攝影測量與遙感技術應用現狀及發展趨勢分析

許亞魯

摘 要：近年來，隨著科技的發展和時代的變革，我國對攝影測量與遙感技術的重視程度越來越高，在此領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在多個領域得到了廣泛應用，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的應用現狀做了總結，并嘗試分析其發展趨勢。

關鍵詞：攝影測量 遙感技術 應用現狀 發展趨勢

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

1 攝影測量與遙感技術概述

攝影測量與遙感是對非接觸傳感器系統獲得的影像及其數字表達進行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環境可靠信息的一門工藝、科學和技術。

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

遙感技術從人造衛星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，進而判讀地球環境和資源。通過高分辨率遙感數據，可以更加清楚地表達目標的空間結構和表層紋理特征，分辯地物內部更為精細的組成，地物邊緣信息也更加清晰。

2 攝影測量與遙感技術應用現狀

在工程建設中，初期工作主要是采集大量地形數據，以供工程設計和施工使用。傳統方法大多為對原有地圖進行數字化，或對實地進行數據采集這類效率低、精度差、易受外界干擾的手段，給工程建設帶來很大限制，而攝影測量與遙感技術為此提供了解決方案：借助航空像片或衛星遙感圖像，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據，其有以下幾方面優勢：（1）精準度高，信息容量大，信息利用價值高；（2）減少戶外作業難度，節約人力和物力；（3）測量周期短，可以較好地實現區域動態觀察；（4）相比其他手段更經濟。因此，現階段攝影測量與遙感技術已經大量應用到工程測量中，例如：鐵路選線、區域動態環境監測、編制工程地質圖、隧道勘測等。

在國家大型測繪項目中，攝影測量與遙感技術應用比重亦大幅度提升。根據不同地物所反射的各個波段電磁輻射不同，在衛星遙感圖像中可以很直觀地對區域各類地物范圍進行體現，由此可以利用衛星遙感數據制作土地利用專題圖，利用小型無人機航空攝影技術還可以進行農村集體土地使用權確權登記工作，此外，攝影測量與遙感技術在農林業、環境保護、氣象等領域得到了有效應用。

攝影測量與遙感技術把繁重的外業測量工作變為室內作業，降低了工作難度，提高了效率，特別是對人煙稀少、地形復雜、氣候惡劣的地區，功效尤為顯著，但是攝影測量技術本身也存在一些缺點，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、風速偏低的情況下進行航攝作業。衛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，在面對突發事件，如，重大自然災害時，已有的攝影測量與遙感手段尚不能及時采集受災地區數據，給救災工作帶來影響。

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

3 攝影測量與遙感技術應用趨勢

3.1 應對自然災害中的應用

無人機遙感平臺是一種具有體積小巧，作業方式便攜靈活，低空飛行獲取影像精度高、質量好，具有高度重疊性，后續處理更加可靠等優勢的新型遙感平臺。其小巧快速的特點，在重大自然災害救援中作用突出，可以輕易到達人類所不能進入的區域進行測量，節約救援時間。

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

3.2 在工程建設中的應用

現有的攝影測量工序較為復雜，內業工作量大使得其在工程建設中的應用不盡人意，利用LIDAR技術可以有效地解決這一問題。

LIDAR（Light Detection And Ranging）——機載激光雷達技術，是一種安裝在飛機上的機載激光探測和測距系統，通過量測地面物體的三維坐標，生成LIDAR數據影像。該系統自身可發射激光以掃描地面目標，是一個全天時、全天候獲取地面三維數據的系統，它發射的激光脈沖信號能部分穿透植被，同時獲得地面和非地面層數據，實現對植被覆蓋地區的地形測量，它獲取數據速度快、精度高，具有作業周期快、時效性強、易更新的特點。在鐵路工程建設中，以高密度、高精度的LIDAR激光點云數據，可完成1∶2 000數字地圖、線路縱橫斷面、工點圖內業測量等工作。馬來西亞就曾用該技術對680 km傾斜電氣化鐵路進行改造和擴建為復線，大大節省了時間和經費。在水下地形測量中，多用途的海道測量LIDAR系統（SHOALS）已經開始應用，它采用兩種不同波長的激光束對水底進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，由于其發射激光脈沖信號可以部分傳統植被，因此，在植被茂盛的山區進行工程建設過程中可以起到很大的作用。

3.3 農林業中的應用

高分辨率衛星遙感圖像即可提供高幾何分辨率的全色波段，又提供多光譜數據，通過一定的數據融合方法，就可以提供分辨率更高的多光譜數據。它將為農作物播種面積、生長監測、蟲病預防、產量預測等提供實時、豐富、準確、可靠的信息，中科院已經成立了農業遙感監測系統，能對全面大宗農作物進行監測，對國家糧食市場的宏觀調控十分有幫助，此外，衛星遙感技術可以監測森林火災情況，降低國家森林資源損失。

4 結語

攝影測量與遙感已經逐漸發展成一門結合了信息技術與地理技術綜合復雜的地球空間信息學科，在自然災害處理、工程建設、農作物遙感等方面都廣泛應用。隨著地球信息空間科學的不斷發展，攝影測量與遙感技術與各行各業的聯系會更加密切，對國家發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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