淺談攝影測量與遙感領域的發(fā)展趨勢

劉超祥

（重慶市勘測院，重慶 400012）

1 前言

攝影測量與遙感是從攝影影像和其他非接觸傳感器系統(tǒng)獲取所研究物體，主要是獲取地球及其環(huán)境的可靠信息，并對其進行記錄、量測、分析與應用表達的科學和技術。隨著攝影測量與遙感技術的進一步發(fā)展，特別是與GPS技術、GIS技術的集成應用，這一科學技術必將發(fā)揮更大的作用，為國民經(jīng)濟建設和社會可持續(xù)發(fā)展提供動態(tài)基礎信息和科學決策依據(jù)。

2 當今攝影測量與遙感領域的熱門技術

2.1 基于序列影像的飛機姿態(tài)測量技術

對運動物體的姿態(tài)測量和研究是目前航空、航天領域比較熱門的一個課題。通過、分析運動目標在各個時刻的空間位置(X，Y，Z)和運動姿態(tài)(φ，ω，κ)，可以對飛行器控制系統(tǒng)的性能做出評估，為飛控系統(tǒng)的設計改造提供重要的參考數(shù)據(jù)。

2.2 基于短基線多影像數(shù)字攝影測量的快速三維重建技術

這項技術可廣泛應用于古建筑重建、醫(yī)學重建、人體重建、工業(yè)量測及工程勘察等方面。基于多基線立體匹配的短基線、多影像數(shù)字近景攝影測量技術，是利用普通量測數(shù)碼相機獲取一序列具有短基線且多度重疊的相片，然后通過多基線的立體匹配以及多片平差計算，從而獲取可靠性較高的模型點數(shù)據(jù)。重建過程包括數(shù)碼相機拍攝多基線相片、相片參數(shù)解算、多基線立體匹配、數(shù)據(jù)預處理以及三維表面重建五部分?；诙袒€、多影像數(shù)字攝影測量的三維重建技術由于采用量測數(shù)碼相機以及無任何控制的手持拍攝方式，因此，具有簡單快速和高度自動化的特點，適用于室內(nèi)外各類三維模型的表面重建。

2.3 攝影測量與遙感數(shù)據(jù)處理趨向自動化和智能化

在已取得影像匹配成果的基礎上，影像目標的自動識別技術主要集中在影像融合技術、基于統(tǒng)計和基于結構的目標識別與分類等方面。處理的對象既包括高分辨率影像、多光譜影像等。隨著遙感數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)融合和信息融合技術愈漸成熟，壓縮倍率高、速度快的影像數(shù)據(jù)壓縮方法也已商業(yè)化。隨著各類空間數(shù)據(jù)庫的建立和大量新的影像數(shù)據(jù)源的出現(xiàn)，實時自動化檢測已成為研究的-個熱點。自動變化檢測研究包括利用新舊影像 (如DOM影像)的對比、新影像與舊數(shù)字地圖(如DRG、DLG等)的對比來自動發(fā)現(xiàn)變化和更新數(shù)據(jù)庫。目前的方法是將影像目標三維重建與變化檢測一起進行，實現(xiàn)三維變化檢測和自動更新。進一步的發(fā)展則是利用智能傳感器，將數(shù)據(jù)處理在軌完成，發(fā)送回來的直接為信息，而不一定為影像數(shù)據(jù)。

2.4 遙感的自動定位技術

這項技術是確定影像目標的實地位置 (三維坐標)的一種技術手段，也是攝影測量與遙感主要任務之一。在GPS空中三角測量的基礎上，利用DGPS和INS慣性導航系統(tǒng)的組合，可形成航空、航天影像傳感器的位置與姿態(tài)的自動測量，從而可實現(xiàn)定點攝影成像和稀少地面控制下的高精度對地直接定位。在航空攝影條件下精度可達到分米級；在衛(wèi)星遙感條件下，精度可達到米級。對GPS/IMU技術的深入研究，將改變目前攝影測量和遙感的作業(yè)流程，從而實現(xiàn)快速成圖和快速數(shù)據(jù)庫更新。一些實驗結果表明，在采用GPS/IMU輔助空三加密的情況下，l：50000比例尺航測成圖可以做到無需地面控制點；1：10000～1：5000 比例尺航測成圖可采用稀少地面控制點參與平差，提高整體精度，并檢核成圖精度；l：2000～l：1000 比例尺航測成圖可大幅減少野外像控測量工作量。

3 未來攝影測量與遙感領域的一些發(fā)展趨勢

現(xiàn)代測繪專業(yè)的各個學科在吸收應用其他領域高新技術的同時，也在相互滲透，走向綜合集成，攝影測量與遙感的發(fā)展同樣如此。它將集成GPS、GIS技術于一體并引入數(shù)字影像接收設備，形成一個實時接收、處理、分析的空間基礎地理信息系統(tǒng)，可以隨時對其中的信息進行實時更新。具體有以下幾方面：

3.1 GPS及慣導技術得到更廣泛的應用

隨著美國政府對GPS民用限制政策的放寬，以及俄羅斯的“GLONASS”系統(tǒng)、歐洲的“伽利略”系統(tǒng)和我國的“北斗”系統(tǒng)的逐步發(fā)展，衛(wèi)星定位導航技術將得到更加廣泛的應用。如在航空攝影的導航中可以實現(xiàn)航向、旁向控制的自動化；GPS/IMU輔助空中三角測量可以極大地減少野外實測的地面控制點甚至實現(xiàn)無地面控制的空中三角測量。

3.2 實現(xiàn)真正的全數(shù)字化和自動化

獲取目標信息的方式將由過去的感光成像方式轉化為目標信息數(shù)字化記錄方式，從而實現(xiàn)目標圖像信息的實時傳輸、快速顯示、數(shù)字化處理；數(shù)字攝影測量工作站實現(xiàn)高度自動化，幾乎無須人工干預，并且可處理各種傳感器的圖像信息。

3.3 多維度、多源目標影像的綜合應用

獲取目標信息的遙感設備、航攝相機(包括數(shù)字相機)性能的不斷提高，航攝、遙感影像會達到更高分辨率、更多波段數(shù)，使得目標的影像質(zhì)量進一步提升。近景攝影將在工程測量、變形測量等方面得到更多的應用。航空攝影將全面應用于大比例尺地理信息的采集。航天攝影(遙感)也將廣泛地用于中小比例尺地理信息的獲取和更新。多源遙感信息數(shù)據(jù)融合技術被普遍采用，來自各種系統(tǒng)的影像信息豐富多彩、互為補充。

3.4 3S技術的高度集成

日新月異的計算機技術、多媒體技術、網(wǎng)絡技術以及3s技術的發(fā)展，使得空間數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)快速采集和管理，建立空間基礎地理信息數(shù)據(jù)庫變?yōu)榭赡堋ｋS著這些高新技術的開發(fā)和應用，以及3S技術的信息集成可以建立-個超級GIS工作系統(tǒng)總站，形成與政府各部門辦公系統(tǒng)聯(lián)接的網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)全國范圍的GIS數(shù)據(jù)共享。如此信息量龐大，使用靈活方便的地理信息系統(tǒng)將完全打破以往測繪產(chǎn)品的使用局限性，能夠宏觀應用于全球氣候變化研究、海平面變化研究、荒漠化研究、社會生態(tài)與環(huán)境保護研究、土地動態(tài)監(jiān)測、自然災害預測和防治以及大量用于城市規(guī)劃管理、土地、交通、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利等方方面面。

3.5 服務范圍將更寬、更廣

隨著所獲取的信息向多領域、多平臺、多渠道、多光譜、多數(shù)據(jù)源方面發(fā)展，真正實現(xiàn)信息的快速、綜合、集成獲取，而且其精度和可靠性更高，尤其是計算機動態(tài)仿真、虛擬現(xiàn)實、人工智能專家系統(tǒng)技術的進一步發(fā)展，我們將能夠建立智能空間決策支持系統(tǒng)，使其中的信息不但能用于提供技術支持服務，而且也能夠提供決策支持和全程調(diào)控服務，從而實現(xiàn)從工程建設的設計、規(guī)劃、施工、管理和使用等各個階段的全程調(diào)控，到區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、自然災害監(jiān)控、社會可持續(xù)發(fā)展等宏觀方面的決策支持，可以說服務范圍將是無限的。

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