當前攝影測量與遙感技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展淺析＊

張小宇

當前攝影測量與遙感技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展淺析＊

張小宇

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712100）

攝影測量與遙感技術(shù)是目前測量領(lǐng)域應(yīng)用前景最廣泛的技術(shù)，其具有獲取數(shù)據(jù)迅速、數(shù)據(jù)模態(tài)多樣性、數(shù)據(jù)體量大、空間分辨率高等一系列特性。因此，攝影測量與遙感技術(shù)在社會生產(chǎn)中的眾多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。介紹了其當前應(yīng)用的現(xiàn)狀，并分析了該技術(shù)在目前社會中的應(yīng)用范圍，同時對該技術(shù)的未來發(fā)展應(yīng)用做了進一步的分析。

攝影測量與遙感技術(shù)；傳感器系統(tǒng)；發(fā)展應(yīng)用；智慧城市

攝影測量與遙感技術(shù)是利用傳感器系統(tǒng)，非接觸得到目標的影像信息，然后對獲取的信息進行記錄、量測、分析等處理的一門專業(yè)技術(shù)[1]。攝影測量與遙感技術(shù)目前可以做到高空間分辨率、多波譜分辨率、多模態(tài)形式的遙感影像獲取，同時能短時間內(nèi)制訂飛行拍攝計劃任務(wù)，快速獲取影像數(shù)據(jù)，及時滿足不同領(lǐng)域的實際需求。與傳統(tǒng)的測量手段相比較，其可以無需接觸物體本身，快速地獲取客觀物體或目標的大量幾何信息和物理信息。鑒于上述的技術(shù)優(yōu)勢，攝影測量與遙感技術(shù)在當今社會的發(fā)展非常迅速，其廣泛地應(yīng)用于工程項目、土地調(diào)查、災(zāi)害分析、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等方面[2-4]。

1 攝影測量與遙感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀介紹

攝影測量與遙感技術(shù)可以分為攝影測量和遙感技術(shù)，其中，攝影測量注重的是目標幾何信息的獲取與處理，而遙感偏重的是目標物理信息的獲取與分析。攝影測量從19世紀開始第一次出現(xiàn)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)進入了數(shù)字攝影測量時代。而數(shù)字攝影測量使得傳統(tǒng)的攝影測量和計算及學(xué)科大量的交叉融合，這種融合對圖像的處理和空三解算等的時效性進行了根本的提升。在當今社會數(shù)字攝影測量取得了大量的成果，如影像識別、空間信息提取、特征匹配、4D產(chǎn)品生成、智慧城市等方面。中國的國家測繪局已經(jīng)在全國范圍內(nèi)大力推廣數(shù)字攝影測量的成果。

遙感技術(shù)是伴隨著衛(wèi)星平臺的發(fā)射不斷發(fā)展的技術(shù)，它是從更廣闊的外太空來觀測地球及其他空間目標的一門信息技術(shù)。在短短的幾十年時間里，遙感技術(shù)的發(fā)展取得了令世人矚目的成果，從遙感平臺的設(shè)計與發(fā)射、搭載的傳感器、數(shù)據(jù)處理算法、應(yīng)用方向等方面改變著社會。目前，中國也已發(fā)射了數(shù)十顆遙感衛(wèi)星，包括風(fēng)云系列、高分系列等。遙感已廣泛應(yīng)用在人們的日常生活中，如天氣預(yù)測、資源調(diào)查、耕地保護、城市規(guī)劃、災(zāi)害預(yù)測與分析、道路選址修建、農(nóng)業(yè)糧食估算、森林保護、國防安全、太空探索等[5]。

綜上所述，攝影測量與遙感技術(shù)帶來了實時的、動態(tài)的、三維的空間信息，有利于人們更好地認識地球，而空間位置信息的其他屬性信息的拓展應(yīng)用，也為人們帶來了無窮的想象空間。隨著社會的發(fā)展，三維數(shù)字城市乃至數(shù)字地球的實現(xiàn)與攝影測量與遙感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用息息相關(guān)。

2 攝影測量與遙感技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

在科技日益迅速發(fā)展及變化的情況下，當今世界已經(jīng)進入了人工智能時代。人工智能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展帶動、重構(gòu)了大量的應(yīng)用于萬物的衍生技術(shù)，使很多行業(yè)發(fā)生了顯著的變革。由于與人工智能、計算機視覺技術(shù)的密切聯(lián)系，攝影測量與遙感技術(shù)的發(fā)展也得到了不斷的革新動力，加快了發(fā)展的步伐。實際上，計算機視覺與攝影測量與遙感中的很多概念、方法、理論是源出一路，都是利用傳感器來實現(xiàn)非接觸自然環(huán)境中目標的感知、計算、分析、重構(gòu)。近幾年來，機器視覺技術(shù)、計算機視覺、深度學(xué)習(xí)特征匹配的快速發(fā)展，促進了攝影測量與遙感領(lǐng)域的交叉應(yīng)用，也取得了顯著的成果，很多方面已經(jīng)可以做到建筑物、道路的自動識別與提取。并且隨著無人機攝影測量技術(shù)的不斷普及應(yīng)用，利用無人機遙感技術(shù)實現(xiàn)快速獲取序列影像數(shù)據(jù)的時效性得到了很大的提高，極大地減少了小區(qū)域范圍外業(yè)航空測量的工作。還有高性能圖形計算機技術(shù)的發(fā)展，使得海量圖像數(shù)據(jù)的處理速度得到了幾何式的增長發(fā)展，提高了行業(yè)應(yīng)用的時效性。無人機攝影測量與遙感技術(shù)在很多行業(yè)有著巨大的應(yīng)用發(fā)展前景。

2.1 農(nóng)林業(yè)的應(yīng)用

對于地廣物博的中國來說，如何快速且精確地了解農(nóng)作物的生長情況、產(chǎn)量以及森林的覆蓋率變化等信息，離不開高精度的遙感數(shù)據(jù)[6]。目前，一些多光譜、紅外波段等已經(jīng)在農(nóng)林業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，如監(jiān)測土壤干旱程度、含水量、作物缺水指數(shù)、植被冠層溫度等。再根據(jù)相關(guān)的計算來得到作物長勢和地表含水的關(guān)系，及時為旱情提供重要的決策信息。遙感技術(shù)在農(nóng)林業(yè)的監(jiān)測可以更好地給國家有關(guān)部門提供宏觀的農(nóng)業(yè)監(jiān)測信息，便于及時調(diào)整農(nóng)業(yè)的發(fā)展。還有高光譜技術(shù)在農(nóng)作物的生長健康監(jiān)測、產(chǎn)量估算等方面已經(jīng)有了顯著的應(yīng)用效果。在林業(yè)的監(jiān)測中，對攝影測量與遙感技術(shù)的應(yīng)用也有著巨大的需求。目前，中國已經(jīng)有“風(fēng)云3號”、高分等系列衛(wèi)星（FY3）可以對森林的火點進行監(jiān)測，分析火點發(fā)生的范圍和頻率。還有很多遙感衛(wèi)星可以提供森林的覆蓋率變化、火災(zāi)監(jiān)測、貴重樹木監(jiān)測等信息，更好地服務(wù)于國家的農(nóng)林業(yè)發(fā)展及決策[13]。

2.2 自然災(zāi)害的監(jiān)測應(yīng)用

傳統(tǒng)的自然災(zāi)害監(jiān)測方法是通過專業(yè)機構(gòu)采取固定點監(jiān)測以及隨機調(diào)查等一些方法，這些步驟需要花費大量的人力、物力和時間，而且對某些自然災(zāi)害在早期無法及時監(jiān)測到。攝影測量與遙感技術(shù)在自然災(zāi)害的監(jiān)測方面有著顯著的技術(shù)優(yōu)勢，日本在20世紀70年代就開始利用遙感技術(shù)來編制國內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害圖[7，10]。美國的國家航天航空局NASA也發(fā)射了AIRS傳感器來監(jiān)測自然的空氣、水蒸氣、溫度等一系列指標，通過分析及時得到自然的異常情況。中國的國土面積大，每年頻繁的自然災(zāi)害，如滑坡、地震、洪水、火災(zāi)、泥石流等會給人們帶來巨大的生命、財產(chǎn)的損失。所以攝影測量與遙感技術(shù)由于其具有快速、非接觸式獲取目標影像信息的優(yōu)勢，在自然災(zāi)害的監(jiān)測中有著遠大的前景，尤其是在交通不便利的江河水庫的防災(zāi)減災(zāi)工作中，天然具有獨特的優(yōu)勢。雖然遙感技術(shù)在一些地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中有許多成功應(yīng)用的案例，但是在一些地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測、監(jiān)測等方面依然存在一些問題。因此，在未來的發(fā)展中應(yīng)該綜合各種遙感技術(shù)，利用多類型的傳感器，實現(xiàn)更高精度的對地觀測技術(shù)感知體系，這在自然災(zāi)害的監(jiān)測應(yīng)用發(fā)展中是必然發(fā)展趨勢。

2.3 智慧城市的應(yīng)用

伴隨著社會的發(fā)展，智慧城市對三維數(shù)字信息技術(shù)的需求也變得越來越迫切了，攝影測量與遙感技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用于智慧城市建設(shè)中[8-9]。各個國家的重要地標建筑物、重要保護文市政規(guī)劃、環(huán)境改善、地籍測量都有著攝影測量與遙感技術(shù)的身影。智慧城市建設(shè)的首要任務(wù)是合理、超前的城市規(guī)劃，而規(guī)劃反映的是這個城市未來的面貌、未來的發(fā)展方向、未來的智慧程度、未來的效能等。在智慧城市的規(guī)劃階段，攝影測量與遙感技術(shù)能提供高精度、高分辨率的地形及其屬性資料，使得城市市政建設(shè)等規(guī)劃分析、決策更加合理和超前。除了提供基礎(chǔ)的測量資料外，還可以利用無人機搭載高分辨率的相機得到城市的高精度正射影像和實景三維影像，直觀地反映城市建設(shè)過程、城市的當前面貌。交通問題也是智慧城市建設(shè)中迫切需要解決的關(guān)鍵問題。合理、便利的交通可以極大地提高人們出行的便利性和整個城市的運轉(zhuǎn)效率。在交通問題中，信息化的發(fā)展在智慧交通中有著不可替代的作用，是解決交通問題的重要步驟，目前在交通疏導(dǎo)中已經(jīng)有一些應(yīng)用，利用無人機遙感技術(shù)來實時獲取某地交通的現(xiàn)場情況，簡單地進行現(xiàn)場監(jiān)測、分析與處 理[11-12]。還可以利用無人機遙感技術(shù)獲得高精度的道路三維地圖、街景地圖，及時更新道路變化信息。在城市的地下管網(wǎng)方面，遙感技術(shù)也發(fā)揮著重要的作用。城市的地下管網(wǎng)是一個城市的“輸血管”，而管網(wǎng)每天需要給城市每戶提供基本的燃氣、水、網(wǎng)絡(luò)等保障。錯綜復(fù)雜的管網(wǎng)的管理，利用探地雷達等遙感技術(shù)可以測量管網(wǎng)的位置、走向、埋深。利用遙感測量技術(shù)實現(xiàn)對管網(wǎng)的合理規(guī)劃，采集實現(xiàn)其三維信息化管理，能極大地提高在智慧城市中管網(wǎng)的智慧化管理。

3 結(jié)語

綜上所述，目前人工智能的發(fā)展，對攝影測量與遙感技術(shù)的發(fā)展起到了極大的促進作用。本文介紹了攝影測量與遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了無人機遙感技術(shù)、攝影測量、衛(wèi)星遙感等技術(shù)在農(nóng)林業(yè)監(jiān)測、重大自然災(zāi)害監(jiān)測與救援、智慧城市建設(shè)等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀與廣泛前景。面對人工智能技術(shù)、計算機視覺技術(shù)的迅速發(fā)展，攝影測量與遙感等專業(yè)從業(yè)者應(yīng)該主動接受新知識、新技術(shù)、新工藝，使得攝影測量與遙感技術(shù)更好地服務(wù)于社會經(jīng)濟的建設(shè)，更好地平衡自然與城市建設(shè)的關(guān)系，更好地改善人們所生活的世界。

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張小宇（1991—），男，陜西綏德人，碩士研究生，助教，研究方向為無人機攝影測量。

楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院2020年教育改革基金項目（編號：JG20-23）

2095－6835（2021）06－0103－02

P23

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.039

〔編輯：王霞〕