3攝影測量與遙感的發(fā)展解析

攝影測量與遙感的進展攝影測量與遙感的作用攝影測量與遙感是測制各種根本比例尺地形圖和建設(shè)根底地理信息數(shù)據(jù)庫的根本手段，它同大地測量與衛(wèi)星定位、地圖制圖與地理信息系統(tǒng)以及工程測量等一起構(gòu)成了整體的測繪學科與技術(shù)體系，為我國測繪事業(yè)進展供給了堅實的技術(shù)根底。我國的攝影測量開頭從模擬攝影測量，經(jīng)過解析攝影測量的過渡，進入了數(shù)字攝影測量的進展階段，帶動了我國傳統(tǒng)測繪技術(shù)體系的改造和數(shù)字化測繪技術(shù)體系的建立，為我國的測繪保障和應(yīng)用效勞供給了現(xiàn)代的先進生產(chǎn)力。進入21世紀后，我國已經(jīng)步入了信息化測繪的進展新階段。建設(shè)信息化測繪體系是我國測繪在新形勢下力量建設(shè)的集中表達，這又為我國攝影測量與遙感的創(chuàng)新進展提出了新的要求。攝影測量的進展

我國中小比例尺根底測繪、大中城市大比例尺地形圖測繪，數(shù)據(jù)采集手段已成為我國測繪進展的一個瓶頸，改善數(shù)據(jù)采集手段已是一個亟待解決的問題。航空攝影是快速獵取地理信息的重要技術(shù)手段，是測制和更新國家地形圖以及建立地理信息數(shù)據(jù)庫的重要資料源，在空間信息的獵取與更新中起著不行替代的作用。新的測繪技術(shù)就是實現(xiàn)影像的數(shù)字獵取和全數(shù)字處理，數(shù)字航空攝影是攝影測量的進展方向。可獵取高質(zhì)量,高幾何和輻射區(qū)分率〔地面區(qū)分率可到達5厘米〕和高影像重疊率〔80-90%/60-80%航向/旁向重疊率〕的影像信息，大大減輕了影像獵取對天氣和地形條件的限制；開創(chuàng)了大比例尺全數(shù)字測圖和利用航測進展數(shù)字地籍測繪的時代。新一代航空數(shù)碼成像系統(tǒng)我國研制開發(fā)出具有我國自主學問產(chǎn)權(quán)的高區(qū)分率、高精度的數(shù)字航空對地觀測與定位系統(tǒng)，包括數(shù)字航空攝影儀和數(shù)據(jù)地面處理局部，整體水平到達了國際先進。SWDC數(shù)字航攝儀不僅能滿足測制各種比例尺地形圖，尤其是國家根底測繪中、小比例尺地形圖的精度要求，也能滿足國民經(jīng)濟各行業(yè)對航空攝影影像的要求。除具有高區(qū)分率、高幾何精度、體積小、重量輕等特性外，SWDC數(shù)字航空攝影儀像素達8K×10K，存儲力量到達1000張/架次。它可以更換3種鏡頭，視場角大，基高比大，從而帶來高程精度提高，飛行高度降低，對天氣條件要求不再苛刻，陰天時能夠在云層下攝影，滿足從1：500至1：1萬比例尺常規(guī)航空攝影。SWDC系列數(shù)字航攝儀的后續(xù)數(shù)據(jù)處理軟件齊全，數(shù)據(jù)成果適應(yīng)于我國的JX-4和VirtuoZo數(shù)字攝影測量工作站，可形成數(shù)字攝影測量的全系列設(shè)備。雖然某些關(guān)鍵部件是承受了進口產(chǎn)品，但通過集成創(chuàng)新，取得了很好的效果。比方檢校與訂正技術(shù)；GPS技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了無人操作；準確單點定位技術(shù)的應(yīng)用，可以省掉地面GPS基站；勻光、勻色處理技術(shù)；地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等等。值得一提的是，虛擬影像生成〔影像拼接〕技術(shù)取得突破，使得我國數(shù)字航攝技術(shù)的跨越式進展成為現(xiàn)實。拼接后大的影像不僅符合常規(guī)航空攝影測量內(nèi)業(yè)的習慣，而且攝影和內(nèi)業(yè)的效率不會降低。低空攝影與攝影測量更新低空攝影無疑是航空攝影與遙感有力的補充，特殊是隨著我國低空的開發(fā)，它必將將成為地理空間信息采集的重要手段。

現(xiàn)今世界衛(wèi)星遙感和有人駕駛飛機的一般航空〔或稱大航空〕遙感已經(jīng)特別興旺，但在為經(jīng)濟社會效勞的準時性方面還很嫌缺乏。難以滿足“需要的時候就能有的”效勞需求。經(jīng)濟社會的現(xiàn)代進展則要求更高的區(qū)分率，例如5cm〔與1:500地圖區(qū)分率相匹配〕，而且，要求三維高區(qū)分率。要求15cm的高程精度，要求不僅是有正射的高區(qū)分率，而且還要側(cè)面紋理的高區(qū)分率。UAV〔UnmannedAerialVehicles〕指無人飛行器，包括固定翼無人機，旋翼無人機和無人飛艇等，有時統(tǒng)稱無人機。低空航測關(guān)鍵技術(shù)

低空光學優(yōu)勢

光度學中的“照度的距離平方反比定律”fH像元地面單元

低空攝影的優(yōu)勢和問題→低空飛行→低空安全問題→低速、輕小型UAV→輕荷載→成像系統(tǒng)輕小型化→低航高、輕小相機的影像質(zhì)量問題→研制組合寬角相機→高精度檢校→低空攝影問題→低空影像處理的困難→研發(fā)特殊專用軟件→系統(tǒng)集成測試

飛行平臺成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件UAV低空航測系統(tǒng)的組成

低空航測適用UAV平臺固定翼無人機旋翼無人機〔無人直升機〕無人飛艇

低空湍流對飛行性能的影響低空大氣氣流常受地形、地物的局部溫度場的影響，形成湍流。這種湍流沒什么規(guī)律性，各種波長的氣流混雜，形成上下突風，左右突風或風切變。這種湍流使在其中飛行的無人飛行器產(chǎn)生上下左右顛簸，不僅影響航攝質(zhì)量，更嚴峻威逼飛行器的安全。低空湍流對固定翼無人機的最大損害是形成顛簸過載，而機體損壞。為防范強顛簸過載，可實行的措施是：減慢航速；重心配置靠后；承受小展弦比機翼或三角翼無人機。相比而言，無人飛艇抗低空湍流性能最好，雖然遇到湍流也影響航攝質(zhì)量，但由于飛艇主要靠浮力支持，因此安全性可以保障。旋翼無人機抗低空湍流力量最差。

UAV低空航測數(shù)據(jù)處理流程

具有自主版權(quán)的MAP-AT軟件的優(yōu)點：利用POS數(shù)據(jù)進展全自動排片處理；全自動選取相對定向點和連接點，自動完成自由空中三角測量網(wǎng)構(gòu)建；多視影像全部參與匹配，并且通過光束法平差，實現(xiàn)高精度定位；充分利用在生產(chǎn)中已經(jīng)很習慣的測圖儀器，例如Vituozo和JX-4等。針對低空大傾角影像變形大的連接點自動選取失敗而設(shè)計的自動檢查和人工操作彌補功能；在TIN內(nèi)插處理中參加適用多種不同狀況的人工干預(yù)處理功能；與組合寬角相機相配套的影像拼接裁切與誤差檢查功能；把大比例尺編圖符號更新到2023國標版，支持DLG生產(chǎn)后的編圖功能；支持建筑物景觀三維模型構(gòu)造的功能。MAP-AT軟件

數(shù)據(jù)處理

低空航測專用軟件MAP-AT快速制作DOM與Virtuozo，JX-4接口，進展DLG生成

把大比例尺編圖符號庫更新到2023國標版利用建筑物多面影像制作三維景觀模型

固定翼無人機載雙拼組合旁向?qū)捊窍鄼C系統(tǒng)，無人飛艇載四拼組合縱橫向?qū)捊窍鄼C及自穩(wěn)定成像系統(tǒng)，MAP-AT低空航測軟件。經(jīng)廣州、武漢、青島、威海、深圳、天津、重慶等地方的十幾項生產(chǎn)試驗證明；固定翼無人機載雙拼組合旁向?qū)捊浅上裣到y(tǒng)能滿足1:2023和1:1000的DOM和DLG生產(chǎn)要求；無人飛艇載四拼組合縱橫向?qū)捊浅上裣到y(tǒng)能滿足1:2023、1:1000和1:500的DOM和DLG生產(chǎn)要求；MAP-AT與Vituozo或JX-4協(xié)作能完成DLG生產(chǎn)任務(wù)。

遙感的進展遙感對地觀測技術(shù)帶來的變革是很多技術(shù)達不到的。近年來，對地觀測技術(shù)已得到了長足進展。不僅間續(xù)推出了系列機載對地觀測系統(tǒng)，更先后成功放射了氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、載人飛船、航天飛機，并正在實施綜合性系列衛(wèi)星對地觀測打算；所攜帶的傳感器工作波段掩蓋了可見光、紅外到微波的全波段范圍；對地觀測信息處理包括星上數(shù)據(jù)定時處理技術(shù)、海量高光譜數(shù)據(jù)處理技術(shù)、雷達數(shù)字成像處理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)取得突破。特殊是衛(wèi)星對地觀測近年來進展快速。美國、法國、日本、印度等國已研制出假設(shè)干民用及商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)并投入使用。小衛(wèi)星快速崛起，以后還會有更多的民用及商用對地觀測小衛(wèi)星在巴西、以色列、意大利、韓國、泰國及美國投入使用。國際上對地球系統(tǒng)科學、全球變化的爭論已經(jīng)形成了地球系統(tǒng)科學的理念。美國政府出巨資開展的對地觀測系統(tǒng)打算，明確提出以“全球變化”為應(yīng)用目標〔我國也于2023年擬定“地理國情監(jiān)測打算”〕，并由美國宇航局、國家科學基金會、海洋與大氣局、內(nèi)政部、農(nóng)業(yè)部、環(huán)保局、能源部、史密森爭論所、國防部聯(lián)合擔當全球變化爭論工程，其中，美國宇航局的奉獻主要在于進展由科學爭論打算、數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)、觀測平臺三局部組成的對地觀測系統(tǒng)，將應(yīng)用需求與技術(shù)系統(tǒng)有機地聯(lián)系成一體，突出了爭論打算的科學性、先進性及有用性。衛(wèi)星對地觀測夜以繼日地掩蓋全球，在全球?qū)Φ赜^測熱潮中，如何從遙感技術(shù)中受益，需要進展關(guān)鍵的技術(shù)，我國面臨一系列的挑戰(zhàn)。地面區(qū)分率：TM〔30米〕-SPOT1/2/4〔10米〕-SPOT5HRS〔10×5米〕-SPOT5HRG〔2.5米〕-IKONOS〔1.0米〕-QuickBird〔0.6米〕-WorldView〔0.5m〕-GeoEye(0.41m)高質(zhì)量影像數(shù)據(jù)：高信噪比，高幾何和輻射區(qū)分率〔大于8比特/像素〕；全色立體〔同軌/異軌〕+多光譜；高地面掩蓋率形成了掩蓋全球的各種區(qū)分率的衛(wèi)星影像序列:衛(wèi)星測圖比例尺由1:25萬，10萬–1:50000，1:1萬甚至是1:5000開創(chuàng)了快速，持續(xù)，大范圍衛(wèi)星測圖的時代：為快速獵取/更新國家和省級根底地理信息技術(shù)體系帶來革命性的變化WordViewQuickBirdIKONOS遙感有如下主要特點：

(1)感測范圍大，具有綜合、宏觀的特點航空像片可供給不同比例尺的地面連續(xù)景觀像片，并可供像對的立體觀測。圖像清晰逼真，信息豐富。一張比例尺1∶35000的23cm×23cm的航空像片，可展現(xiàn)出地面60余平方千米范圍的地面景觀實況。并且可將連續(xù)的像片鑲嵌成更大區(qū)域的像片圖，以便總觀全區(qū)進展分析和爭論。衛(wèi)星圖像的感測范圍更大，一幅陸地衛(wèi)星TM圖像可反映出34225平方千米〔即185km×185km〕的景觀實況。我國全境僅需500余張這種圖像，就可拼接成全國衛(wèi)星影像圖。因此，遙感技術(shù)為宏觀爭論各種現(xiàn)象及其相互關(guān)系，諸如區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和全球環(huán)境等問題，供給了有利條件。(2)信息量大，具有手段多，技術(shù)先進的特點不僅能獲得地物可見光波段的信息，而且可以獲得紫外、紅外，微波等波段的信息。不但能用攝影方式獲得信息，而且還可以用掃描方式獲得信息。微波具有穿透云層、冰層和植被的力量；紅外線則能探測地表溫度的變化等。(3)獵取信息快，更新周期短，具有動態(tài)監(jiān)測特點遙感通常為瞬時成像，可獲得同一瞬間大面積區(qū)域的景觀實況，現(xiàn)實性好；而且可通過不同時相取得的資料及像片進展比照、分析和爭論地物動態(tài)變化的狀況。因此，可準時地覺察病蟲害、洪水、污染、火山和地震等自然災(zāi)難發(fā)生的前兆，為地理國情監(jiān)測中災(zāi)情的預(yù)報和抗災(zāi)救災(zāi)工作供給牢靠的科學依據(jù)和資料。遙感在測繪制圖方面的應(yīng)用當代遙感的進展使測繪制圖的資料來源更為多樣化，資料的準確牢靠性及其快速準時性和適時動態(tài)性等方面都有較大的改觀；成圖周期大為縮短；影像地圖、數(shù)字地圖等新圖種和制圖新工藝大量涌現(xiàn)，使測繪制圖產(chǎn)生了新的變化和進展。我國依據(jù)近年來所放射的衛(wèi)星獲得的圖像，完成了黃河三角洲1：5萬，1：10萬地圖的編制，繪制完成了我國第一幅南沙群島影像地圖；現(xiàn)在可利用航測成圖方法繪制1：10000甚至1：5000地形圖。利用遙感圖像進展各種專題圖的編制，以及編制中小比例尺大區(qū)域的省〔區(qū)〕、全國地圖已較普遍。隨著遙感信息在空間區(qū)分率、光譜區(qū)分率以準時相區(qū)分率方面的提高，遙感將為測繪制圖技術(shù)的進展應(yīng)用，開拓出更加奇妙的前景。地理信息系統(tǒng)與遙感

遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)在地理學的爭論及其應(yīng)用中相互支持、相互借鑒，呈現(xiàn)出地理學奇妙的進展前景。地理信息系統(tǒng)是一種治理和分析地理空間數(shù)據(jù)〔信息〕的有效工具和手段。遙感則是建筑在現(xiàn)代空間技術(shù)根底上的一種收集地球外表空間信息〔數(shù)據(jù)〕的重要技術(shù)手段?！?〕遙感是地理信息系統(tǒng)的重要信息源。目前，地理信息系統(tǒng)中的遙感信息一般是以航空像片、衛(wèi)星圖像的方式供給的，通常承受遙感系列專題地圖經(jīng)數(shù)字化進入系統(tǒng)。遙感系列專題地圖是通過遙感圖像判讀，提取有用信息，分專業(yè)〔或?qū)ｎ}〕轉(zhuǎn)繪在統(tǒng)一底圖上的地圖產(chǎn)品。它具有成圖周期短、信息提取準確、準時、牢靠，時相現(xiàn)實性好，以及統(tǒng)一底圖，幾何位置易配準、易疊置等特點。因此，遙感系列專題地圖進入系統(tǒng)，為系統(tǒng)的空間分析以及綜合分析供給了便利和根底。隨著遙感技術(shù)的進展以及地理信息系統(tǒng)功能的完善和擴大，遙感和地理信息系統(tǒng)將建立直接的接口?！?〕地理信息系統(tǒng)同樣可為遙感供給各種支持，促進遙感的進展在對遙感數(shù)字圖像進展分類處理中，由于各種難以排解的干擾因素影響，常會消失“同物異譜”或“異物同譜”分類混淆現(xiàn)象，影響分類識別的精度。以致于影響遙感的實際應(yīng)用，成為遙感進展過程中的一個障礙。假設(shè)在分類識別時，有目的地補充一些非遙感信息參與分類，分類的精度則會