安装在飞机上对地面自动进行连续摄影的摄影机称为航摄机,航摄机结构复杂,具有精密的全自动光学及电子机械系统。近年来数码航摄机已逐渐取代光学航摄机,成为航空影像的主流传感器,数码航摄机主要分为三类:单面阵航空数码相机、多面阵航空数码相机和三线阵航空数码相机。
单面阵航空数码相机获取的影像幅面较小,通常为4K×4K或3K×4.5K左右,影像分辨率高,相机无框标,但像元排列非常规则,不需要进行内定向。
多面阵航空数码相机克服了大像幅CCD生产的困难,使用多个小面阵合成一个大面阵,代表性产品有Z/I公司生产的DMC及奥地利Vexcel的UltraCamD(UCD)/UCX。DMC由4台黑白影像的全色波段相机、4台多光谱相机组成,排列方式如图5-7所示,摄影时同步曝光。4台全色波段相机均倾斜安装,之间的距离为170mm/80mm,分别为前/右(F/R)视、前/左(F/L)视、后/右(B/R)视和后/左(B/L)视,所获得4幅影像之间有一定的重叠,经过纠正拼接后提供给用户。UCD相机同样由4台黑白影像的全色波段相机及4台多光谱相机组成,不同之处在于4台全色波段相机按照航线航向顺序等间隔排列,每台相机承影面上的CCD数目及位置各不相同,依次为:四个角各一块、上下各一块、左右各一块、中心位置一块,共有9块CCD面阵,摄影时前后顺序曝光,9个小面阵拼接为1个大面阵。
图5-7 DMC数码航空摄影示意图
由徕卡公司和德国航天中心共同开发的ADS40三线阵航空数码相机自2001年进入市场后,在测绘、自然资源勘查等方面得到了广泛应用。ADS40由3组全色波段的CCD阵列和4个多光谱CCD组成,每个CCD有12000个像素,全色波段每组由两个CCD并排放置,CCD之间存在半个像素约3.25μm的错位,这种设计可以提高几何分辨率。ADS40系统利用三线阵中心投影的CCD相机,能够为每一条航带连续地获取不同投影方向和不同波段的影像,其中任意两张不同投影方向的影像都可以构成立体像对。单幅影像只能确定物点所在的空间方向,而两幅相互重叠的影像可以构成立体像对而获得物点的空间坐标。
利用机载传感器所获取的航空影像,使用摄影测量方法采集空间数据,进行4D产品生产,是航空影像应用于城市遥感研究的一个重要途径。4D产品包括数字高程模型(DEM)、数字表面模型(DSM)、数字正射影像(DOM)、数字线划地图(DLG)。(www.xing528.com)
无人机是近年来一个新兴的低空遥感平台,无人机遥感平台具有结构简单、成本低、风险小、机动性高、实时性强等优点。以无人机作为遥感平台获取实时高分辨率遥感影像数据,既可以克服传统航空遥感受制于航时、气象条件等缺点,也能弥补卫星遥感平台不能获取某些感兴趣区域信息的不足,同时避免了地面遥感工作范围小、视野窄、工作量大等因素,对操作人员的技术要求低(李德仁等,2014)。由于无人机摄影平台具有机动、灵活、快速等特点,无人机倾斜摄影测量已成为航空摄影测量的重要手段和国家航空遥感监测体系的重要补充,以无人机作为摄影平台可以快速获取城市建筑物立面信息,且影像分辨率高,提高了精细三维数据的获取能力,促进了倾斜摄影测量三维建模的发展(杨国东等,2016)。
无人机在自然灾害监测中发挥了不可替代的作用,无人机航拍很好地弥补了卫星遥感、航空遥感等对地观测手段的观测精度不高、时效性差等不足,获取的大量实时高分辨率影像可为城市应急救灾决策与指挥提供可靠、全面、及时的灾情信息。2008年5月12日汶川地震发生后,灾区受到了毁灭性的破坏,交通陷入瘫痪,为了及时了解灾区受灾情况,救援人员使用无人机遥感系统对灾区进行无人机航拍,对获取影像进行处理后,评估灾情,为抗震救灾提供了有效的决策支持。2017年8月8日四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县发生7.0级地震,国家电网四川省电力公司应急部门利用无人机航拍对灾区进行三维建模,获取灾区电力设施的信息和地质灾害即时信息,为技术人员进行灾区电力抢修提供可靠的数据支撑。
图5-8为无人机航拍城市遥感影像示例,数据地点为武汉市青山区南干渠游园,无人机影像为正射遥感影像,空间分辨率达到0.03m。
图5-8 武汉市青山区南干渠游园无人机航拍遥感影像示例
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