1 前言
遙感是指應(yīng)用探測儀器,不與探測目標(biāo)相接觸,通過電磁波的能量變化來識別目標(biāo)物,揭示目標(biāo)物的幾何、物理特征性質(zhì)和相互關(guān)系以及變化規(guī)律的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。它自問世以來,就和“攝影”或“影像”有著密不可分的關(guān)系,1858年,法國人圖納利恩用系在氣球上的照相機(jī)拍攝了巴黎附近的一個小村莊成為了世界第一張航空相片,隨這張相片出現(xiàn)的航片判讀技術(shù)可以說是遙感技術(shù)的雛形。
作為測繪的重要手段之一,攝影測量是運(yùn)用攝影機(jī)和膠片組合測量目標(biāo)物的形狀、大小和空間位置的技術(shù),它利用被攝物體影像來重建物體空間位置和三維形狀,從而獲得地面或其它物體的空間信息。當(dāng)前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射之后,攝影測量由航空攝影測量邁向了航天攝影測量的新階段,奠定了遙感技術(shù)在攝影測量中的地位基礎(chǔ)。遙感技術(shù)與攝影測量的不斷結(jié)合,形成了今天又一門學(xué)科——攝影測量與遙感,這足以說明遙感技術(shù)與攝影測量之間的關(guān)系,遙感也更應(yīng)該在與其密切相關(guān)的攝影測量領(lǐng)域深入發(fā)展。
2 遙感在攝影測量中的地位
攝影測量測繪的一項重要手段,它在測繪中應(yīng)用主要包括兩個方面:一是物體的空間三維特性與成像系統(tǒng)的投影關(guān)系,即二維圖像與對應(yīng)的三維空間物體之間的關(guān)系;二是從單幅和多幅圖像中高精度自動提取、匹配圖像目標(biāo)。攝影測量發(fā)展到現(xiàn)在,高精度、非接觸成是其首要特征。非接觸可以不對對目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特性和運(yùn)動特性帶來任何干擾,數(shù)字圖像分析中的各種亞像素方法使目標(biāo)圖像的定位精度達(dá)到了十分之一甚至百分之一的圖像量級,有效的保證了測量結(jié)果的精度。而目前,攝影測量除了能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)意義上地物目標(biāo)三維信息的獲得,對物體對象在時間維上的運(yùn)動和變形信息的獲取,成為了攝影測量新的優(yōu)勢。
然而,攝影測量自身的特點(diǎn):比如航天飛機(jī)需要在設(shè)計好的航帶上飛行以拍攝照片,并且對航向重疊度、旁向重疊度、傾角都有要求;又如在一些云覆蓋、森林覆蓋、水下、雪原等特殊的區(qū)域不能夠有效測量出物體的三維信息,這使得攝影測量手段在測繪中存在一定的局限性。
而遙感技術(shù),通過電磁波來獲得物體信息,它主要建立在物體反射和發(fā)射電磁波的基礎(chǔ)上。由于各種物體對電磁波的反射特性不同,并且一種物質(zhì)對不同波長的電磁波反射也存在差異,遙感技術(shù)利用了這些物質(zhì)與電磁波相互作用及關(guān)系來實(shí)現(xiàn)遙感對于傳統(tǒng)攝影測量的特殊效用。上面所提及的特殊區(qū)域如果能運(yùn)用遙感技術(shù),將會取得較好效果。比如對南極冰面地形地貌的測繪,由于在南極大陸,大片冰蓋,白茫茫一片,造成無論是航空照片還是衛(wèi)星照片,雪面的高強(qiáng)度反射使影像一片白,很難觀測立體。但用遙感技術(shù)在熱紅外區(qū),影像的亮度值與地面溫度和發(fā)射率有關(guān),雪面反射在這個波區(qū)很弱,因此利用熱圖像來提取南極冰蓋表面高程信息成為可能。所以說,遙感技術(shù)在攝影測量中的應(yīng)用,補(bǔ)充了攝影測量技術(shù),使之應(yīng)用范圍更廣,變得更強(qiáng)大,同時擴(kuò)大了攝影測量的視野。
3 遙感在攝影測量中作用
3.1遙感的特點(diǎn)
遙感能夠運(yùn)用攝影測量除了它們有共同的起源外,遙感相對攝影有如下獨(dú)特性:
(1)宏觀性。遙感探測的范圍廣闊,尤其是衛(wèi)星遙感,探測范圍可以不受政治區(qū)域和地理條件的限制,遙感平臺位置越高,探測的范圍也就越大。比如,一副尺寸為23cm×23cm、比例尺為1:35000的航空像片覆蓋面積為65km2,而一景陸地衛(wèi)星影像覆蓋的區(qū)域為34225 km2。
(2)多波段性。傳感器可以從紫外、可見光、近紅外到微波各個不同波段進(jìn)行探測和記錄信息,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了攝影測量運(yùn)用的可見光范圍。
(3)周期性。遙感衛(wèi)星具有周期性、重復(fù)獲取圖像的特點(diǎn),可以在短時間內(nèi)對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)觀測,從而能進(jìn)行預(yù)測和預(yù)報。這比攝影測量從設(shè)計到完成圖片采集所需的時間要短很多。
(4)經(jīng)濟(jì)性。基于遙感以上特性,歸納出在大范圍內(nèi),若想得到和與航片生產(chǎn)出的同樣精度的三維數(shù)據(jù),遙感圖像獲取比航片獲取更經(jīng)濟(jì),它不需要花費(fèi)太多人力物力。
3.2 遙感在攝影測量中的運(yùn)用
遙感技術(shù)的發(fā)展和不斷加強(qiáng),打破了攝影測量長期以來過分局限于測繪物體形狀與大小等數(shù)據(jù)的幾何處理,尤其是航空攝影測量長期以來只偏重測制地形圖的局面。遙感使得圖像數(shù)據(jù)大量涌現(xiàn),通過圖片分析手段得到了為地圖越來越豐富。
遙感技術(shù)改變了攝影測量由大比例尺縮改小比例尺地圖的制圖模式,而可以直接編制小比例尺的專題地圖或地理圖,實(shí)現(xiàn)了先宏觀后微觀逐步深入的邏輯順序。它利用不同分辨率的衛(wèi)星影像進(jìn)行地圖更新,加快了地圖更新的速度。還實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)同步動態(tài)制圖,擺脫了攝影測量中時間差存在的困境。與此同時,遙感與攝影測量相結(jié)合,獲得其它星球的地理三維信息成為了可能。
3.3 遙感在攝影測量中的應(yīng)用舉例
3.3.1 遙感與攝影測量結(jié)合制圖
遙感可測制小比例尺地圖,也可測制大比例尺地圖。采用攝影測量與遙感技術(shù)測繪大比例尺地形圖具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1) 采用了國家統(tǒng)一的平面坐標(biāo)系和高程系,與國家基本圖或其他部門的地形圖可以溝通使用 。
(2) 航測圖片和遙感衛(wèi)星圖片覆蓋面積大、表達(dá)現(xiàn)場逼真、內(nèi)容豐富 。在地物測量中,它不存在人工野外逐點(diǎn)跑尺,可以較快地在室內(nèi)描繪出所需要的鐵路設(shè)備、周圍的建筑物等。
(3) 航測可獲得精度較高的大比例尺地形圖。
(4) 航測成圖可取消中線測量 。
3.3.2 無人飛機(jī)低空遙感監(jiān)測災(zāi)區(qū)
傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害遙感監(jiān)測主要采用航天衛(wèi)星影像和高空航空影像,以目視解譯為主,將災(zāi)害重點(diǎn)區(qū)域遙感解譯成果與現(xiàn)場驗證想相結(jié)合,輔助其它資料綜合分析,進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)情評估、救援計劃和災(zāi)后重建規(guī)劃等。我國幅員遼闊,各地地形地貌和氣候條件千差萬別,而滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害往往發(fā)生在地貌和氣象條件非常復(fù)雜的區(qū)域,這樣的地區(qū)獲得遙感影像數(shù)據(jù)非常困難,阻礙了普通遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用。同時,受衛(wèi)星運(yùn)行周期和災(zāi)害突發(fā)性的影響,災(zāi)害發(fā)生后實(shí)時獲得遙感數(shù)據(jù)更是困難,應(yīng)用傳統(tǒng)的航空攝影,又受飛機(jī)起飛場地和氣象條件限制,成本高還無法保證數(shù)據(jù)的采集。
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