遥感在摄影测量中的地位、作用及前景

遥感在摄影测量中的地位、作用及前景

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摘要：遥感技术已经被运用于国土资源监测、气象观测、天体科学等多个领域，作为测绘科学中与遥感技术手段相似的的摄影测量来说，遥感技术在摄影测量中扮演着重要角色。遥感技术运用到测量学中，丰富了测量手段的同时，与摄影测量相辅相成还促进了摄影测量的学科发展，这也为遥感在测量中发挥更大的作用提供了新的契机。

摘要：遥感摄影测量地位作用前景

1 前言

遥感是指应用探测仪器，不与探测目标相接触，通过电磁波的能量变化来识别目标物，揭示目标物的几何、物理特征性质和相互关系以及变化规律的现代科学技术。它自问世以来，就和“摄影”或“影像”有着密不可分的关系，1858年，法国人图纳利恩用系在气球上的照相机拍摄了巴黎附近的一个小村庄成为了世界第一张航空相片，随这张相片出现的航片判读技术可以说是遥感技术的雏形。

作为测绘的重要手段之一，摄影测量是运用摄影机和胶片组合测量目标物的形状、大小和空间位置的技术，它利用被摄物体影像来重建物体空间位置和三维形状，从而获得地面或其它物体的空间信息。当前苏联第一颗人造卫星发射之后，摄影测量由航空摄影测量迈向了航天摄影测量的新阶段，奠定了遥感技术在摄影测量中的地位基础。遥感技术与摄影测量的不断结合，形成了今天又一门学科——摄影测量与遥感，这足以说明遥感技术与摄影测量之间的关系，遥感也更应该在与其密切相关的摄影测量领域深入发展。

2 遥感在摄影测量中的地位

摄影测量测绘的一项重要手段，它在测绘中应用主要包括两个方面：一是物体的空间三维特性与成像系统的投影关系，即二维图像与对应的三维空间物体之间的关系；二是从单幅和多幅图像中高精度自动提取、匹配图像目标。摄影测量发展到现在，高精度、非接触成是其首要特征。非接触可以不对对目标的结构特性和运动特性带来任何干扰，数字图像分析中的各种亚像素方法使目标图像的定位精度达到了十分之一甚至百分之一的图像量级，有效的保证了测量结果的精度。而目前，摄影测量除了能够实现传统意义上地物目标三维信息的获得，对物体对象在时间维上的运动和变形信息的获取，成为了摄影测量新的优势。

然而，摄影测量自身的特点：比如航天飞机需要在设计好的航带上飞行以拍摄照片，并且对航向重叠度、旁向重叠度、倾角都有要求；又如在一些云覆盖、森林覆盖、水下、雪原等特殊的区域不能够有效测量出物体的三维信息，这使得摄影测量手段在测绘中存在一定的局限性。

而遥感技术，通过电磁波来获得物体信息，它主要建立在物体反射和发射电磁波的基础上。由于各种物体对电磁波的反射特性不同，并且一种物质对不同波长的电磁波反射也存在差异，遥感技术利用了这些物质与电磁波相互作用及关系来实现遥感对于传统摄影测量的特殊效用。上面所提及的特殊区域如果能运用

遥感技术，将会取得较好效果。比如对南极冰面地形地貌的测绘，由于在南极大陆，大片冰盖，白茫茫一片，造成无论是航空照片还是卫星照片，雪面的高强度反射使影像一片白，很难观测立体。但用遥感技术在热红外区，影像的亮度值与地面温度和发射率有关，雪面反射在这个波区很弱，因此利用热图像来提取南极冰盖表面高程信息成为可能。所以说，遥感技术在摄影测量中的应用，补充了摄影测量技术，使之应用范围更广，变得更强大，同时扩大了摄影测量的视野。

3 遥感在摄影测量中作用

3.1遥感的特点

遥感能够运用摄影测量除了它们有共同的起源外，遥感相对摄影有如下独特性：（1）宏观性。遥感探测的范围广阔，尤其是卫星遥感，探测范围可以不受政治区域和地理条件的限制，遥感平台位置越高，探测的范围也就越大。比如，一副尺寸为23cm×23cm、比例尺为1:35000的航空像片覆盖面积为65km2，而一景陆地卫星影像覆盖的区域为34225 km2。（2）多波段性。传感器可以从紫外、可见光、近红外到微波各个不同波段进行探测和记录信息，远远超过了摄影测量运用的可见光范围。（3）周期性。遥感卫星具有周期性、重复获取图像的特点，可以在短时间内对同一地区进行重复观测，从而能进行预测和预报。这比摄影测量从设计到完成图片采集所需的时间要短很多。（4）经济性。基于遥感以上特性，归纳出在大范围内，若想得到和与航片生产出的同样精度的三维数据，遥感图像获取比航片获取更经济，它不需要花费太多人力物力。

3.2 遥感在摄影测量中的运用

遥感技术的发展和不断加强，打破了摄影测量长期以来过分局限于测绘物体形状与大小等数据的几何处理，尤其是航空摄影测量长期以来只偏重测制地形图的局面。遥感使得图像数据大量涌现，通过图片分析手段得到了为地图越来越丰富。

遥感技术改变了摄影测量由大比例尺缩改小比例尺地图的制图模式，而可以直接编制小比例尺的专题地图或地理图，实现了先宏观后微观逐步深入的逻辑顺序。它利用不同分辨率的卫星影像进行地图更新，加快了地图更新的速度。还实现了准同步动态制图，摆脱了摄影测量中时间差存在的困境。与此同时，遥感与摄影测量相结合，获得其它星球的地理三维信息成为了可能。

3.3 遥感在摄影测量中的应用举例

3.3.1 遥感与摄影测量结合制图

遥感可测制小比例尺地图，也可测制大比例尺地图。采用摄影测量与遥感技术测绘大比例尺地形图具有以下优点：（1）采用了国家统一的平面坐标系和高程系，与国家基本图或其他部门的地形图可以沟通使用（2）航测图片和遥感卫星图片覆盖面积大、表达现场逼真、内容丰富。在地物测量中，它不存在人工野外逐点跑尺，可以较快地在室内描绘出所需要的铁路设备、周围的建筑物等。（3）航测可获得精度较高的大比例尺地形图。（4）航测成图可取消中线测量。

3.3.2 无人飞机低空遥感监测灾区

传统的地质灾害遥感监测主要采用航天卫星影像和高空航空影像，以目视解译为主，将灾害重点区域遥感解译成果与现场验证想相结合，辅助其它资料综合

分析，进行地质灾害的灾情评估、救援计划和灾后重建规划等。我国幅员辽阔，各地地形地貌和气候条件千差万别，而滑坡、泥石流等地质灾害往往发生在地貌和气象条件非常复杂的区域，这样的地区获得遥感影像数据非常困难，阻碍了普通遥感技术在地质灾害中的应用。同时，受卫星运行周期和灾害突发性的影响，灾害发生后实时获得遥感数据更是困难，应用传统的航空摄影，又受飞机起飞场地和气象条件限制，成本高还无法保证数据的采集。

无人飞机低空遥感测量的出现则解决了这一问题。它成为了遥感和摄影测量的有效补充，主要运用局部地质灾害的监测。无人机航摄系统是以无人机为飞行平台，利用高分辨率相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹规划和监控、信息数据压缩和自动传输、影像预处理等功能，是具有高智能化程度、稳定可靠、能力强的低空遥感系统。无人机航摄系统以其灵活机动、操作维护简单，获取的影像空间分辨率高等优势而颇受青睐，特别是能够自主快速地获取现势性较好的彩色数码影像，因此利用其快速获取高分辨率影像是一种理想的选择。在美国等发达国家已将无人机遥感监测技术大量应用于国土、林业、环保、军事等众多领域。在我国，正在应用并发展无人飞机测量系统。

3.3.3 遥感在铁路建设中的应用

线路一般应尽量采用直线以及较大半径的曲线连接，以缩短线路的长度，节省造价及营运消耗。在纵断面上则应尽量减小坡度，以提高车速。同时，铁路线路还应绕避不良地质和水文地段，并尽量绕避重要建筑物以及少占农田等，以保证线路工程的质量。为了满足上述线路设计要求，必须利用铁路沿线的地形、地物、地貌、地质、水文等资料，而摄影测量与遥感技术是提供这些资料的非常有效的技术手段，其优势在于能快速地提供可靠的基础资料，减少工作量，提高选线效率，提高经济效益，并能使工作人员的工作环境得到大的改善。因此，合理地将摄影测量与遥感这种先进的勘测技术运用于铁路建设中，可以迅速得到所需要的大面积、多样化的信息。

摄影测量与遥感在我国铁路建设中的应用主要表现在以下几个方面：铁路选线、既有铁路测量、运营管理、铁路沿线的动态监测。摄影测量与遥感技术在铁路选线中的应用主要有两方面：一方面，摄影测量与遥感所获得的地形图以及数字高程模型是线路设计的主要资料：另一方面，航空或者卫星遥感影像可直接或间接提供大量的有关各种地物属性的信息，为解译各种地质现象和水文要素创造良好的条件。航空或卫星影像反映地表地物宏观、逼真，借助遥感图像处理软件处理解译，并根据影像所反映出来的纹理、色调、图形等特征，可以判释区域内地层、岩性地质构造、不良地质等现象。

4 摄影测量与遥感的发展前景

摄影测量与遥感的发展主要在于传感器、遥感平台的先进性和数据处理的技术手段。随着现代科技的不断发展，航天、航空乃至地面成像传感器的技术先进性也得以不断提高。同时，计算机网络技术的发展，尤其是网络终端视频信息的加入，使得更多的非专业传感设备也加入了空间信息获取传感器的行列之中，为空间信息的实时化奠定了基础。

目前成像传感器的发展可归纳为（1）高分卫星。为高分辨率光学传感器卫星增加更多的多光谱波段是一个重要的发展趋势，还有发展成熟的高分辨率合成