攝影測量與遙感技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

許亞魯

摘 要：近年來，隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的變革，我國對攝影測量與遙感技術(shù)的重視程度越來越高，在此領(lǐng)域投入了大量的人力和物力，從而也使得攝影測量與遙感技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有效解決了以往測量工作中效率低、成本高的問題。該文對攝影測量與遙感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀做了總結(jié)，并嘗試分析其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：攝影測量 遙感技術(shù) 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（b）-0049-02

1 攝影測量與遙感技術(shù)概述

攝影測量與遙感是對非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達(dá)進(jìn)行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境可靠信息的一門工藝、科學(xué)和技術(shù)。

攝影測量的特點(diǎn)之一是在像片上進(jìn)行量測和解譯，無需接觸被測目標(biāo)物體本身，因而很少受自然和環(huán)境條件的限制，而且像片及其各種類型影像均是客觀目標(biāo)物體的真實(shí)反映，影像信息豐富、逼真，人們可以從中獲取被研究目標(biāo)物體的大量幾何信息和物理信息，從而為實(shí)際的工程建設(shè)起到了重要的參考作用。

遙感技術(shù)從人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，進(jìn)而判讀地球環(huán)境和資源。通過高分辨率遙感數(shù)據(jù)，可以更加清楚地表達(dá)目標(biāo)的空間結(jié)構(gòu)和表層紋理特征，分辯地物內(nèi)部更為精細(xì)的組成，地物邊緣信息也更加清晰。

2 攝影測量與遙感技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在工程建設(shè)中，初期工作主要是采集大量地形數(shù)據(jù)，以供工程設(shè)計(jì)和施工使用。傳統(tǒng)方法大多為對原有地圖進(jìn)行數(shù)字化，或?qū)?shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集這類效率低、精度差、易受外界干擾的手段，給工程建設(shè)帶來很大限制，而攝影測量與遙感技術(shù)為此提供了解決方案：借助航空像片或衛(wèi)星遙感圖像，可以快速、有效地獲取一定精度的工程所需的大面積原始數(shù)據(jù)，其有以下幾方面優(yōu)勢：（1）精準(zhǔn)度高，信息容量大，信息利用價(jià)值高；（2）減少戶外作業(yè)難度，節(jié)約人力和物力；（3）測量周期短，可以較好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域動態(tài)觀察；（4）相比其他手段更經(jīng)濟(jì)。因此，現(xiàn)階段攝影測量與遙感技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用到工程測量中，例如：鐵路選線、區(qū)域動態(tài)環(huán)境監(jiān)測、編制工程地質(zhì)圖、隧道勘測等。

在國家大型測繪項(xiàng)目中，攝影測量與遙感技術(shù)應(yīng)用比重亦大幅度提升。根據(jù)不同地物所反射的各個(gè)波段電磁輻射不同，在衛(wèi)星遙感圖像中可以很直觀地對區(qū)域各類地物范圍進(jìn)行體現(xiàn)，由此可以利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)制作土地利用專題圖，利用小型無人機(jī)航空攝影技術(shù)還可以進(jìn)行農(nóng)村集體土地使用權(quán)確權(quán)登記工作，此外，攝影測量與遙感技術(shù)在農(nóng)林業(yè)、環(huán)境保護(hù)、氣象等領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用。

攝影測量與遙感技術(shù)把繁重的外業(yè)測量工作變?yōu)槭覂?nèi)作業(yè)，降低了工作難度，提高了效率，特別是對人煙稀少、地形復(fù)雜、氣候惡劣的地區(qū)，功效尤為顯著，但是攝影測量技術(shù)本身也存在一些缺點(diǎn)，例如：野外航空攝影測量工作對天氣要求高，必須在天氣晴朗、陽光照射角度合適、風(fēng)速偏低的情況下進(jìn)行航攝作業(yè)。衛(wèi)星遙感圖像的獲取也在很大程度上受到云層厚度、霧霾天氣等的影響，同時(shí)，在面對突發(fā)事件，如，重大自然災(zāi)害時(shí)，已有的攝影測量與遙感手段尚不能及時(shí)采集受災(zāi)地區(qū)數(shù)據(jù)，給救災(zāi)工作帶來影響。

我國十分重視攝影測量與遙感技術(shù)的發(fā)展，國家給予大量的政策和資金支持，在大量專業(yè)人員的研究下，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)。近年來，攝影測量逐漸朝向數(shù)字?jǐn)z影領(lǐng)域發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測量是對數(shù)字影像自動進(jìn)行相對定向、像片內(nèi)定向、自動空中三角測量、數(shù)字影像匹配，以及絕對定向、建立數(shù)字高程模型、制作數(shù)字正射影像、提取相應(yīng)地物要素，以此來實(shí)現(xiàn)軟拷貝的全數(shù)字?jǐn)z影測量的理論、算法、軟件的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)攝影測量，其最終形成的是數(shù)字影像，具有較高的分辨率和準(zhǔn)確度。同時(shí)，迅猛發(fā)展的LIDAR技術(shù)、InSAR技術(shù)、小型無人機(jī)遙感平臺、不斷升空的高分辨率和高光譜遙感衛(wèi)星以及商業(yè)小衛(wèi)星也使得遙感技術(shù)的應(yīng)用前景更為廣泛。

3 攝影測量與遙感技術(shù)應(yīng)用趨勢

3.1 應(yīng)對自然災(zāi)害中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感平臺是一種具有體積小巧，作業(yè)方式便攜靈活，低空飛行獲取影像精度高、質(zhì)量好，具有高度重疊性，后續(xù)處理更加可靠等優(yōu)勢的新型遙感平臺。其小巧快速的特點(diǎn)，在重大自然災(zāi)害救援中作用突出，可以輕易到達(dá)人類所不能進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)行測量，節(jié)約救援時(shí)間。

合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)（Interferometry Synthetic Aperture Radar，InSAR）是利用重復(fù)軌道的方式，獲取不同時(shí)間對同一地區(qū)的SAR影像，以SAR影像中所存儲的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)（Complex Data）中的相位（Phase）值來獲取出地表的三維信息，并且利用空載及衛(wèi)星的SAR傳感器在側(cè)視的幾何條件下，以干涉技術(shù)（Interferometry），通過求取兩幅SAR圖像的相位差，獲取干涉圖像，然后經(jīng)過相位解纏，從干涉條紋中獲取地形高程數(shù)據(jù)的空間對地觀測新技術(shù)，它具有全天時(shí)、全天候的優(yōu)勢，所使用的微波波段的電磁波具有穿透云霧的能力，因此，非常適合特殊地區(qū)及條件下的測圖工作。該項(xiàng)技術(shù)可以用于大規(guī)模數(shù)字高程模型的建立，從而可以對大范圍地表形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，在研究地震、火山運(yùn)動、地表沉降、山體滑坡等方面能夠取得很好的效果。以往的傳統(tǒng)手段，航空立體像對可獲得檢測區(qū)高程資料，但時(shí)效性低，GPS只能得到單個(gè)點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)，對大區(qū)域監(jiān)測難以形成有效助力，相比較而言，InSAR技術(shù)可以快速獲得大區(qū)域全面信息，獲得地面微小形變，再結(jié)合LIDAR技術(shù)，通過同一地區(qū)不同時(shí)間數(shù)據(jù)對比得到其平面及高程位移量，進(jìn)而得到高精度的變形量，由此判斷滑坡、泥石流發(fā)生的可能性，可以起到良好的預(yù)防效果。

3.2 在工程建設(shè)中的應(yīng)用

現(xiàn)有的攝影測量工序較為復(fù)雜，內(nèi)業(yè)工作量大使得其在工程建設(shè)中的應(yīng)用不盡人意，利用LIDAR技術(shù)可以有效地解決這一問題。

LIDAR（Light Detection And Ranging）——機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，是一種安裝在飛機(jī)上的機(jī)載激光探測和測距系統(tǒng)，通過量測地面物體的三維坐標(biāo)，生成LIDAR數(shù)據(jù)影像。該系統(tǒng)自身可發(fā)射激光以掃描地面目標(biāo)，是一個(gè)全天時(shí)、全天候獲取地面三維數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，它發(fā)射的激光脈沖信號能部分穿透植被，同時(shí)獲得地面和非地面層數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對植被覆蓋地區(qū)的地形測量，它獲取數(shù)據(jù)速度快、精度高，具有作業(yè)周期快、時(shí)效性強(qiáng)、易更新的特點(diǎn)。在鐵路工程建設(shè)中，以高密度、高精度的LIDAR激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可完成1∶2 000數(shù)字地圖、線路縱橫斷面、工點(diǎn)圖內(nèi)業(yè)測量等工作。馬來西亞就曾用該技術(shù)對680 km傾斜電氣化鐵路進(jìn)行改造和擴(kuò)建為復(fù)線，大大節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。在水下地形測量中，多用途的海道測量LIDAR系統(tǒng)（SHOALS）已經(jīng)開始應(yīng)用，它采用兩種不同波長的激光束對水底進(jìn)行測量得到水的深度信息，從而提供絕對精度在0.1～0.5m之間的高精度水下DEM，同時(shí)，由于其發(fā)射激光脈沖信號可以部分傳統(tǒng)植被，因此，在植被茂盛的山區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)過程中可以起到很大的作用。

3.3 農(nóng)林業(yè)中的應(yīng)用

高分辨率衛(wèi)星遙感圖像即可提供高幾何分辨率的全色波段，又提供多光譜數(shù)據(jù)，通過一定的數(shù)據(jù)融合方法，就可以提供分辨率更高的多光譜數(shù)據(jù)。它將為農(nóng)作物播種面積、生長監(jiān)測、蟲病預(yù)防、產(chǎn)量預(yù)測等提供實(shí)時(shí)、豐富、準(zhǔn)確、可靠的信息，中科院已經(jīng)成立了農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測系統(tǒng)，能對全面大宗農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)測，對國家糧食市場的宏觀調(diào)控十分有幫助，此外，衛(wèi)星遙感技術(shù)可以監(jiān)測森林火災(zāi)情況，降低國家森林資源損失。

4 結(jié)語

攝影測量與遙感已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門結(jié)合了信息技術(shù)與地理技術(shù)綜合復(fù)雜的地球空間信息學(xué)科，在自然災(zāi)害處理、工程建設(shè)、農(nóng)作物遙感等方面都廣泛應(yīng)用。隨著地球信息空間科學(xué)的不斷發(fā)展，攝影測量與遙感技術(shù)與各行各業(yè)的聯(lián)系會更加密切，對國家發(fā)展將具有巨大的推動作用，必將具有巨大的潛力和廣闊的市場。

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