遙感及航空攝影測量中的新技術探討

岳迎龍

寧夏煤礦設計研究院有限責任公司 寧夏 銀川 750001

1 遙感及航空攝影測量新技術的特征

第一，能夠獲得更高分辨率的圖像。在測繪過程中使用無人機遙感技術能夠達到分米級水平，因此具備極高的價值，能夠有效提高地形圖測繪工作的準確度。另外，由于遙感技術的高分辨率特點，能夠將一個影像的像幅限制在非常小的范圍內，這樣就會加大攝影的數(shù)量，而且在某一個區(qū)域進行測量時，其攝影量能夠達到數(shù)千張，也在一定程度上加大了測繪工作的工作量。第二，隨著科學技術水平的不斷發(fā)展，遙感及航空攝影測量技術的應用范圍也在不斷擴大，包括地形測繪、地質勘察以及自然災害預警等。使用遙感衛(wèi)星還能夠從太空對地球進行物理偵查，針對一些環(huán)境比較惡劣，使用人工勘察比較困難的區(qū)域，也可以使用遙感技術，能夠更加精準地展示無人機遙感的實際使用功能，獲得非常精準的測量結果。第三，遙感及航空攝影測量技術應用過程中使用到的一些新技術，能夠更加迅速的對相關數(shù)據(jù)信息進行處理，切實提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，滿足各種情況下測繪工作的實際需求[1]。

2 新技術應用現(xiàn)狀

經(jīng)過長時間的努力，我國在空間數(shù)據(jù)獲取方面的能力也得到了進一步的提升，以遙感數(shù)據(jù)處理平臺為基礎，在國內建立了衛(wèi)星遙感影像處理系統(tǒng)，作為我國獨立地面通道以及觀測數(shù)據(jù)的平臺，能夠為訪問服務系統(tǒng)的形成打下良好的基礎，主要包含定位衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、導航以及實驗衛(wèi)星等等，形成了民用地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)，同時也為地球觀測提供了具備不同分辨率的光學雷達圖像，主要將其應用到監(jiān)測地球空間的變化，包括大氣成分、自然災害以及植被變化等等。在應用過程中，已經(jīng)獲得了累計超過1500平方公里的地面數(shù)據(jù)。隨著科學技術的進一步發(fā)展，很多城鎮(zhèn)在測繪過程中，獲得的實際測量數(shù)據(jù)也存在較大的差異，這也為城市規(guī)劃以及土地資源利用帶來了極大的難題。所以，研究出更高精度的攝影測量技術，獲得更加精準的地面數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為未來城市發(fā)展的重點關注對象。雖然，目前我國航空攝影測量技術仍然處于早期發(fā)展階段，但是已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的城市地圖測量工作，在實際應用過程中，由于不具備豐富的實踐經(jīng)驗，再加上航空攝影測量技術本身的缺點，也會存在一些不足之處[2]。

3 遙感及航空攝影測量中新技術的應用

3.1 低空遙感系統(tǒng)

低空遙感系統(tǒng)是一種專業(yè)性的、低成本、可移動的遙感探測技術，其應用優(yōu)勢在于對于起飛環(huán)境并沒有較高的要求，而且能夠更加準確、更加有效地獲得圖像信息，檢測速度更快，這一技術的研發(fā)能夠更好地彌補衛(wèi)星遙感和航空攝影技術中的不足。低空遙感監(jiān)測系統(tǒng)主要是由輕飛行器航測系統(tǒng)和無人飛行器航測系統(tǒng)組成。輕飛行器航測系統(tǒng)又包含了千萬像素級別的飛機、動力滑翔傘、三角飛行器以及直升機等等，其主要用于航空拍攝，特別是針對一些平原、山地進行拍攝。無人飛行器航測系統(tǒng)主要就是飛行設備，包含無人駕駛固定翼飛機、飛機和直升機等等，翼飛機主要搭載千萬像素級別的攝像機，這一系統(tǒng)主要是由綜合保障系統(tǒng)、地面實驗處理和加工系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、小型多功能地球觀測傳感器以及無人機駕駛平臺系統(tǒng)所組成，在我國北部平原上應用的非常廣泛，但是其質量有限，所以在城市規(guī)劃以及救災過程中應用的非常廣泛。

3.2 三維激光掃描技術

通過掃描得到圖像信息，可以獲取掃描測量區(qū)域范圍內各種環(huán)境要素控制點位等，還可以收集測量物體表面的光反射強度以及對應的顏色分布信息，生成空間三維點信息，實現(xiàn)對待測區(qū)域的空間環(huán)境、建筑結構以及環(huán)境情況等全面掃描。三維激光掃描設備的應用，主要包含激光測距儀設備、反光棱鏡設備以及全新數(shù)碼相機等組成部分。激光測距儀設備主要使用脈沖式測量工作原理，可以在工作過程中主動發(fā)射相應的激光信號，實時接收來自掃描區(qū)域范圍內物體產(chǎn)生的反射信號信息，以此可以有效實現(xiàn)遠距離水平角和豎直角的精確測量工作。通過所獲取的測量數(shù)據(jù)信息，可以準確計算被掃描點和測量原點之間的坐標差。如果測量站點與同一個定向點的坐標為已知參數(shù)，則可以準確計算對應掃描點的空間三維坐標情況。

3.3 合成孔徑雷達干涉技術

合成孔徑雷達干涉技術（INSAR），以其具有全天候、全天時、高分辨率和連續(xù)空間覆蓋的特征得到廣泛應用，INSAR在監(jiān)測形變，特別是其測量精度可達厘米級的潛能及連續(xù)空間覆蓋的能力，已被人為是前所未有新的空間觀測技術，通過獲得SAR圖像數(shù)據(jù)源后，對覆蓋同一地區(qū)的2幅雷達圖像對它們進行相位相干處理，從而產(chǎn)生干涉條紋，它反映的是相位的變化，它是因兩幅圖像對應的地形變化、數(shù)據(jù)獲取軌道不同以及其他引起相位發(fā)生變化的因素所產(chǎn)生的。通過對干涉圖像的解算處理，可以解算出每一點正確的相位，然后由解算出的相位，多幅雷達圖像的二次差分干涉相位圖可用于監(jiān)測厘米級的山體滑坡。由于雷達差分干涉測量技術能獲厘米級的高精度形變，所以對露天邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測可以達到更好的效果。結合GPS、GIS與多媒體信息技術可以實時有效地觀測礦區(qū)邊坡的穩(wěn)定性。

3.4 定位定姿系統(tǒng)

這一系統(tǒng)是通過GPS和IMU/D組合成的高精度位置系統(tǒng)，充分利用飛機和地面基站的GPS接收器同步觀測到GPS衛(wèi)星信號。姿態(tài)測量主要就是利用慣性裝置來感知飛機的加速度，獲得載體的速度以及相關的信息；機載POS系統(tǒng)是由慣性測量裝置、GPS接收機以及計算機系統(tǒng)所組成；IMU是由加速器、能夠具備溫度補償功能的中央處理器和數(shù)字化電路所組成；GPS系統(tǒng)主要就是利用接收器和導航衛(wèi)星來組成。利用定位技術來獲得GPS天線中心的位置，計算機裝置主要包含GPS接收機配合導航計算機來實時獲得導航計算的結果，將數(shù)據(jù)進行處理以后，軟件通過POS系統(tǒng)能夠獲得GPS原始數(shù)據(jù)以及IMU的最優(yōu)導航解，使用過程中需要使用軟件對每一張影像曝光瞬間的元素進行解算。

3.5 GPS在航空攝影中的應用

3.5.1 航攝飛機導航。獲取地理圖像的時候，使用航空飛行器必須嚴格按照空中拍攝方案指定的飛行高度，來獲得一定比例的照片，確保飛行的方向與及側向的重疊?，F(xiàn)如今，全球定位系統(tǒng)發(fā)展的速度越來越快，其應用范圍也在不斷擴展，在航空攝影飛行器中已經(jīng)開始應用全球定位系統(tǒng)。

3.5.2 輔助空中三角測量導航與定位。在空中三角測量過程中，使用全球定位系統(tǒng)也能夠起到輔助的作用，利用全球定位系統(tǒng)的精密測量技術，能夠瞬間捕捉到儀器目標的中心位置，在攝影加密中使用這項數(shù)據(jù)信息，能夠幫助空中三角測量技術的順利應用，最大限度地降低地面監(jiān)測點的數(shù)量。使用全球定位系統(tǒng)可以用來確定瞬時曝光物鏡的中心位置，而且具備極高的相位差，所以在飛行器攝影導航中應用的比較廣泛，可以利用地面上的多個基準站所檢測到的數(shù)據(jù)信息，來確定好探測器的目標位置[3]。

4 結束語

總而言之，社會發(fā)展過程中，遙感和航空攝影測量技術的應用具有非常重要的價值，可以將其應用到很多行業(yè)，包括林業(yè)、房地產(chǎn)行業(yè)等。在今后，也需要進一步提升對遙感和航空攝影測量技術的研究力度，確保能夠真正實現(xiàn)國土資源的最大化利用，切實提高地形規(guī)劃水平。在地形測繪過程中，使用遙感和航空攝影測量技術，也能夠有效提高測量的精準度，獲得比例更加精確的地形圖，對于土地資源管理工作具有非常重要的意義。