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相片调绘的常用方法有

发布时间:2024-09-30 07:09:29

A. 地面数字化地形测量工作浅议

1 引言

全球电子工业的迅猛发展,给测绘行业带来了新的变革,测绘技术获得了巨大的发展,各种电子测绘仪器和先进的测绘手段逐步应用于生产。电子计算机及全站仪的普及,使地形图的成图方法由传统的经纬仪加小平板手工绘图或大平板手工绘图全面向全站仪获取信息配合计算机这一数字化测图的方向发展。

信息化、数字化技术发展以来,现在数字化测图技术以其测量精度高、成图速度快、容易更新、工作效率高等一系列的优点,配合相关的成图软件,已在全国城市开发、矿山建设、工程施工等方面的地形图测绘中得到了广泛的应用。我们结合长期从事数字化测图工作,就数字成图中的几个方面谈一些简单的体会。

2 目前主要应用的几种作业方法

目前在我国,获得数字地图的主要方法有3种i原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。但不管哪种方法,其主要作业过程均为三个步骤:数据采集、数据处理及地形图的数据输出(打印图纸、提供光盘等)。

2.1 原图数字化

当一个城市(地区)需要用到数字地形图而一时因经费困难或受到时间等原因的限制时,该方法是再适宜不过的了。它能够充分地利用现有的地形图,仅需配备计算机、数字化仪、绘图仪再配以一种数字化软件就可以开展工作,并且可以在很短的时间内获得数字的成果。如一时连购买设备的经费也难以落实,也可让具备有图纸数字化能力的测绘单位代而为之。它的工作方法有两种:手扶跟踪数字化及扫描矢量化后数字化,其中后一种要比前一种的精度高、效率高,但扫描矢量化需要购买相关的软件,也需要一定的成本。但是,利用该方法所获得的数字地形图其精度是受原图精度影响的,再加上进行数字化过程中所产生的各种误差,所以,它的精度要比原图的精度还要差,而且它所反映的是原图成图时地表上的各种地物地貌。在经济比较发达的城镇,该方法对有变化的或新增的地物地貌就不能很好的表现。若是在偏僻的山区对精度要求不高的情况下,可以把原图数字化以提高工程进度,该方法有一定局限性。

现在,为了充分利用该法得到的数字地图,也可通过在修测、补测时,再实测一部分原地物点的精确坐标,把实测的坐标展在原图上,通过软件纠正,可在一定的程度上提高原有图的精度。但总体精度还是不够均匀,这样的地形图只能应用于简单的或粗略的设计或画线用,如果用于较严格的建设工程或规划工程则不能达到预期目的。

2.2 航测数字成图

当一个地区(或测区)很大时,就可以利用航空摄像机在空中摄取地面的影像,通过航测软件对拍摄影像的一些几何纠正,生成航片再通过外业判读,在内业建立地面的模型,通过计算机用绘图软件在模型上量测,直接获得数字地形图。随着科技的进步,数码航空相机已取代传统胶片相机,获得影像的精度也有了很大的提高,应用领域也很广泛,这将是今后数字测图的一个重要发展方向。

该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成,外业只需要相片控制测量和野外调绘工作,它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低,不受气候及季节的限制等优点。但是该方法的初期投入较大,需要大量的处理软件、计算机工作站等大型设备,同时需要有一定素质的专业技术人员才能完成。因此,它特别适用于某一地区的大面积成图,如果一个测区较小,它的成本就显得较高。

2.3 地面数字测图

为满足城市规划开发和划拨地以及土地利用等高精度要求,城市建设部门、土地管理部门迫切需要精度高的大比例尺地形图,其主要获取来源还是采用地面数字测图的方法,主要是采用全站仪、电子平板外业采集数据,再用相关的成图软件进行内业处理,最终形成数字化地形图。此方法是目前许多测绘单位用得最多的数字测图方法。

采用该方法所得到的数字地形图的特点是测量仪器比较容易操作,一般普通文化程度的人员都能学会,成图软件大多是汉化的,各种符号比较齐全,通信方便,操作简单,测量精度高,成图精度相应也比较高,重要地物相对于邻近控制点的精度可以控制在5cm以内,完全满足城市规划、地籍及土地管理等方面的图件精度要求。此作业方法比较灵活,可以任意大小的测区进行快速更新和补测修测工作。

3 地面数字化地形测量工作简述

3.1 控制测量与图根测量

在地面数字化地形测量工作中,随着GPS技术的发展及全站仪的普及,控制网的布设形式更加灵活多样。控制测量的工作与传统的控制测量相比更简便,工作效率也比较高。现在,平面控制测量工作主要有以下几种方法。

(1)利用静态GPS配合导线法。在国家等级控制点或城市基本控制点的基础上、在测区建立静态GPS控制网,根据测区的面积和居民地及地形情况,适当布设控制点的个数,居民地及复杂地区配合全站仪导线测量。

(2)利用动态GPS。RTK测量直接实测图根点。现在RTK平面精度一般能达到10mm+1ppm,已远远满足图根导线1∶5000的精度,这样大大减少了平面控制测量工作,利用动态GPS RTK测量可以直接得到图根点成果。若是村庄比较密集,可再进行二级图根加密。

(3)单一导线或导线网法。随着全站仪的广泛普及应用,进行导线测量变得十分方便,而且相应的平差软件也比较多,计算也很容易,加之导线布设形式比较随意灵活,观测方便,不失为首级控制和图根控制的好方法。因此,对于施工面积比较小的控制点比较近的测区或居民地街道等测区,就可以直接采用导线法进行。

总之,随着现代先进测绘仪器的不断应用,进行控制测量工作的手段和技术不断完善,工作效率也有了较大的提高。近年来,在浙江许多城市进行1∶500数字化地形测量工作时,大多采用的是静态GPS配合导线方法。即根据测区面积大小,先在测区利用四台加拿大Smart 3100IS接收机,观测了若干个首级控制点,然后按照每幅图平均需要点的数量要求,进行图根点导线测量工作,在村庄和树木密集的地区适当增加部分图根点。

控制点高程测量是根据测区地形情况和甲方要求,主要还是采用水准测量、三角高程测量或全站仪直接高差方法进行,如果已知高程点较多,也可以采用GPS高程拟合方法进行,但大家知道GPS高程拟合的精度比较其他方法要低,在精度要求不高的情况下可以采用。

3.2 野外测图

3.2.1 数字测图与传统平板测图精度的比较

众所周知,在传统平板测图中,地面点平面位置的误差至少受下列误差的影响比较大:①图根点的展绘误差M展;②测定地物点的距离误差M距;③测定地物点的方向误差M;④地形图上地物点的刺点误差M和绘图误差M绘;⑤清绘时所造成的误差M

正是因为上述诸多误差因素影响,普通平板测图方法所得到的地形图上地物点平面位置的误差相对就比较大。而在数字测图中,因为是计算机自动展点,所以图根点与地物点的展绘误差可看作0。则剩下的为M距、M取决于全站仪的标称精度和测量照准误差。顾及测量中棱镜不到位的因素,在观测时可以在照准后再进行记录数据,这样,实测得的该点平面位置精度相对于图根点的误差较小,从而提高了测量精度。

由此可见,在视线良好的情况下,由于全站仪相对于经纬仪测角、测距精度的提高及计算机的应用,测量碎部点的距离可以放大,图根点的密度可作相应地降低,边长可放宽。对于支站,也可不受2站的限制可以适当放宽要求,一般支3~4站的精度还是可以达到要求的,不过进行支站操作时要认真细心,尽量减少误差。

3.2.2 碎部测量工作

现在许多测绘单位进行碎部测量所使用的全站仪的精度一般为2″或5″,±5mm+5ppm以上的平面精度,而且都是电子自动读数自动存储的,然后进行数据通讯(即数据传输),即可进行内业连点与成图。

我们进行的数字化地形测图工作中,碎部测量的主要方法为全站仪极坐标法,实时将数据记录在仪器中,再配合绘制外业草图,每日工作结束后,及时将全站仪的数据传输到计算机中并进行备份,通过室内连点,取得野外实测的准确图形,在实测得多数碎部点的坐标后,可利用软件中的方向交会、距离交会、十字尺测量法或量算定点等方法来取得其余各点的坐标,再辅以软件中的偏移、拷贝、延伸自动绘制等高线等功能,得到最后的图形。这种作业模式我们认为有以下四条优点:

(1)在测量村庄时,很多时候房屋只能测量前面两个点,宽度却无法测量。跑点人员就可以顺便丈量宽度,实现了测量一次成图,减少了支站和野外巡视的时间,提高了工作效率。

(2)在测绘比较复杂的地区时,可以不按照顺序来跑点,而是实行就近原则,绘图员可以在草图上一一表示清楚,可以实现一遍就可跑完地物,避免了重复跑尺和遗漏,达到省时省力增效的目的。

(3)在进行山区测量时,一般一站只能看到一部分。若在跑尺员已爬上山,但在本站无法看到的情况下,这时绘图员就可在山下支站、定向,并指挥跑点人员自己上山,使作业过程更加灵活。

(4)有了原始的地形草图后,为下一步的室内编辑工作创造了比较优越的条件,因为草图实际上已经是地形图的原形了,而且编辑人员可以随时向绘图员了解实地情况。当然,有的施工单位是采用外业观测输入编码+计算机室内编辑。我们认为仅仅依靠编码容易发生一些错连或漏连,这样造成外业巡视或补测的工作量就相应的增加。

3.3 内业处理

实际上,数字化地形测量工作是一个连贯的工作过程,即每天施工完成的测点数据都是及时地进行传输,内业工作人员及时收集当天各生产组的地形草图,及时编辑处理,保证绘图员在有效的记忆时间里对当天或近日所跑地形进行检查校验,减少二次外业的工作量。

3.3.1 数字化地形图测量软件的选择

地形图测量软件的选择十分重要,首先要看该软件是否适合本单位的实际生产组织情况,二要看其可操作性、界面友好程度、简便易学程度,三要充分考虑甲方需要。

目前测绘成图软件种类较多,有的是本系统或本单位自行开发的,有的是由专门的测绘软件开发商开发的,是以商业目的提供给广大用户使用的。自行开发的软件有很多局限性,不容易被甲方接受。因此,大多生产单位都较多地使用商业软件(如南方CASS系列、北京威远图、清华山维、广州开思等)。

EPSW系列主要用于实测与自动绘制各种大比例尺数字地形图、地籍图、管线图、地物平面图、断面图等,但它的这几个功能是在不同的专门软件中的。它的主要特点如下:①实时成图。充分发挥了原来的平板测图优势,即测即显,在现场成图,真正达到了内外业一体化。②具有多种碎部测量方法。③独创的一步测量法,可以一边测图根,一边测碎部,最后再平差。该软件的最大优点是比较符合有一定野外工作经验的测绘工作者使用,同时又能高效地完成工作,应该说是我国现在电子平板测图系统中做得最好的。因此,深受广大测绘人员的喜爱,也占据了较大的电子平板测图市场。它开创了数字测图的新局面,对我国数字测图技术的推广起到极大的推动作用。但是,它将原来在外业的工作依旧在外业完成,并且外业用的便携计算机很容易损坏。

对于已经熟悉AUTO CAD的用户而言,南方CASS系列、北京威远图、清华山维、广州开思等系列软件则是一个很好的选择。因为它们是基于AUTO CAD平台上开发的数字化测量专用软件。大家知道,AUTO CAD是目前世界上功能强大的绘图软件,几乎它的所有功能都可以在测量专用软件上使用,其输出格式*.D W G也已基本是国内通用格式。同时,这些软件又在AUTO CAD的基础上开发了许多功能,如量算定点、绘制等高线、绘断面图等。除此之外,还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能。因此,强大的功能和友好的界面以及简单易学等优点得到了充分的体现,加上开发商良好的培训和软件升级服务,也是当前诸多单位使用最多的软件,我们目前使用的就是南方C A SS系列数字化测量专用软件。

3.3.2 数据传输

外业测量结束以后,就可以把全站仪用传输线与计算机连起来,进行数据的传输了。独立的传输软件,可以从仪器销售商那里获得。现在大部分成图软件也都有数据传输功能,因此更加方便了。数据存储在电脑里的也都是纯文本格式,有什么需要修改的直接编辑就可以。

3.3.3 南方CASS系列软件内业编辑

(1)展点。打开CASS,在标题栏点击绘图处理,选择展测点点号和高程点。为了容易区分,可分别展为不同的颜色。展绘高程点可给个距离,以去掉一些多余的。

(2)连线。根据外业草图用符号和线型把需要连接的点相连,把测区地物地形如实反映出来。在连线过程中应注意坎子等有向线型的朝向。为了防止线状地物拟合时弧度过大,可在拐弯时增加几个点。对房屋等一些规则的地物,可充分利用几何原理,进行作平行线、拐直角、对称等方法作图。

(3)勾绘等高线。CASS软件在山区地物地貌复杂情况下,生成的等高线往往很杂乱,这时靠手工拖、拉、剪修往往费时费力,而且打断以后线变得特别碎,文件变得很大,操作反应很慢。在使用过程中我们发现,可以先自动生成,然后计曲线和间曲线,用样条曲线命令Spline来重画一遍也非常快,而且此命令画出的线条,无论怎样打断以后,拖动起来都很容易,线条也非常流畅,文件非常小。

(4)文件保存。在作图过程中,可以在自动保存对话框中将自动保存时间设置小一点,5分钟或10分钟,这样在停电或意外死机时只丢失几分钟的工作,同时最好另存一个文件副本进行备份。这样才能确保文件万无一失。

(5)绘制地形底图。在编辑完成后,就可进行打印输出地形底图供野外检查巡视使用。

3.4 野外检查

野外检查巡视是地形测量工作中的重要环节,检查工作的好坏也直接影响到最终成果的质量。在内业连图过程中,不可避免地产生漏连、错连或表示不合理的地方,这其中又以独立地物容易漏,如电线杆、路灯、井盖、等高线等,外业的草图也不能确保百分之百的正确,所以必须要实行外业自检。在野外检查过程中,要坚持全面跑到、看到、量到。严格按照规范要求去检查,及时采取有效措施进行纠正。

3.5 地形图的分幅

一般地形图的分幅按50×50分幅或40×50分幅。在分幅以前最好先作个图幅接合表出来,这样在填每幅图左上角的接合表时就方便一些了。CASS的图框模版放在安装盘Blocks目录下,文件名位Ac50tk.dwg和Ac45tk.dwg,只要把这两个文件的测绘单位、用图单位、测量员、等信息改好,以后调用时方便,不必再一一改正。

3.6 成果图输出

当分好幅、图廓整饰完成以后,就可以打印输出成果了。当第一幅图打印完成后,要拿格网尺来检查打印的图框大小,以不超过0.3mm为准。若超过限差,必须在绘图仪里校准,进行重新设置。由于进纸等原因,在打印过程中也要不断的进行抽查,才能保证产品质量。当检查完成后,应对全部成果进行拷贝或刻录光盘,在甲方验收后连同其他成果一并上缴。

4 结束语

通过我们长期的数字化地形测量工作,积累了不少的经验,在生产实际工作中也掌握了多种地形测量软件的应用,使地形测量工作成为一个重要的市场手段,并优质高效地完成了许多项目,创造了良好的经济和社会效益。

B. 摄影测量学 课后答案~~武大第二版。。 谁有能发一份给我吗 谢谢 [email protected]

《摄影测量学》试题九标准答案

一、 名词解释:

1.全数字摄影测量是指从摄影测量与遥感所获取的数据中,采用数字摄影影像或数字化影像,在计算机中进行各种数值、图形和影像处理,以研究目标的几何和物理特性,从而获得各种形式的数字化产品和目视化产品数字摄影影像是用数字摄影机(如CCD阵列扫描仪)直接获得数字影像;数字化影像是用各种数字化扫描仪,对已得到得像片进行扫描,获得数字化影像。而在计算机中进行全自动化数字处理得方法,称为全数字化摄影测量。

2.根据像面,投影中心和物面三者之间的空间位置关系,按中心投影的规律,将物面(或像面)上的点、线或几何图形,表示在像面(或物面)上的工作称为透视变换的空间作图。

3.主垂面与地平面的交线称为摄影方向线以VV表示。显然像面上的主纵线与地面上的摄影方向线是一对透视对应线,都垂直于透视轴。

4.核面与像平面的交线称为核线。

5.

6.单航带航带法解析空中三角测量是常用三种解析加密方法的基础。它是利用一条航带内各立体模型的内在几何关系建立自由航带网模型,然后根据控制点条件,按最小二乘法原理进行平差,并消除航带模型的系统变形,从而求得各加密点的地面坐标。

7.把地面分成适当大小的有限单元,在单元内,用一个简单的函数来描述所求的曲面,并保证相邻单元之间有连续(或光滑)的过渡,这种内插方法称为有限元法。

8.调绘片是摄影测量内业绘制地形图,建立地物核地貌,标定注记内容的依据核来源,

二 填空题:

1.测制各种比例尺的地形图, 建立地形数据库, 地理信息系统 土地信息系统

2. 30m 3% 3%

3.53% 15% 60%~65% 15%~30%

4.摄影基线 地面任意一点 像主点 核面 像平面 摄影基线的延长线与像平面的交点

5.形状 大小 位置 特征 属性特征 空间特征 时间特征

6.像片倾斜引起的像点位移 像片起伏引起的像点位移 摄站点之间由于航高差引起的各张像片间的比例尺与图比例尺不一致。

7. 影像的色调是否均匀一致 切割线或光学镶嵌的拼接线是否密合,有无影像的重复合丢失 切割镶嵌打纠正点小孔时,是否打掉了重要地物 图面整饰与各项注记是否正确、齐全。

8. 切割镶嵌 数字镶嵌

9. 像片控制点的联测、像片调绘与补测、以及地形测绘等内容

10.频谱分析方法 渐进采样法

11.栅格形式 矢量形式

三 简答题:

1.摄影测量学是通过影像研究信息的获取、处理、提取合成果表达的一门信息科学。传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄得得影像,研究和确定被摄物体得形状、大小、性质和相互关系得一门科学与技术,摄影测量学得主要特点是在像片上进行测量和解译,无需接触物体本身,因而很少受自然和地理等条件的限制。

2.在恢复像片内方位元素的基础上,确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数,称为像片的外方位元素.

一张像片有六个外方位元素.其中三个是描述摄影中心S(摄影物镜后节点)空间位置的坐标值,称为直线元素.另外三个是表示摄影光束空间姿态的三个角元素.

三个直线元素 三个直线元素是指摄影曝光时,摄影物镜S在地面选定的空间直角坐标系中的坐标值 .

三个角元素 它是描述像片在摄影瞬间空间姿态的要素.其中两个角元素用以确定摄影机主光轴So在空间的方向,另一个角元素,则确定像片在像片面内的方位.

3.三种方法:

1)、用单张像片的空间后方交会与立体像对的前方交会方式求解物点的三维空间坐标。这种方法是以像片对内已有足够数量的地面控制点坐标为基础。

2)、用相对定向和绝对定向方法求解地面点的三维空间坐标。此法是用具有一定相互重叠。

3)、采用光束法求解地面点三维坐标。这种方法是把待求的地面点与已知地面点坐标,按照共线条件方程,用连接点条件和控制点条件同时列出误差方程,统一进行平差计算,以求得地面点三维坐标。

4.主要任务除为测图工序提供大量控制点坐标外,还可提供内业测图工序所需得各种定向数据和其他一系列副产品。

常规方法有:单模型解析空中三角测量,单航带解析空中三角测量和区域网解析空中三角测量三种。

5.基本思想:把像片分别装入与像片主距相同的两个投影器内,完成内定向,建立和摄影光束法,由于没有进行相对定向,两光束必不满足同名光线对对相交,若用一水平承影面的(交点)将会出现X方向和Y方向得差值。其值同名点得坐标差表示。当诸同名点的上下视差都为零时,相对定向即告完成。通过微动投影器得定向螺旋,消除承应面上同名点的上下视差来完成相对定向,就是模拟法相对定向的基本思想。

6.对于地物而言,数字测图总是采集地物廓角点坐标及属性特征,但有些地物还往往事先已知有外形条件的几何参数和条件。如建筑物、运动场、高速公路等等,具有垂直或平行等条件,如用直接采集的离散点连成图形,则由于获取的原始数据中包含有偶然误差,则满足图形往往不能满足图形的外形条。因此,在绘图之前,应对这些数据进行预处理,一满足图形的几何条件。

7.综合判调的主要工作是室内判绘和野外补调。

室内判绘是室内依据测区收集的各种资料,对像片进行观察、分析和比较然后判读出影像的内容、数量、性质,并着墨描绘在像片上,对于没有足够把握判读的地物用铅笔画出后供野外补调确定。室内判绘采用的凡是有直接目视判读描绘,立体判读描绘以及利用资料辅助判读描绘。

综合判调第二项工作是野外补调。野外补调是对室内判绘的检查和补充。补调要重点检查室内判绘没有把握的地物,室内判绘的地物在实地如果发现错误要马上修改补偿。

综合判调法可以将大量外业调绘工作转入室内完成,能减轻外业调绘的劳动强度和提高像片调绘的工效,与全野外调绘相比有明显的优越之处。

四 、问答题:

1.(1)原始数据的输入及像点坐标的预处理。由于像点坐标是在立体坐标仪上量测,不是像平面坐标系,需要作一定的换算。像点坐标的预处理是指对像点坐标的系统误差处理。

(2)确定相对定向元素的初始值。假定像对中左片是水平的,即外方位元素 在完成定向过程中总是取为零;而像对中右片的角元素 的初始值也均取为零,基线分量 取标准1点的左右视差,即 。

(3)根据确定的初始值,计算左、右片的方向余弦值,组成左、右片各自的旋转矩阵 和 。再变换坐标,计算左、右像片上同名像点的像空间辅助坐标 和 。

(4)逐点计算定向点的上下视差Q。

(5)逐点按相对定向方程式,组成定向点的误差方程式的系数矩阵A。计算各项a,b,c,d,e系数。

(6)逐点组成法方程式的系数矩阵( ),常数项矩阵( )。直到全部定向点组成法方程式。

(7)法方程式的求解。即按 求得各未知数的一次改正值。

(8)计算相对定向于是泥塑的新值,即

(9)计算判断所有未知数的改正值是否小于限差,即 当大于限差时则重复(3)~(8)步的计算,直到小于限差值为止。

2.外为了提高加密精度,除用精密立体坐标仪提高量测坐标精度外,还采取在地面上布设地面标志,提高分辨精度,在平差方法中加入残余系统误差的补偿和粗差检测,以及采用摄影测量与各种测量成果的联合平差。

主要作业过程:

1)、像点坐标量测与系统误差改正。

2)、连续法相对定向建立单个模型。左片的角元素 。航带中第一相对完成相对定向后,所得相对定向角元素 为像对中右片的像空间坐标系相对于像空间辅助坐标系的三个角元素。第二个像对以后的各像对中左片的三个角元素,均取前一像对中右片的角元素作为固定值在完成相对定向过程中保持不变,只改变像对中的右片。这样建立起的航带内各单个模型的像空间辅助坐标系,其特点是各模型的像空间辅助坐标系统,坐标 轴向都保持彼此平行,模型比例尺各不相同,坐标原点也不一致。

3)、航带内各立体模型利用公共点进行连接,建立起统一的航带网模型。航带内各单个模型建立之后,以相邻两模型重叠范围内三个连接点的高度应相等为条件,从航带的左端至右端的方向,逐个模型的归化比例尺,统一坐标原点,使全航带内各模型连接成一个统一的自由航带网模型。统一后的模型点坐标为摄影坐标系坐标。

4)、航带网模型的绝对定向。建立的航带网模型是摄测坐标系,需要根据地面控制点,把摄测坐标变换为地面摄测坐标。即将整个航带网按控点的摄测坐标核地面摄测坐标,进行空间相似变换,完成航带网模型的绝对定向,使整条航带网的摄测坐标纳入到地面摄测坐标中。

5)、航带网模型的非线性改正。由于残存系统误差和偶然误差在模型连接过程中传递累积产生航带网模型变形,一般采用多项式进行改正。

3. 数字地面模型是一个表示地面特征空间分布的数据库。一般用一系列地面点坐标X,Y以及该地面点上的高程Z或属性(如名称、目标类别、特征等)组成的数据阵列,以此组成数字地图。

在计算机中就是一个二维数组Z(M,N),任何一点高程就是一个下标变量Z(i,j),只表示地面高程的数字地面模型称为数字高程模型(DEM)。

应用:(一)、在公路、铁路选线设计方面的应用

(二)、地面坡度的计算与分类

(三)、由数字高程模型求真实的地表面积

(四)、根据不同时期的两个数字高程模型计算地表变化的体积

(五)、数字高程模型用于制作正射影像图

(六)、绘制透视立体图

C. 遥感地质调查的一般程序

在较大范围内进行,通过空中或地面探测获取遥感图像后(或航、卫片),一般按下列程序进行。

1.资料的收集、处理和概略解译

这一阶段的工作主要包括:

1)收集、编录、复制的各类遥感图像和遥感资料并进行相片镶嵌。对部分地区(或全区)还可进行数字图像处理,以增强和突现某些信息。

2)收集制图资料和已有的地质、航空物探及地面物化探资料,以及相关的水文、气象、地貌、土壤、植被、环境等资料。

3)遥感图像的概略解译,需要编制概略地质解译图或若干专题概略解译图。概略解译图可以直接勾绘在相片略图上或聚酯薄膜上,或者转绘在地形图上。编制概略解译图时应详细,界线标绘应精确,以避免重复工作。

4)根据概略地质解译的成果,确定踏勘路线,选择实测地层剖面的位置,编制遥感地质调查设计书。

2.野外踏勘及建立地质解译标志

在野外踏勘和实测地层剖面的过程中,都应随时对照实地各种标志与相片上的影像特征,研究地层和地质现象的地质解译标志;确定分层单位(填图单位)及其界线的标志。

(1)解译标志

在地质解译过程中,主要是观察和利用解译标志来进行。遥感图像的地质解译标志是指那些能够用来辨认、区分地质体或地质现象的存在、属性和相关关系的影像特征。其中包括影像中反映出的形态、大小、色调、阴影、水系、地貌、水文、影纹结构、植被、人类活动等标志。

1)形态和大小:任何地物都有一定的几何形状和大小。许多地物根据其形状和大小就可直接辨认其属性。地物的几何形状和大小与图像的比例尺和分辨率有关。一般比例尺越大,分辨率越高,地物细节显示越清楚。相反,则很模糊,甚至显示不出来。在相同比例尺的图像上,由于图像的分辨率不同,地物的形状和大小可表现出不同的清晰度,如有些较小的地物,在高分辨率的航空相片上可表现得非常清晰,而在低分辨率的卫星图像上则显得模糊,甚至没有显示。

2)色调:色调是地物波谱信息构成的影像特征,不同的地物有不同的色调。因此,它是地质解译中经常使用的重要解译标志。通过肉眼可把图像色调从黑—灰—白分为10级。色调的深浅是相对的,它受地质体的颜色、含水多少、风化程度、表面土壤及植被覆盖程度、光照条件等多种因素的影响。在同一幅图像上,物性相同的地物应有相近的色调,但实际上,由于诸多因素的影响却不完全相同或差异很大。因此,应用色调标志时须作具体分析。

3)阴影:阴影具有形状、大小和方向,色调一般为黑色。在航片上可借助阴影的方向和成像时间来判断航片的方位,测量地物的高度。阴影有本影和落影之分。本影是指物体未被阳光照射的阴影部分,即本身的阴影,如山的阴坡、房屋的背阳面等都是它们的本影。本影有助于获得立体感。山体的阳坡明亮,阴坡较暗,其明暗分界线即为山脊线或山谷线。落影是指地物投在地面的影子,即投落阴影。利用落影可以计算地物的高度(h=T tanϕ,其中,h为地物的高度;T为落影长度;ϕ为太阳高度角)。

4)水系标志:水系是非常重要的解译标志,对地形、地貌、岩性、构造解译都非常有用。水系形态、密度、均匀性、对称性、方向性往往是构造和岩性特征的反映。例如,泥岩、页岩、粘土岩、粉砂岩发育地区,易形成高密度树枝状水系,反映岩石透水性不良;砂岩、石英砂岩或岩石裂隙发育区,常形成低密度树枝状水系,反映岩石透水性强。水系的均匀性,表示岩石抗风化能力和裂隙发育程度比较相近;水系的对称性,反映区域地形或大片成层岩层向一侧倾斜;水系的方向性,主要反映区域山系、岩层及构造走向。

5)地貌形态标志:地貌形态不仅决定于一定的岩性和构造,而且也决定于一定的气候、水文等自然地理条件。不同地貌形态是不同岩性、构造在不同内外动力作用下的结果。由于地层岩性的物理化学性质不同,而具有不同的抗风化侵蚀能力。岩石的抗蚀能力通常由地貌形态反映出来。抗蚀性强的岩石形成陡坡和陡崖;抗蚀能力弱的岩石形成缓坡和低地。地貌形态除与岩性有关外,还与构造、产状、自然环境等因素有关。利用地貌形态解译地质体,可以从山体的组合形态与规模大小,山顶、山坡形态与地形相对高差等方面来进行。

6)植被:植被的分布与气候的地带性和地形引起的垂直分带性及小气候环境有关。在不同的地貌部位上,由于基岩和松散沉积物的岩性、粒度、含水性等的影响,可引起植物群落外貌、种属、层级、密度、长势、单株与群落的生态畸变和宏观生态特征上的改变。植被分布对地质解译既有利,也有弊。不利之处在于植被掩盖了岩层露头和构造,造成解译上的困难;有利的是,在某些特定条件下它能作为地质解译的间接标志。例如,地质、水文条件和土壤性质的变化可引起植物生态异常。解译时应注意总结这类规律,以发现更多的间接地质解译标志。

7)水文标志:主要指陆地水水文特征,包括泉、小溪、河川、湖泊和基岩、松散堆积物的含水性、渗透性等。它们的空间分布特征都与一定的地质、地貌条件有关,因此,水文标志是地质解译的一个有用标志。

8)人类活动遗迹:人类活动遗留下来的与地质体有关的痕迹、探槽、钻探平机台、道路、建筑、农垦区、历史考古遗迹等都可作为地质解译的间接标志。

9)影纹结构:影纹结构是地物的形状、大小、色调、阴影、水系、地貌、植被、人类活动遗迹等在图像上的综合表现。不同的地质体一般具有不同的影纹结构。在解译过程中,对影纹结构的类型可用点状、格状、栅状、链状、环状、蠕虫状、姜状等来描述,还可进一步区分为宽窄、疏密、粗细、大小、长短等。

(2)解译方法

地质解译就是利用遥感图像的各种影像特征解译地质体。如何利用各种解译标志和解译方法去辨认地质体或地质现象的存在和属性,主要由解译任务、图像特点、地质构造复杂程度、解译条件与难易程度等综合因素所决定。遥感图像的解译方法主要有:

1)直译法:对于具有清晰影像和典型特征的地质体,通常可采用直接解译的方法,即观察和利用地质体的各种综合标志,尤其是反映该地质体属性的典型影像特征,直接去辨认、分析、圈定地质体。如灰岩的岩溶地貌和侵入体的综合影像特征、影像地层单位的对称重复和两翼产状的变化、断层的线性影像特征等均可作为直接判断所属地质体的典型影像特征。

2)延伸法:在进行区域图像地质解译时,对有一定特征影像的地质体,常遵循由已知到未知的解译原则来延伸圈定地质体。一般对褶皱岩层、各种断层、破裂面以及岩体、地块的界线常用此方法,即沿着各种地质要素连续地进行观察分析,以确定延伸位置。对于影像特征不清者,常用此法,一般能收到较好的解译效果。

3)对比法:当地质体没有典型的解译标志,不能用直接判断的方法解译时,可将未知地质体与已知地质体的影像特征进行对比,分析两者的异同点,从而达到鉴别未知地质体的目的。

3.详细解译

根据已确定的分层单位和解译标志,按相应比例尺的精度要求,在立体镜下详细而准确地勾绘出详细的地质解译图。这是进行遥感地质解译的结果,也是绘制地质图的基础。

在详细解译的基础上,布置野外调绘的路线。

4.野外调绘

野外调绘的任务是详细查证解译的成果;查明解译中发现的重要地质现象或者难以解译的现象(必要时需配合山地工程);系统采集标本样品,完成野外资料收集的工作。

野外调绘的基本方法仍然是通过路线地质调查。路线的间距可以比常规地质调查的路线间距大几倍。对重点地段应加密调绘路线,投入较多的野外工作。所谓重点地段主要是指:

1)区域地质和找矿调查中的成矿有利地段和物化探异常区;工程地质调查中的重要工程地质、动力地质区;水文地质调查中的井、泉和岩溶区等。

2)构造复杂或植被茂密,解译效果较差的地段。

3)某些对查明地质构造或地貌规律比较关键的地段。

野外调绘中观测点应用针刺的方法标定在相片上。针刺点位应尽可能精确,针孔不能太大;其误差最大不能超过0.2mm;点号标在相片背面针孔的位置。地质界线应在野外用特种铅笔勾绘在相片(或聚酯薄膜)上。准确记录野外地质现象,对较复杂的构造,勾绘平面示意图,以便与相片上的影像进行对照。

野外调绘中每天都应进行资料整理。除了野外记录和标本的整理外,应在立体镜下检查野外刺点和连线的正确性,并上墨,标绘野外实测的产状(注意相片方位)。当天的调绘成果均应勾绘在实际材料图上。

5.成图及编写报告

这个阶段的工作与常规调查基本相同。所不同的是在图面整饰中,发现图面结构不合理的地段可进行更深入的解译,以求得确切的结果;在资料综合分析中,要研究多种资料的拟合,若有光谱测试资料时,应有地物光谱和解译标志的分析;图件清绘、转绘和成图时,尽可能用现代技术设备,以提高精度和工效。

当进行小区域的调查时,如某矿区地质调查、某地下水水源地的综合水文地质调查或某工程建筑场地及外围工程地质调查等等,野外建立解译标志、详细解译和野外调绘等工作不一定按工作阶段截然分开。在大比例尺地质测绘中,需要与地形控制测量密切配合。

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