浅析测绘航空摄影中容易出现的问题及解决对策

浅析测绘航空摄影中容易出现的问题及解决对策

赵子龙

身份证号：130631199609160010

摘要：测绘航空摄影是一项重要的测绘技术，在地理信息系统、城市规划、土地管理等领域发挥着重要作用。然而，在实际应用过程中，常常会遇到一些问题，如图像质量不佳、几何失真、大气条件变化等。本文将对这些问题进行分析，并提出相应的解决对策。

关键词：测绘航空摄影、问题、解决对策

引言

测绘航空摄影是一项重要的测绘工作，它通过飞机或无人机进行高空拍摄，能够快速获取大范围地理信息数据。然而，在实际操作中，经常会遇到各种问题，如果不及时解决，将会对测绘结果产生很大的影响。

1、测绘航空摄影对于测绘地理信息工程的重要性

1.1高精度地形测绘：利用无人机或有人驾驶飞机进行航空摄影测量，可以快速获取大面积区域的高分辨率影像，结合GPS/IMU（全球定位系统/惯性测量单元）等精密导航定位数据，能够精确重构地形地貌三维模型，从而为地形图的制作提供详实的数据基础。

1.2高效作业能力：相比传统地面测量手段，航空摄影测量具有覆盖面积广、工作效率高的特点，尤其适合大范围、复杂地域和难以到达区域的测绘任务，极大提高了测绘项目的实施效率。

1.3实时更新地理信息：随着遥感技术的进步，周期性的航空摄影可以用于监测土地利用变化、地质灾害、城市化进程等动态地理信息，为资源管理、城市规划、环境保护等领域提供及时的信息更新。

1.4工程应用广泛：在水利工程、交通建设、矿山开发、农田水利、地质调查等多种工程测绘中，航空摄影测量可以精准提供规划设计所需的地形、地物信息，有利于工程设计的优化和决策支持。

1.5空间分析与可视化：航空摄影测量数据经过处理后可生成数字高程模型（DEM）、正射影像图（DOM）等产品，为GIS（地理信息系统）提供丰富的空间数据源，有助于进行复杂的地形分析、空间规划及可视化表达。

1.6应急响应与灾后重建：在突发事件如地震、洪水、滑坡等自然灾害发生后，航空摄影测量能迅速获得灾区最新情况，为救援行动、损失评估和灾后重建提供急需的空间信息。

2、测绘航空摄影中容易出现的问题及解决对策

2.1图像质量不佳常常是由于摄影设备故障、镜头污损、曝光不当等原因引起的。为避免这些问题，可以通过定期检查设备并进行维护，保持设备状态良好；在摄影前进行仔细的准备工作，确保曝光和白平衡设置正确。

2.1.1设备故障与维护：摄影设备尤其是镜头和传感器的任何机械或电子故障都可能影响成像质量。定期检查和保养设备至关重要，包括清理镜头、检查对焦系统、确认快门和光圈机构是否正常工作，以及定期升级固件以确保最佳性能。

2.1.2镜头污损：镜头上的尘埃、指纹、油渍或其他污染物都会降低图像清晰度，造成眩光、鬼影等问题。因此，保持镜头清洁是非常必要的，可以使用专用镜头布或清洁液进行擦拭。

2.1.3曝光不当：正确的曝光是决定照片质量的关键因素。曝光不足会导致图像偏暗，丢失细节；曝光过度则会使图像过亮，丧失高光区细节。合理设置光圈、快门速度和ISO感光度，并学会利用直方图来判断和调整曝光，是避免曝光失误的有效方法。

2.1.4白平衡设置：不准确的白平衡设置会导致照片色彩偏差，比如偏暖或偏冷。了解不同光源下的白平衡设置，并能在现场根据实际环境灵活调整，有助于还原真实的色彩。

2.1.5对焦问题：无论是自动对焦还是手动对焦，都需要确保焦点落在拍摄主题上，尤其是在低光照条件或拍摄运动物体时，对焦准确与否直接影响最终照片的清晰度。

2.1.6快门速度：慢速快门可能会因为手抖或被摄体移动而导致图像模糊，应根据拍摄场景和条件选择合适的快门速度，必要时使用三脚架或防抖功能。

2.2几何失真是指图像中物体形状和大小与实际情况不符合的问题。这可能是由于摄影机本身的透视效应、飞机姿态变化或者地球曲率等因素导致的。为解决这个问题，可以通过使用电子纠正技术、精确控制飞机姿态等方法来减少几何失真。

2.2.1几何失真是摄影测量、遥感图像处理以及视觉艺术等领域普遍存在的现象，表现为图像中的直线不再平行、形状发生扭曲或者物体的实际大小与图像显示不符。具体原因多样，除了您提到的摄影机透视效应、飞机姿态变化和地球曲率外，还包括镜头制造缺陷、相机焦距设置不当、扫描仪或传感器的非线性响应等。

2.2.2为了纠正几何失真，可以采取以下几种技术手段：

（1）镜头校正技术：通过内置软件或后期图像处理软件对镜头产生的畸变进行校正，如桶形失真、枕形失真、线性失真等。

（2）摄影测量纠正：通过建立数学模型，将原始图像投影到平面或特定地球坐标系中，消除地球曲率和倾斜摄影引起的失真，如利用数字高程模型（DEM）进行立体摄影测量纠正。

（3）姿态补偿：在进行航空摄影或卫星遥感时，精确控制飞行器的姿态，确保传感器指向与地面垂直，或者实时监测姿态变化并进行数据后处理校正。

（4）硬件优化：在相机设计阶段就考虑减少几何失真的影响，如采用更高级别的光学设计和制造工艺，生产低畸变的镜头。

（5）软件算法纠正：运用计算机视觉和图像处理算法对图像进行几何纠正，如利用多项式变换、仿射变换、透视变换等方法，使图像恢复其应有的形状和大小。

2.3大气条件的变化也会对测绘航空摄影造成影响。气象因素如大风、雾霭等会降低图像质量，影响数据的获取。为应对这个问题，可以在选择摄影时间时充分考虑季节、天气预报等因素，并在必要时安排多次任务以应对不理想的气候条件。

2.3.1能见度：雾、霾、浮尘、烟雾等都会降低大气透明度，增加散射光，使得拍摄的照片出现灰雾，降低影像对比度和清晰度，同时增加色彩偏差，影响对地物细节的识别。

2.3.2风速：强风不仅可能引起飞机姿态波动，影响航摄稳定性，而且可能导致图像模糊。另外，阵风还可能影响飞机的安全飞行和航线保持。

2.3.3温度和湿度：气温差异引起的空气密度变化以及湿度对电磁波传播的影响，均会影响影像的成像质量。例如，湿度过大可能会加剧大气折射的影响，导致距离测量误差增大。

2.3.4太阳高度角：适宜的太阳高度角有助于增强地物的阴影效果和立体感，提高地表纹理的识别度。通常建议在太阳高度角大于30°时进行航空摄影，以减少阴影过长或过短对成像质量的影响。

2.3.5天气预报与季节选择：合理利用天气预报，尽量选择晴朗、少云、无风或微风的天气进行航摄，避免不利气象条件下作业。此外，根据不同季节的大气状况和地表特征变化，选择最佳的航摄时期，比如避开植被茂盛或冰雪覆盖严重的季节，以减小这些因素对成像质量的干扰。

2.4光照条件变化也是常见的问题。不同时间和天气条件下的光照强度、光斑大小等因素都会影响图像质量。为了解决这一问题，可以在计划任务时选择适当的飞行时间，避开恶劣天气条件；另外，配备较好的摄像设备和相机参数调整，能够提高逆光、强光等复杂条件下的影像质量。

2.4.1光照强度：光照过强会导致曝光过度，地物细节丢失；光照不足则会造成影像暗淡，噪声增加，同样不利于识别地面特征。

2.4.2光斑和眩光：直接或间接阳光照射在光滑物体表面形成的光斑或者进入镜头的强光造成的眩光，会使部分区域过曝并降低整体影像质量。

2.4.3阴影：阴影长度和方向随着太阳位置变化，合适的阴影可以增强地表三维信息，但过长或过短的阴影可能遮盖地物细节，不利于后期解译。

2.4.4为了克服这些问题，测绘航空摄影任务的执行策略包括：

（1）精心规划飞行时间：通常会选择太阳高度角适中且光照相对均匀的早晨或傍晚时段进行摄影，以减少阴影和光照对比过大带来的问题。

（2）相机参数优化：通过调整相机的光圈、快门速度、ISO值等参数，实现曝光准确，同时使用偏振滤镜来减少眩光和提高色彩饱和度。

（3）多时相摄影：针对特定项目需求，可能需要进行多个时间段的摄影，以便于比较和融合不同光照条件下的影像数据，提高信息提取的完整性。

（4）先进的传感器技术：采用具有动态范围广、抗炫光能力强的专业航空摄影传感器和相机系统，能够在复杂光照条件下仍获得较高品质的影像数据。

结束语

总之，测绘航空摄影中可能出现的问题较多，但通过科学的方法和技术手段，我们可以解决这些问题并提高测绘数据的准确性和可靠性。只有不断探索和创新，才能更好地发挥测绘航空摄影在各个领域的重要作用。

参考文献：

[1]李想.航空摄影测量技术在地形测绘中的应用探析,智能城市，2020，6(01):50-51.

[2]何先宁.航空摄影测量技术在地形测绘中的应用探析.资源信息与工程，2019，34(01):119-120