光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)綜述及發(fā)展趨勢(shì)

李　洋（扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司　勘測(cè)公司,內(nèi)蒙古　滿洲里　021410?。?/p>

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光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)綜述及發(fā)展趨勢(shì)

李洋
（扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司勘測(cè)公司,內(nèi)蒙古滿洲里021410）

摘 要:本文闡述了光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)的概況，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)展開(kāi)了進(jìn)一步的探討。

關(guān)鍵詞：光學(xué)遙感；衛(wèi)星測(cè)繪技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

0　引言

測(cè)繪衛(wèi)星就是具備立體測(cè)圖能力的衛(wèi)星，主要任務(wù)是通過(guò)立體觀測(cè)得到地面目標(biāo)的物理、幾何屬性。其中采用光學(xué)傳感器的高分辨率測(cè)繪衛(wèi)星應(yīng)用最為廣泛，文章就此對(duì)光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)的概況和發(fā)展趨勢(shì)加以分析。

1　光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)綜述

光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)主要包括測(cè)繪相機(jī)與時(shí)間同步技術(shù)、衛(wèi)星定軌定姿技術(shù)、影像壓縮及質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)、幾何定標(biāo)及立體測(cè)圖技術(shù)。

1.1測(cè)繪相機(jī)與時(shí)間同步技術(shù)

具有特定交會(huì)角的正視、前視和后視三臺(tái)獨(dú)立的CCD掃描相機(jī)的組合體就是三線陣測(cè)繪相機(jī)[1]。衛(wèi)星在飛行中，任意推掃就會(huì)形成三個(gè)不同視角且相互重疊的圖像。測(cè)繪相機(jī)的鏡頭相質(zhì)優(yōu)異、內(nèi)方位元素穩(wěn)定才能使立體測(cè)圖保持在較高的精度范圍。

測(cè)繪衛(wèi)星進(jìn)行CCD線陣推掃攝影的時(shí)候，幾毫秒的差異就可能會(huì)導(dǎo)致定位出現(xiàn)幾米的誤差，測(cè)繪影像的定位精度大大降低。所以，測(cè)繪衛(wèi)星應(yīng)該增加具有高效載荷時(shí)間、高精度的系統(tǒng)，保證衛(wèi)星在CCD推掃攝影上保持時(shí)間的一致，以達(dá)到測(cè)繪任務(wù)的有關(guān)要求。

1.2衛(wèi)星定軌定姿技術(shù)

為了保證衛(wèi)星軌道的測(cè)量精度和姿態(tài)的確定精度，借助航天遙感影像精確定位地面目標(biāo)的時(shí)候，通常需要地面控制點(diǎn)的輔助。如果在部分地區(qū)工作人員無(wú)法設(shè)立控制點(diǎn)，無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量的作用就凸顯出來(lái)。三線陣測(cè)繪衛(wèi)星需要在無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量時(shí)滿足三個(gè)條件，進(jìn)而才能完成立體測(cè)圖以及定位目標(biāo)任務(wù)。首先，借助設(shè)備定位測(cè)量衛(wèi)星軌道，并提供三個(gè)外方位位置元素；其次，借助三線陣相機(jī)推掃攝影地面空間，構(gòu)成三幅重疊的航帶圖像；最后，測(cè)量衛(wèi)星姿態(tài)，提供三個(gè)外方位角元素。GPS接受機(jī)是測(cè)量衛(wèi)星軌道的常用設(shè)備，星敏感器、紅外姿態(tài)測(cè)量?jī)x等是測(cè)量衛(wèi)星姿態(tài)的常用設(shè)備。

1.3影像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)

測(cè)繪衛(wèi)星成像能力的提高，促進(jìn)遙感影像數(shù)據(jù)數(shù)量的膨脹，受限于傳輸信道的容量，只能進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮[2]。遙感影像壓縮的評(píng)價(jià)對(duì)象是壓縮后的影像，評(píng)價(jià)包括幾何質(zhì)量、構(gòu)象質(zhì)量以及主觀感知等方面，影像壓縮質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果給測(cè)繪衛(wèi)星星上壓縮算法及壓縮比指標(biāo)的編制，提供重要的理論支持。影像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)主要是幾何質(zhì)量評(píng)價(jià)和構(gòu)象質(zhì)量評(píng)價(jià)。立體測(cè)圖以及定位的關(guān)注點(diǎn)在于影像壓縮后對(duì)幾何精度造成的影響，因此幾何質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要性相對(duì)較高。攝影測(cè)量點(diǎn)定位精度的評(píng)價(jià)、影像匹配精度的評(píng)價(jià)等，是幾何質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容。構(gòu)象質(zhì)量評(píng)價(jià)可以分為主觀和客觀評(píng)價(jià)，其中客觀評(píng)價(jià)應(yīng)用相對(duì)廣泛，并且已經(jīng)形成了系統(tǒng)的、高效的算法體系。

1.4幾何定標(biāo)及立體測(cè)圖技術(shù)

只有對(duì)測(cè)繪相機(jī)的幾何參數(shù)進(jìn)行高精度的標(biāo)定，才能保證衛(wèi)星定位的高精度，進(jìn)而達(dá)到立體測(cè)圖對(duì)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)中幾何定位的要求，這時(shí)可以借助地面的高精度二維轉(zhuǎn)臺(tái)以及平行光管，來(lái)完成三線陣相機(jī)的幾何標(biāo)定。衛(wèi)星在軌飛行期間，相機(jī)的幾何參數(shù)會(huì)隨著空間環(huán)境的變化而發(fā)生變化，導(dǎo)致一些系統(tǒng)誤差出現(xiàn)，直接降低了衛(wèi)星的幾何定位精度，所以應(yīng)該做好在軌幾何標(biāo)定的工作，校正誤差。此時(shí)需要從誤差產(chǎn)生的根源對(duì)衛(wèi)星定位的影響出發(fā)，依照誤差變化的規(guī)律制定標(biāo)定方案，包括對(duì)相機(jī)光軸夾角和星敏感器標(biāo)定，對(duì)相機(jī)的主點(diǎn)位置和焦距等內(nèi)方位因素標(biāo)定。

2　光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該包括立體測(cè)繪影像壓縮、多源遙感影像復(fù)合式立體測(cè)圖和定位、高分辨率的衛(wèi)星測(cè)繪影像等方面。

到目前為止，針對(duì)立體測(cè)繪影像壓縮的研究還停留在初始階段，展望其未來(lái)發(fā)展應(yīng)該是結(jié)合測(cè)繪影像的特性，對(duì)估計(jì)和補(bǔ)償不同視角的影像中視差的方法進(jìn)行探索，編制出高效且測(cè)繪影像專(zhuān)用的壓縮算法。站在立體匹配的角度上，探索可以更有效的保證碼率分配及匹配精度的壓縮算法。站在實(shí)用的角度考慮，探索保真度高、實(shí)時(shí)性好的壓縮算法。

發(fā)展多源遙感影像復(fù)合式立體測(cè)圖及定位也是光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)的一大趨勢(shì)。摒棄舊有的單型傳感器立體定位技術(shù)，借助多種傳感器獲取影像，將這些影像構(gòu)成一種復(fù)合式的立體圖像來(lái)進(jìn)行定位，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)高分辨率衛(wèi)星測(cè)繪影像時(shí)，在少控制點(diǎn)的情況下以及無(wú)控制點(diǎn)的情況下，進(jìn)行高精度的變化監(jiān)測(cè)、立體測(cè)圖以及目標(biāo)定位的研究充滿興趣?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面來(lái)探討其發(fā)展趨勢(shì)：第一、對(duì)高精度測(cè)繪相機(jī)的設(shè)計(jì)思路、制造方法以及技術(shù)測(cè)試進(jìn)行探索；第二、發(fā)展重訪周期短、精度以及空間分辨率都比較高的測(cè)繪衛(wèi)星，從而獲取穩(wěn)定、持續(xù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)；第三、探索實(shí)時(shí)以及事后高精度的幾何標(biāo)定技術(shù)；第四、探索智能化的技術(shù)來(lái)處理實(shí)時(shí)星載數(shù)據(jù)；第五、研究應(yīng)用測(cè)繪衛(wèi)星數(shù)據(jù)；第六、發(fā)展精密的技術(shù)來(lái)測(cè)定衛(wèi)星軌道和姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)在無(wú)地面控制點(diǎn)的情況下，依舊可以進(jìn)行高精度的攝影測(cè)量，完成立體測(cè)繪工作。

3　結(jié)束語(yǔ)

總之，光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展?jié)摿薮?，前景廣闊。與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)相比，目前我國(guó)的測(cè)繪技術(shù)還存在很多差距，因此，就要加大研究力度，發(fā)展出獨(dú)立自主的遙感立體測(cè)繪技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱紅,劉維佳,張愛(ài)兵等.光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)綜述及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代雷達(dá),2014,36(06):6-12.

[2]李茂.測(cè)繪衛(wèi)星技術(shù)總體發(fā)展和現(xiàn)狀[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013(20):22,24.

作者簡(jiǎn)介：李洋（1988-）,男，河北人，本科，測(cè)繪工程助理工程師，主要從事：測(cè)繪技術(shù)管理工作。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.083