淺談攝影測量與遙感領域的發展趨勢

劉超祥

（重慶市勘測院，重慶 400012）

1 前言

攝影測量與遙感是從攝影影像和其他非接觸傳感器系統獲取所研究物體，主要是獲取地球及其環境的可靠信息，并對其進行記錄、量測、分析與應用表達的科學和技術。隨著攝影測量與遙感技術的進一步發展，特別是與GPS技術、GIS技術的集成應用，這一科學技術必將發揮更大的作用，為國民經濟建設和社會可持續發展提供動態基礎信息和科學決策依據。

2 當今攝影測量與遙感領域的熱門技術

2.1 基于序列影像的飛機姿態測量技術

對運動物體的姿態測量和研究是目前航空、航天領域比較熱門的一個課題。通過、分析運動目標在各個時刻的空間位置(X，Y，Z)和運動姿態(φ，ω，κ)，可以對飛行器控制系統的性能做出評估，為飛控系統的設計改造提供重要的參考數據。

2.2 基于短基線多影像數字攝影測量的快速三維重建技術

這項技術可廣泛應用于古建筑重建、醫學重建、人體重建、工業量測及工程勘察等方面。基于多基線立體匹配的短基線、多影像數字近景攝影測量技術，是利用普通量測數碼相機獲取一序列具有短基線且多度重疊的相片，然后通過多基線的立體匹配以及多片平差計算，從而獲取可靠性較高的模型點數據。重建過程包括數碼相機拍攝多基線相片、相片參數解算、多基線立體匹配、數據預處理以及三維表面重建五部分。基于短基線、多影像數字攝影測量的三維重建技術由于采用量測數碼相機以及無任何控制的手持拍攝方式，因此，具有簡單快速和高度自動化的特點，適用于室內外各類三維模型的表面重建。

2.3 攝影測量與遙感數據處理趨向自動化和智能化

在已取得影像匹配成果的基礎上，影像目標的自動識別技術主要集中在影像融合技術、基于統計和基于結構的目標識別與分類等方面。處理的對象既包括高分辨率影像、多光譜影像等。隨著遙感數據量的增大，數據融合和信息融合技術愈漸成熟，壓縮倍率高、速度快的影像數據壓縮方法也已商業化。隨著各類空間數據庫的建立和大量新的影像數據源的出現，實時自動化檢測已成為研究的-個熱點。自動變化檢測研究包括利用新舊影像 (如DOM影像)的對比、新影像與舊數字地圖(如DRG、DLG等)的對比來自動發現變化和更新數據庫。目前的方法是將影像目標三維重建與變化檢測一起進行，實現三維變化檢測和自動更新。進一步的發展則是利用智能傳感器，將數據處理在軌完成，發送回來的直接為信息，而不一定為影像數據。

2.4 遙感的自動定位技術

這項技術是確定影像目標的實地位置 (三維坐標)的一種技術手段，也是攝影測量與遙感主要任務之一。在GPS空中三角測量的基礎上，利用DGPS和INS慣性導航系統的組合，可形成航空、航天影像傳感器的位置與姿態的自動測量，從而可實現定點攝影成像和稀少地面控制下的高精度對地直接定位。在航空攝影條件下精度可達到分米級；在衛星遙感條件下，精度可達到米級。對GPS/IMU技術的深入研究，將改變目前攝影測量和遙感的作業流程，從而實現快速成圖和快速數據庫更新。一些實驗結果表明，在采用GPS/IMU輔助空三加密的情況下，l：50000比例尺航測成圖可以做到無需地面控制點；1：10000～1：5000 比例尺航測成圖可采用稀少地面控制點參與平差，提高整體精度，并檢核成圖精度；l：2000～l：1000 比例尺航測成圖可大幅減少野外像控測量工作量。

3 未來攝影測量與遙感領域的一些發展趨勢

現代測繪專業的各個學科在吸收應用其他領域高新技術的同時，也在相互滲透，走向綜合集成，攝影測量與遙感的發展同樣如此。它將集成GPS、GIS技術于一體并引入數字影像接收設備，形成一個實時接收、處理、分析的空間基礎地理信息系統，可以隨時對其中的信息進行實時更新。具體有以下幾方面：

3.1 GPS及慣導技術得到更廣泛的應用

隨著美國政府對GPS民用限制政策的放寬，以及俄羅斯的“GLONASS”系統、歐洲的“伽利略”系統和我國的“北斗”系統的逐步發展，衛星定位導航技術將得到更加廣泛的應用。如在航空攝影的導航中可以實現航向、旁向控制的自動化；GPS/IMU輔助空中三角測量可以極大地減少野外實測的地面控制點甚至實現無地面控制的空中三角測量。

3.2 實現真正的全數字化和自動化

獲取目標信息的方式將由過去的感光成像方式轉化為目標信息數字化記錄方式，從而實現目標圖像信息的實時傳輸、快速顯示、數字化處理；數字攝影測量工作站實現高度自動化，幾乎無須人工干預，并且可處理各種傳感器的圖像信息。

3.3 多維度、多源目標影像的綜合應用

獲取目標信息的遙感設備、航攝相機(包括數字相機)性能的不斷提高，航攝、遙感影像會達到更高分辨率、更多波段數，使得目標的影像質量進一步提升。近景攝影將在工程測量、變形測量等方面得到更多的應用。航空攝影將全面應用于大比例尺地理信息的采集。航天攝影(遙感)也將廣泛地用于中小比例尺地理信息的獲取和更新。多源遙感信息數據融合技術被普遍采用，來自各種系統的影像信息豐富多彩、互為補充。

3.4 3S技術的高度集成

日新月異的計算機技術、多媒體技術、網絡技術以及3s技術的發展，使得空間數據能夠實現快速采集和管理，建立空間基礎地理信息數據庫變為可能。隨著這些高新技術的開發和應用，以及3S技術的信息集成可以建立-個超級GIS工作系統總站，形成與政府各部門辦公系統聯接的網絡系統，實現全國范圍的GIS數據共享。如此信息量龐大，使用靈活方便的地理信息系統將完全打破以往測繪產品的使用局限性，能夠宏觀應用于全球氣候變化研究、海平面變化研究、荒漠化研究、社會生態與環境保護研究、土地動態監測、自然災害預測和防治以及大量用于城市規劃管理、土地、交通、林業、農業、水利等方方面面。

3.5 服務范圍將更寬、更廣

隨著所獲取的信息向多領域、多平臺、多渠道、多光譜、多數據源方面發展，真正實現信息的快速、綜合、集成獲取，而且其精度和可靠性更高，尤其是計算機動態仿真、虛擬現實、人工智能專家系統技術的進一步發展，我們將能夠建立智能空間決策支持系統，使其中的信息不但能用于提供技術支持服務，而且也能夠提供決策支持和全程調控服務，從而實現從工程建設的設計、規劃、施工、管理和使用等各個階段的全程調控，到區域規劃、環境監測、自然災害監控、社會可持續發展等宏觀方面的決策支持，可以說服務范圍將是無限的。

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[2]龔健雅.地理信息系統基礎[M].北京：科學出版社.2001.

[3]張劍清，潘勵.攝影測量學[M].武漢：武漢大學出版社.2005.

[4]鄔倫.地理信息系統原理、方法和應用[M].北京：科學出版社.2001.