航测数字成图中地理信息数据的高效采集与处理

摘要：在测绘技术持续革新的当下，航测数字成图在地理信息数据获取进程里占据着愈发关键的地位。本文深度剖析航测数字成图中地理信息数据的高效采集与处理技术，详尽阐释数据采集的具体方法、流程以及数据处理环节的核心技术与难点，致力于提升航测数字成图的精度与效率，为地理信息相关领域的实际应用给予坚实有力的支撑。

关键词：航测数字成图；地理信息数据；采集；处理

一、引言

地理信息数据已然成为现代社会众多领域发展不可或缺的重要基石。无论是城市规划中对空间布局的精细考量，土地利用监测里对资源变化的精准把控，还是交通建设时对地形地貌的全面掌握，都高度依赖地理信息数据的准确性与完整性。航测数字成图作为一种前沿的地理信息数据获取方式，与传统地面测量手段相比，有着显著优势。其借助航空摄影获取海量影像数据，再历经一系列专业处理与分析，能够快速生成高精度数字地图，为地理信息系统（GIS）源源不断输送精确的数据。不过，要切实达成航测数字成图中地理信息数据的高效采集与处理，还需深入钻研相关技术与方法，全力攻克实际操作里遭遇的各类难题。

二、航测数字成图原理

航测数字成图是基于航空摄影测量原理，利用安装在飞机、无人机等航空平台上的摄影设备，按照一定的航线和重叠度对地面进行拍摄，获取大量的航空影像。这些影像记录了地面物体的光谱信息和几何信息。通过对影像的内定向、相对定向和绝对定向等处理，建立起立体像对，从而实现对地面物体的三维坐标测量。再结合数字图像处理技术，对影像进行纠正、镶嵌、分类等操作，最终生成数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）等不同类型的地理信息数据产品。

三、地理信息数据采集

（一）数据采集前的准备工作

确定测区范围和精度要求：根据项目需求，明确测区的地理位置、边界范围以及所需达到的精度标准，这是后续选择合适的采集设备和方法的重要依据。

选择合适的航空平台和摄影设备：根据测区的大小、地形条件和精度要求，选择合适的航空平台，如有人飞机适用于大面积、高精度的测绘任务；无人机则具有灵活性高、成本低的特点，适用于小范围、快速测绘。同时，配备相应分辨率和性能的摄影设备，确保获取高质量的影像数据。

制定飞行计划：合理规划飞行航线，确保影像的重叠度和旁向重叠度满足要求，以保证后续的数据处理和分析能够顺利进行。同时，考虑飞行安全、天气条件等因素，选择合适的飞行时间和高度。

（二）数据采集方法

航空摄影：按照预定的飞行计划，在合适的天气条件下进行航空摄影。在拍摄过程中，要严格控制飞行姿态和速度，确保影像的稳定性和一致性。

辅助数据采集：为了提高地理信息数据的精度和准确性，还需要采集一些辅助数据，如地面控制点（GCP）的坐标信息。通过在地面上设置明显的标志点，并使用全球定位系统（GPS）等测量设备获取其精确坐标，这些控制点在后续的数据处理中用于影像的纠正和定向。

四、地理信息数据处理

（一）数据预处理

影像纠正：航空摄影时受飞机姿态、地形起伏、大气折射等多种因素干扰，获取的影像存在几何变形。通过多项式纠正、共线方程纠正等算法，对影像进行几何校正，消除变形，使其符合地图投影要求。例如，在山区测绘中，地形起伏大，采用基于数字高程模型（DEM）的正射纠正算法，能有效消除地形引起的影像变形。

影像镶嵌：将多个相邻影像按一定规则拼接，形成完整大面积影像图。镶嵌时，运用特征匹配算法进行影像匹配，再通过羽化、平滑等技术处理拼接缝，确保镶嵌后的影像无缝、自然过渡，视觉效果良好。

（二）特征提取与分类

特征提取：从纠正和镶嵌后的影像中提取各类地理要素特征。针对道路，采用基于边缘检测和中心线提取的算法；对于建筑物，利用角点检测和轮廓提取算法；水系则通过水体光谱特征和边缘检测相结合的方法，精准提取物体轮廓和关键特征点。

影像分类：依据影像光谱特征和纹理特征，运用监督分类（如最大似然分类法）或非监督分类（如 K - 均值聚类）方法，将影像中不同地物类型分类。比如，在土地利用分类中，将影像分为耕地、林地、建设用地、水域等不同类别，为土地资源管理提供数据支持。

（三）数据编辑与质量控制

数据编辑：对提取和分类后的地理信息数据进行人工编辑和修正。借助专业的地理信息编辑软件，去除错误分类结果和噪声，补充遗漏信息，使数据更加准确完整。例如，在城市建筑物提取中，人工检查修正因算法误判导致的建筑物轮廓错误。

质量控制：建立严格质量控制体系，从数据精度、完整性、一致性等多方面检查评估。对比地面实测数据，对抽样数据进行详细检查，确保地理信息数据质量符合项目要求。对于高精度测绘项目，严格把控数据精度，误差控制在极小范围内。

五、高效采集与处理技术应用案例

（一）城市规划中的应用

在某城市的新一轮规划中，利用航测数字成图技术进行地理信息数据的采集与处理。通过高分辨率的航空影像，快速获取了城市的地形、建筑物、交通等信息，生成了高精度的数字地图。这些数据为城市规划部门提供了全面、准确的基础资料，帮助规划人员进行合理的功能分区、交通规划和基础设施布局。

（二）土地利用监测中的应用

在土地利用动态监测项目中，采用航测数字成图技术定期采集地理信息数据。通过对不同时期的影像数据进行对比分析，准确监测土地利用类型的变化，及时发现违法占地、土地闲置等问题，为土地资源的合理管理和保护提供了有力的数据支持。

六、面临的挑战与未来发展趋势

（一）面临的挑战

数据量庞大：随着航空摄影技术的发展，获取的影像数据量越来越大，对数据存储、传输和处理能力提出了更高的要求。

复杂地物的识别与提取：对于一些复杂的地物，如山区的地形地貌、城市中密集的建筑物等，在特征提取和分类过程中存在一定的难度，需要进一步改进算法和技术。

数据精度和可靠性：尽管航测数字成图技术能够提供较高精度的数据，但在实际应用中，仍然需要不断提高数据的精度和可靠性，以满足不同领域的严格要求。

（二）未来发展趋势

多源数据融合：将航测数据与卫星遥感数据、地面激光扫描数据等多源数据进行融合，充分发挥各种数据的优势，提高地理信息数据的质量和应用价值。

智能化处理技术：利用人工智能、机器学习等技术，实现地理信息数据的自动处理和分析，提高处理效率和准确性。

实时监测与更新：随着无人机技术和通信技术的发展，实现地理信息数据的实时采集和更新，为应急响应、城市管理等领域提供更加及时的数据支持。

七、结论

航测数字成图中地理信息数据的高效采集与处理是地理信息领域的关键技术。通过合理选择采集设备和方法，运用先进的数据处理技术，能够快速、准确地获取高质量的地理信息数据。尽管目前在数据处理和应用方面还面临一些挑战，但随着技术的不断发展和创新，航测数字成图技术将在地理信息相关领域发挥更加重要的作用，为社会经济的发展提供更加有力的支持。未来，需要进一步加强对多源数据融合、智能化处理等技术的研究和应用，推动航测数字成图技术的不断进步。

参考文献

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[2]邓伟，王婷婷，李鹏程等.测绘地理信息领域大数据治理体系研究[J].测绘与空间地理信息，2023，46（05）：86-89