多相机组合平台以及配套的数字航摄仪飞行控制系统,整合多中心投影影像单中心化以及多影像高精度拼接技术,创新研制出国内首台大面阵数字航空影像获取装备。

  河南理工大学校长邹友峰是这个项目的第二完成人。谈起项目的价值和意义,他说:“长期以来,国内数字航空影像获取主要依靠国外进口的数字航摄仪,国外数字航摄仪采用专业量测型相机,不但价格昂贵、检测维修困难,且存在着中小比例尺测图数据冗余大、效率低,大比例尺地形图测绘高程精度低等问题。因此,开展数字航空影像获取关键技术研究和装备研制,对提升我国测绘技术水平和实现测绘仪器国产化具有十分重要的战略和现实意义。”

  数字航空摄影测量关键技术成果产品——数字航摄仪是将镜头所成影像的光信号转化成电信号,再把这种电信号转化成计算机可以识别的“数字信号”记录下来,最后转换成影像。

  数字航测仪可采集地面山川河流的海量数据,再通过自主研发的JX-4数字摄影测量工作站进行影像数据处理,生成全数字化三维地形图。该技术被认定为整体达到国际先进水平,为实现“把地球搬回家”提供了最好工具。

  “传统的胶片航摄仪体积大、价格高、周期长、效率低,而基于数码相机的数字摄影仪体积小、价格低、周期短、效率高。”刘先林院士说。数字摄影测量系统在全球推广应用,数字航测仪的研制成功,使中国科学家在“数字地球”研究领域成了世界公认的“领头羊”。

  从无到有,这是一个艰辛的过程。把4台非专业相机利用尖端技术“捆绑”到一起,科研人员四年艰辛努力,2007年实现了技术突破。“2007年5月底,科技部正式对外宣布:我国具有完全自主知识产权的数字航空摄影测量仪研制成功!该摄影仪填补了国内空白,高程精度指标达到同类产品国际领先水平,整体技术指标达到国际先进水平。”邹友峰说。

  “过去搞地形测绘,必须到野外进行实地测量。有了这套设备,可以通过航空照片、卫星照片,把地面模型按原样搬到室内来。以前需要进行艰辛的野外测绘,现在坐在电脑前就可完成了。所有测绘要求的图种,这套设备都能绘制,应用面非常广。”邹友峰说,“此成果可广泛应用于国土、测绘、水利、公路、铁路、城建、环保、旅游等部门,具有广阔的应用前景。”

  “国外数字航摄仪价格平均为1500万元/台套,而我们研制的装备售价仅400万元/台套。价格低是一大优势,还可根据需要,随时更换不同焦距的镜头,使用非常方便。用户只需购置一台设备就可以满足不同项目影像获取的需要,国外的航摄仪则没有这项功能。另外,拍摄前后,都可对相机参数及时进行检校,以符合我国测绘行业的作业标准,保证测绘成果的精度和可靠性。但进口的数字航摄仪需要送到国外检校,周期长、成本高,用户难以承受。”邹友峰说。

  据介绍,数字航摄仪还在其关键技术——多像机高精度拼接,即多幅影像拼接的虚拟影像生成技术方面取得了突破性进展。这种相机投产以来,已在全国28个省、市区完成了70万平方公里的航空影像获取任务,所获取的影像应用在数字测图、数字城市建设、城市规划、矿产资源勘探等领域,产生经济效益约40.4亿元,同时取得了显著的社会效益。

本文由永利皇宫643.com于2019-06-22日发布