光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势

光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势

作者：李洋

来源：《山东工业技术》2016年第01期

摘要：本文阐述了光学遥感立体测绘技术的概况，并对其未来发展的趋势展开了进一步的探讨。

关键词：光学遥感；卫星测绘技术；发展趋势

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.01.083

0 引言

测绘卫星就是具备立体测图能力的卫星，主要任务是通过立体观测得到地面目标的物理、几何属性。其中采用光学传感器的高分辨率测绘卫星应用最为广泛，文章就此对光学遥感立体测绘技术的概况和发展趋势加以分析。

1 光学遥感立体测绘技术综述

光学遥感立体测绘技术主要包括测绘相机与时间同步技术、卫星定轨定姿技术、影像压缩及质量评价技术、几何定标及立体测图技术。

1.1 测绘相机与时间同步技术

具有特定交会角的正视、前视和后视三台独立的CCD扫描相机的组合体就是三线阵测绘相机[1]。卫星在飞行中，任意推扫就会形成三个不同视角且相互重叠的图像。测绘相机的镜头相质优异、内方位元素稳定才能使立体测图保持在较高的精度范围。

测绘卫星进行CCD线阵推扫摄影的时候，几毫秒的差异就可能会导致定位出现几米的误差，测绘影像的定位精度大大降低。所以，测绘卫星应该增加具有高效载荷时间、高精度的系统，保证卫星在CCD推扫摄影上保持时间的一致，以达到测绘任务的有关要求。

1.2 卫星定轨定姿技术

为了保证卫星轨道的测量精度和姿态的确定精度，借助航天遥感影像精确定位地面目标的时候，通常需要地面控制点的辅助。如果在部分地区工作人员无法设立控制点，无控制点摄影测量的作用就凸显出来。三线阵测绘卫星需要在无控制点摄影测量时满足三个条件，进而才能完成立体测图以及定位目标任务。首先，借助设备定位测量卫星轨道，并提供三个外方位位置元素；其次，借助三线阵相机推扫摄影地面空间，构成三幅重叠的航带图像；最后，测量卫星

姿态，提供三个外方位角元素。GPS接受机是测量卫星轨道的常用设备，星敏感器、红外姿态测量仪等是测量卫星姿态的常用设备。

1.3 影像压缩质量评价技术

测绘卫星成像能力的提高，促进遥感影像数据数量的膨胀，受限于传输信道的容量，只能进行数据压缩[2]。遥感影像压缩的评价对象是压缩后的影像，评价包括几何质量、构象质量以及主观感知等方面，影像压缩质量的评价结果给测绘卫星星上压缩算法及压缩比指标的编制，提供重要的理论支持。影像压缩质量评价主要是几何质量评价和构象质量评价。立体测图以及定位的关注点在于影像压缩后对几何精度造成的影响，因此几何质量评价的重要性相对较高。摄影测量点定位精度的评价、影像匹配精度的评价等，是几何质量评价的主要内容。构象质量评价可以分为主观和客观评价，其中客观评价应用相对广泛，并且已经形成了系统的、高效的算法体系。

1.4 几何定标及立体测图技术

只有对测绘相机的几何参数进行高精度的标定，才能保证卫星定位的高精度，进而达到立体测图对卫星影像数据中几何定位的要求，这时可以借助地面的高精度二维转台以及平行光管，来完成三线阵相机的几何标定。卫星在轨飞行期间，相机的几何参数会随着空间环境的变化而发生变化，导致一些系统误差出现，直接降低了卫星的几何定位精度，所以应该做好在轨几何标定的工作，校正误差。此时需要从误差产生的根源对卫星定位的影响出发，依照误差变化的规律制定标定方案，包括对相机光轴夹角和星敏感器标定，对相机的主点位置和焦距等内方位因素标定。

2 光学遥感立体测绘技术发展趋势

光学遥感立体测绘技术未来的发展趋势应该包括立体测绘影像压缩、多源遥感影像复合式立体测图和定位、高分辨率的卫星测绘影像等方面。

到目前为止，针对立体测绘影像压缩的研究还停留在初始阶段，展望其未来发展应该是结合测绘影像的特性，对估计和补偿不同视角的影像中视差的方法进行探索，编制出高效且测绘影像专用的压缩算法。站在立体匹配的角度上，探索可以更有效的保证码率分配及匹配精度的压缩算法。站在实用的角度考虑，探索保真度高、实时性好的压缩算法。

发展多源遥感影像复合式立体测图及定位也是光学遥感立体测绘技术的一大趋势。摒弃旧有的单型传感器立体定位技术，借助多种传感器获取影像，将这些影像构成一种复合式的立体图像来进行定位，具有很重要的现实意义。

目前国内外对高分辨率卫星测绘影像时，在少控制点的情况下以及无控制点的情况下，进行高精度的变化监测、立体测图以及目标定位的研究充满兴趣。可以从以下几个方面来探讨其发展趋势：第一、对高精度测绘相机的设计思路、制造方法以及技术测试进行探索；第二、发

展重访周期短、精度以及空间分辨率都比较高的测绘卫星，从而获取稳定、持续的观测数据；第三、探索实时以及事后高精度的几何标定技术；第四、探索智能化的技术来处理实时星载数据；第五、研究应用测绘卫星数据；第六、发展精密的技术来测定卫星轨道和姿态，实现在无地面控制点的情况下，依旧可以进行高精度的摄影测量，完成立体测绘工作。

3 结束语

总之，光学遥感立体测绘技术的发展潜力巨大，前景广阔。与国际先进技术相比，目前我国的测绘技术还存在很多差距，因此，就要加大研究力度，发展出独立自主的遥感立体测绘技术。

参考文献：

[1]朱红，刘维佳，张爱兵等.光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势[J].现代雷达，2014，36（06）：6-12.

[2]李茂.测绘卫星技术总体发展和现状[J].科技创新导报，2013（20）：22，24.

作者简介：李洋（1988-），男，河北人，本科，测绘工程助理工程师，主要从事：测绘技术管理工作。