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航空摄影测量

时间:2022-01-28 百科知识 版权反馈
【摘要】:于是摄影测量发展为摄影测量与遥感。14.2.1 航空摄影测量航空摄影测量简称航测,它是利用从飞机上摄取的地表像片为依据进行量测和判释,从而确定地面上被摄物体的大小、形状和空间位置,获得被摄地区的地形图或数字地面模型。航空摄影测量是目前测绘大面积地形图最主要、最有效的方法。我国现有的1∶10 000~1∶100 000国家基本地形图都是采用航空摄影测量方法测绘的。
航空摄影测量_测量学

14 摄影测量与遥感

14.1 概述

传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄影的像片,研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学和技术。主要内容有:获取被摄物体的影像,研究单张和多张像片影像的处理方法,包括理论、设备和技术,以及将所测得的成果以图解形式或数字形式输出的方法和设备。

由于现代航天技术和电子计算机技术的飞速发展,摄影测量的学科领域更加扩大了,可以这样说,只要物体能够被摄成影像,都可以使用摄影测量技术,以解决某一方面的问题。这些被摄物体可以是固体的、液体的,也可以是气体的;可以是静态的,也可以是动态的;可以是微小的(电子显微镜下放大几千倍的细胞),也可以是巨大的宇宙星体。这些灵活性使得摄影测量学成为可以多方面应用的一种测量手段和数据采集与分析的方法。由于具有非接触传感的特点,自20世纪70年代以来,从侧重于解译和应用角度,科学家们又提出了“遥感”一词。

20世纪70年代以来,美国陆地资源卫星(Landsat)上天后,遥感技术获得了极为广泛的应用。由于它在资源勘察和环境监护等方面效益很高,很快地得到了全世界的重视。在遥感技术中,除了使用可进行黑白摄影、彩色摄影、彩红外摄影的框幅式摄影机外,还使用了全景摄影机、光机扫描仪(红外、多光谱)、CCD(电荷耦合器件)固体扫描仪及合成孔径测视雷达(SAR)等。它们提供比黑白像片丰富得多的影像信息。各种空间飞行器作为传感器平台,围绕地球长期运转,为我们提供大量的多时相、多光谱、多分辨率的丰富影像信息。而且所有的航天传感器也可以用于航空遥感。于是摄影测量发展为摄影测量与遥感。为此,国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)于1988年在日本京都召开的第十六届大会上作出定义:“摄影测量与遥感乃是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译,从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。”简言之,它是影像信息获取、处理、分析和成果表达的一门信息科学

摄影测量与遥感的主要特点是在像片上进行量测和解译,无需接触物体本身,因而很少受自然和地理条件的限制,而且可摄得瞬间的动态物体影像。像片及其他各种类型影像均是客观物体或目标的真实反映,信息丰富、逼真,人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息。

摄影测量与遥感的主要任务是用于测绘各种比例尺地形图、建立地形数据库,并为各种地理信息系统的土地信息系统提供基础数据。因此,摄影测量与遥感在理论、方法和仪器设备方面的发展都受到地形测量、地图制图、数字测图、测量数据库的地理信息系统的影响。

14.2 摄影测量基本知识及应用

摄影测量学有多种分类方法:按距离远近可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量;按用途可分为地形摄影测量和非地形摄影测量;按技术处理手段可分为模拟法摄影测量、解析法摄影测量和数字摄影测量。本章主要介绍与地形测量联系最紧密、最通用的航空摄影测量的理论,以及摄影测量领域的新技术——数字摄影测量的基本知识。

14.2.1 航空摄影测量

航空摄影测量简称航测,它是利用从飞机上摄取的地表像片(航摄像片)为依据进行量测和判释,从而确定地面上被摄物体的大小、形状和空间位置,获得被摄地区的地形图(线划地形图、影像地形图)或数字地面模型。

航空摄影测量是目前测绘大面积地形图最主要、最有效的方法。这种方法可将大量外业测量工作改到室内完成,具有成图快、精度均匀、成本低、不受气候季节限制等优点。我国现有的1∶10 000~1∶100 000国家基本地形图都是采用航空摄影测量方法测绘的。近十年,由于国民经济建设的快速发展及国外新技术(新设备)的引进,航空摄影测量已广泛应用于工程建设和城市大、中比例尺地形图的测绘。

1)航空摄影和航摄像片的基本知识

(1)航空摄影

航空摄影就是利用安置在飞机底部的摄影机,按一定的飞行高度、飞行方向和规定的摄影时间间隔,对地面进行连续的重叠摄影。

航空摄影机又称航摄仪,其构造原理与普通照相机基本相同。航摄像片影像范围的大小叫像幅。通常采用的像幅有18 cm×18 cm,23 cm×23 cm等,像幅四周有框标标志。相对框标的连线为像片坐标轴,其交点为坐标原点,依据框标可以量测出像点坐标。

航空摄影得到的像片要能覆盖整个测区地面,相邻的像片必须要有一定的重叠度。沿航线方向的重叠,称为航向重叠或纵向重叠,如图14-1A所示。相邻航线间的重叠,称为旁向重叠或横向重叠,如图14-1B所示。航摄规范规定航向重叠为53%~60%,旁向重叠为15%~30%。另外,还要求航摄像片的倾斜角(即摄影光轴与铅垂线的夹角)不大于3°;像片的航偏角(即像片边缘与航线方向的夹角)一般不大于6°。

(2)航摄像片比例尺

航摄像片上某两点间的距离和地面上相应两点间水平距离之比,称为航摄像片比例尺,用1/M表示,如图14-2所示。当像片和地面水平时,同一张像片上的比例尺是一个常数。

式中:f——航摄仪的焦距;

   H——航高(指相对航高)。

图14-1 航向重叠与旁向重叠

图14-2 航摄像片比例尺

当地面有起伏或像片对地面有倾斜时,像片上各部分的比例尺就不一致了。对一架航摄仪来说,f是固定值,要使各像片比例尺一致,还必须保持同一航高。但飞机受气流波动等影响,在平静的大气条件下,同一航线的航高差别应保持在±20 m以内;对不利情况,一般不允许超过±50 m。

(3)像片的方位元素

像片的方位元素是指描述投影光束形状及所处空间方位的必要参数,分为内方位元素和外方位元素。

①内方位元素

描述投影中心对像平面位置关系的参数称为内方位元素。具体包括3个,即主距f及像主点m在像平面坐标系中的坐标(xm,ym)。需要说明的是,像主点即是物镜主光轴与像平面的交点,而像平面坐标系是在像片平面内以框标连线交点为原点的平面坐标O-xy,如图14-3所示。

内方位元素决定了投影光束的形状。对某摄影机而言,(f,xm,ym)是定值,用户在航摄资料中可以直接抄得。

图14-3 内方位元素

②外方位元素

描述像片的空间方位的参数称为外方位元素。具体包括6个,即3个线元素和3个角元素。线元素确定了拍摄瞬间投影中心S在地面坐标系中的坐标(XS,YS,ZS),角元素则确定了像片面在地面坐标系中的姿态角(ψ,ω,κ),如图14-4所示。当然,角元素的描述方法不只图示一种。

外方位元素决定了投影光束在空间的方位,但外方位元素一般未知,需根据在像片上构像的地面控制点反算。

(4)共线方程

共线条件是中心投影构像的数学基础,也是各种摄影测量处理方法的重要理论基础。例如单像空间后方交会、双像空间前方交会以及光束法区域网平差等一系列问题的原理,都是以共线条件作为出发点的,只是随着所处理问题的具体情况不同,共线条件的表达形式和使用方法也有所不同。中心投影的共线条件方程为

式中:(x,y)——像点a在像平面坐标系O-xy中的坐标;

   (X,Y,Z)——物点A在地面坐标系D-XYZ中的坐标;

   (XS,YS,ZS)——投影中心S在地面坐标系D-XYZ中的坐标;

   (f,xm,ym)——像片内方位元素;

   (a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)——像片的九个方向余弦,其根据外方位元素的

   三个角元素(ψ,ω,κ)求得。

图14-4 外方位元素

图14-5 共线条件方程

式(14-2)中,表达了物点A、像点a及投影中心S三点共线的事实,建立了物像间的投影关系,如图14-5所示。这是摄影测量中最基本、最重要的作业公式,也称为构像方程式。

共线条件方程的应用主要有:

①单像空间后方交会和多像空间前方交会;

②解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型;

③构成数字投影的基础;

④计算模拟影像数据(已知影像内外方位元素和物点坐标求像点坐标);

⑤利用数字高程模型(DEM)与共线方程制作正射影像;

⑥利用DEM与共线方程进行单幅影像测图等。

2)像点位移与像片纠正

(1)倾斜误差

由于像片的倾斜而引起的像点位移所产生的误差,称为倾斜误差。如图14-6所示,当摄影像片倾斜时,本来在水平像片上的a0、b0、c0、d0四个像点顺次连接形成一个矩形,由于像片倾斜产生位移,则在倾斜像片上相应形成一个梯形,图14-6中a0a,b0b,…即为倾斜误差。因为有倾斜误差的存在,会使像片各处的比例尺不一致。对于平坦地区的倾斜像片,航摄内业中可用少量的地面已知控制点,采取像片纠正的方法来消除倾斜误差。

(2)投影误差

由于地面起伏引起像点在像片上发生位移所产生的误差,称为投影误差。如图14-7所示,A、B为两个地面点,它们对基准面T0的高差为+ha和-hb,A0和B0为地面点在基准面T0上的铅垂投影,a、b为地面点在像片上的中心投影。线段aa0、bb0即为由地面起伏而引起的在中心投影像片上产生的像点位移,即投影误差。

图14-6 像片倾斜误差

图14-7 像片的投影误差

(3)像片纠正

摄影像片与像片平面图存在如下差异:摄影像片存在由于像片的倾斜而引起倾斜误差;由于地面起伏引起投影误差;不同像片摄影时由于航高差而引起的不同像片的比例尺不一致。

为了消除摄影像片与像片平面图存在的差异,需要消除竖直摄影的像片因像片倾斜引起的像点位移和限制或消除地形起伏引起的投影误差,并将影像归化为成图比例尺而进行的工作称为像片纠正。其实质就是将像片的中心投影变换为成比例尺正射投影。实现这一变换的关键就是建立确定像点与相应平面图上的点对应关系。可按投影变换用中心投影方法建立。

像片纠正按常用的原理和方法,可分为常规纠正、微分纠正和数字纠正。

14.2.2 数字摄影测量

数字摄影测量的发展起源于摄影测量自动化的实践,即利用相关技术,实现真正的自动化测图。最早涉及摄影测量自动化的研究可追溯到1930年,但并未付诸实施。直到1950年,由美国工程兵研究发展实验室与Bausch and Lomb光学仪器公司合作研制了第一台自动化摄影测量测图仪。当时是将像片上灰度的变化转换成电信号,利用电子技术实现自动化。这种努力经过了许多年的发展历程,先后在光学投影型、机械型或解析型仪器上实施,例如B8-Stereomat、Topocart等。也有一些专门采用CRT扫描的自动摄影测量系统,如UNAMACE、GPM系统等。与此同时,摄影测量工作者也试图将由影像灰度转换成的电信号再转变成数字信号(即数字影像),然后,由电子计算机来实现摄影测量的自动化过程。数字摄影测量是摄影测量自动化的必然产物。

随着计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理、模式识别、人工智能、专家系统以及计算机视觉等学科的不断发展,数字摄影测量的内涵已远远超过了传统摄影测量的范围,现已被公认为摄影测量的第三个发展阶段。数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别在于:它处理的原始信息不仅可以是像片,更主要的是数字影像(如SPOT影像)或数字化影像;它最终是以计算机视觉代替人眼的立体观测,因而它所使用的仪器最终将是通用计算机及其相应外部设备,特别是当代,工作站的发展为数字摄影测量的发展提供了广阔的前景;其产品是数字形式的,传统的产品只是该数字产品的模拟输出。表14-1列出了摄影测量三个发展阶段的特点。

表14-1 摄影测量三个发展阶段的特点

1)数字摄影测量的定义

对数字摄影测量的定义,目前在世界上主要有两种观点。

第一种认为数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理,应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法,提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。这种定义在美国等国家称为软拷贝摄影测量(Softcopy Photogrammetry)。中国著名摄影测量学者王之卓教授称之为全数字摄影测量(All Digital Photogrammetry或Full Digital Photogrammetry)。这种定义认为,在数字摄影测量中,不仅其产品是数字的,而且其中间数据的记录以及处理的原始资料均是数字的,所处理的原始资料自然是数字影像。

另一种广义的数字摄影测量定义则只强调其中间数据记录及最终产品是数字形式的,即数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理,应用计算机技术,从影像(包括硬拷贝与数字影像或数字化影像)提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量分支学科。这种定义的数字摄影测量包括计算机辅助测图(常称为数字测图)与影像数字化测图。

2)计算机辅助测图

计算机辅助测图是利用解析测图仪或模拟光机型测图仪与计算机相连的机助(或机控)系统,进行数据采集、数据处理,形成数字高程模型DEM与数字地图,最后输入相应的数据库。

3)影像数字化测图

影像数字化测图是利用计算机对数字影像或数字化影像进行处理,由计算机视觉(其核心是影像匹配与影像识别)代替人眼的立体量测与识别,完成影像几何与物理信息的自动提取。按对影像进行数字化的程度,又可分为混合数字摄影测量与全数字摄影测量。

(1)混合数字摄影测量

混合数字摄影测量通常是在解析测图仪上安装一对CCD数字相机,对要进行量测的局部影像进行数字化,由数字相关(匹配)获得点的空间坐标。

(2)全数字摄影测量

全数字摄影测量(也称软拷贝摄影测量)处理的是完整的数字影像,若原始资料是像片,则首先利用影像数字化仪对影像进行完全数字化。利用传感器直接获取的数字影像可直接进入计算机,或记录在磁带上,通过磁带机输入计算机。由于自动影像解释仍然处于研究阶段,因而目前全数字摄影测量主要是生成数字地面模型(DTM)与正射影像图。其主要内容包括:方位参数的解算、沿核线重采样、影像匹配、解算空间坐标、内插数字表面模型(如DTM)、自动绘制等值线、数字纠正产生正射影像及生成带等值线的正射影像图等。

(3)实时摄影测量

当影像获取与处理几乎同时进行,并在一个视频周期内完成,这就是实时摄影测量,它是全数字摄影测量的一个分支。当前,实时摄影测量被用于视觉科学,如计算机视觉、机器视觉及机器人视觉等。

数字摄影测量的分类组成如图14-8所示。

图14-8 数字摄影测量的分类组成

14.3 遥感基本知识及应用

14.3.1 遥感的基本概念

1)遥感的定义

遥感(Remote Sensing,简称RS),顾名思义,就是遥远地感知,是在不直接接触的情况下,对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。自然界有各种遥感现象,如蝙蝠利用发射、接收超声波,在漆黑的环境中可判明障碍物的距离、方位和性质,从而可在夜间自由地飞翔;人眼经过接收物体反射或发射的可见光来感知和记忆各种物体;医学上的X光拍照等。这些都是具有遥远的感知一定信息的能力,从广义上讲,都属于遥感的范畴。

但这里所要研究的是狭义的遥感,即指电磁波遥感。人类通过大量的实践,发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量,其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波,并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。

遥感技术包括遥感器(或称传感器)技术,信息传输技术,信息处理、提取和应用技术,目标信息特征的分析与测量技术,等等。可以说,遥感技术是在物理学基础上发展起来的,是空间技术、应用光学技术、无线电电子技术、计算机技术等相结合的一门新技术。

遥感的观测对象主要是地球表层的各类地物,也包括大气、海洋和地下矿藏中各种不同的成分。地球表层各类地物都具有两种特征:一是空间几何特征,一是物理、化学、生物的属性特征。这两种特征都可以利用遥感的手段进行获取。

2)遥感的特点

遥感技术是20世纪70年代起迅速发展起来的一门综合性探测技术。遥感技术发展速度之快与应用广度之宽是始料不及的。经过短短三四十年的发展,遥感技术已广泛应用于资源与环境的调查及监测、军事应用、城市规划等多个领域。究其原因,在于遥感具有客观性、时效性、宏观性、综合性、经济性等特点。下面将详细介绍遥感的主要特点和特性。

(1)探测范围大

185 km×185 km范围的探测只需要5分钟,与传统野外测量相比较节约了大量时间。遥感用航摄飞机飞行高度为10 km左右,陆地卫星的卫星轨道高度达910 km左右,从而,可及时获取大范围的信息。例如,一张陆地卫星图像,其覆盖面积可达30 000 km2。这种展示宏观景象的图像,对地球资源和环境分析极为重要。遥感技术所获取信息量极大,其处理手段也是人力难以胜任的。例如Landsat卫星的TM图像(如图14-9),一幅覆盖185 km×185 km地面面积,像元空间分辨率为30 m,像元光谱分辨率为28位的图,其数据量约为6 000×6 000=36 MB。若将6个波段全部送入计算机,其数据量为:36 MB×6=216 MB。

图14-9 TM影像

(2)资料新、成图快

由于卫星围绕地球运转,从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料,以便更新原有资料,或根据新旧资料变化进行动态监测,这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。例如,陆地卫星,每16天可覆盖地球一遍,NOAA气象卫星每天能收到两次图像。Meteosat每30分钟获得同一地区的图像。

(3)收集资料方便

在地球上有很多地方,自然条件极为恶劣,人类难以到达,如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术,特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。

(4)获取信息的手段多,信息量大

根据不同的任务,遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如采用可见光探测物体,也可采用紫外线、红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性,还可获取地物内部信息。例如,地面深层、水的下层、冰层下的水体、沙漠下面的地物特性等,微波波段还可以全天候的工作。

此外,遥感还具有全局性、方便性、灵活性、现势性和动态性等特性。遥感所具有的这些优势,导致其应用领域将会更加广泛。

3)遥感技术发展概况

遥感技术是20世纪70年代迅速发展起来的一门新技术。它综合了空间、电子、光学、计算机等科学技术的最新成果,是现代科学技术的一个重要组成部分。尤其在近20多年来,遥感技术获得了迅猛的发展,它作为一种空间技术,经历了地面遥感、航空遥感和航天遥感3个阶段。

1962年第一颗地球资源卫星发射成功标志着空间遥感技术进入一个新的阶段。1964年美国开始进行遥感的地面试验;1972年美国发射了地球资源技术卫星ERTS-1(后改名为Landsat);1986年法国发射了SPOT卫星,其图像分辨率比美国陆地卫星高;1999年美国发射IKONOS卫星,空间分辨率提高到1 m。地球与太空之间的距离大大地缩短了。特别是近几年出现了卫星系列,则能适时地对地球进行观察,从而建立一系列的信息数据库,使资源调查、动态监测、科学管理等进入了一个新的阶段。

在此期间,我国遥感技术的发展也十分迅速。我国不仅可以直接接收、处理美国Landsat和法国的SPOT卫星的遥感信息,而且具有航空航天遥感信息采集的能力,能够自行设计、制造航空摄影机、全景摄影机、红外扫描仪、合成孔径侧视雷达等多种用途航空航天遥感仪器和用于地物波谱测定的仪器。1988年9月我国成功地利用“长征四号”发射了“风云一号”气象卫星。1999年10月中国成功发射资源卫星一号。这标志着我国空间技术和遥感技术已跨入世界先进行列。

4)遥感技术原理

遥感技术是以电磁波辐射理论为基础而用于探测目的。目前遥感技术应用的波谱段主要是紫外线~微波的范围,包括紫外线、可见光、红外线和微波4种波谱段。电磁波辐射具有波动性,主要表现为电磁波能产生干扰、衍射、偏振、散射等现象。电磁波辐射又具有粒子性,其传播表现为光子组成的粒子流运动。遥感技术就是利用电磁波这两方面特性来探测目标发出的电磁波辐射信息(如图14-10)。

图14-10 遥感技术原理

任何地物由于其种类、特征和环境条件的不同,而具有完全不同的电磁波反射、发射、透射等辐射特性。地物反射电磁波波谱特征不尽相同,表现在反射强度和波谱曲线的形态两个方面。地物发射电磁波波谱特征与它的物质结构中电子运动过程分子振动、转动过程的共同作用密切相关。物体对于外来电磁波的透射能力,因电磁波的波长和物体性质而异。遥感技术利用地物反射、发射和透射电磁波信息及环境因素的物理特征作为判释、识别目标的基础。

5)遥感技术系统

遥感技术系统由四部分构成(如图14-11):

图14-11 遥感技术系统

(1)空间信息采集系统

空间信息采集系统主要包括遥感平台和遥感器两部分。遥感平台是运载遥感器并为其提供工作条件的工具,即安放遥感仪器的载体。它可以是航空飞行器(如飞机、气球等)或航天飞行器(如人造卫星、宇宙飞船航天飞机等)。遥感器是指收集、记录被测目标的特征信息(反射或发射电磁波)并发送至地面接收站的设备。

(2)地面传输、接收和预处理系统

空间数据传输与接收是空间信息获取和空间数据应用中必不可少的中间环节。

卫星地面接收站的主要任务是接收、处理、存档和分发各类地球资源卫星数据。保存和记录图像数据后,地面站要依靠计算机系统进行图像预处理。预处理的主要目的是对信息所含有的噪声和误差进行辐射校正和几何校正、图像的分幅和注记(如地理坐标网等),为用户提供信息产品,如光学图像或计算机用的数字数据磁带。

(3)地面实况调查系统

地面实况调查系统主要包括在空间遥感信息获取前所进行的地物波谱特征(地物反射电磁波及发射电磁波的特性)测量和在空间遥感信息获取的同时所进行的与遥感目的有关的各种遥测数据的采集(如区域的环境和气象等数据)。

(4)信息提取与分析应用系统

遥感信息提取是从遥感图像(包括数字遥感图像)等遥感信息中有针对性地提取感兴趣的专题信息,以便在具体领域应用或辅助用户决策。

14.3.2 遥感技术的分类及应用

1)遥感技术的分类

遥感技术的分类方法很多,按照不同的标准可以得到不同的分类结果。

遥感技术按遥感仪器所选用的波谱性质可分为:电磁波遥感技术、声学(如声呐)遥感技术、物理场(如重力场和磁场)遥感技术等。电磁波遥感技术是利用各种物体反射或发射出不同特性的电磁波去进行遥感的。它又分为可见光、红外光和微波等遥感技术。

按照感测目标的能源作用可分为:主动式遥感技术和被动式遥感技术。所谓主动式遥感技术是采用人工辐射源向物体发射一定能量和一定波长的电磁波,接收其回波达到遥感目的。被动遥感技术是直接接收目标物反射和发射的电磁波达到遥感的目的。

按照遥感使用的运载工具可分为:航天遥感技术、航空遥感技术和地面遥感技术等。

按照遥感应用领域可分为:地球资源遥感技术、环境遥感技术、气象遥感技术和海洋遥感技术等。

2)遥感技术的应用

自1972年美国发射第一颗陆地卫星以来,空间遥感技术得到了迅速发展和广泛应用。应用范围向农业、林业、地质、水文、海洋、工程建设、城市规划、环境保护、制图、考古和军事等领域不断拓宽,尤其与地理信息系统相结合,应用遥感技术已获得显著的经济效益与社会效益,下面对其在若干领域的具体应用作一些简单介绍。

(1)地形图测绘与基础地理信息系统的更新

航天遥感图像可直接用于测绘地形图,当前主要被用来测绘、修编、修测中小比例尺的地形图,制作影像地图和各种专题图,以及为地理信息系统提供动态的空间数据。它是地理信息系统基础资料和更新的重要手段。

(2)土地利用现状调查与动态监测

我国的土地利用详查图是基于1∶10 000比例尺绘制的,而且是使用航片或者卫片制成1∶10 000正射影像图进行调绘制成。

(3)农、林业的调查与监测

遥感技术在农业中的应用主要表现为:利用遥感技术可以进行土地资源的调查与监测;可以识别各类农作物,计算其种植面积,并根据作物生长情况估计产量;在作物生长过程中,可以利用遥感技术分析其长势,及时进行灌溉、施肥和收割等;当农作物受害时,可以及时预报和组织防治工作,等等。

遥感技术在林业中的应用主要表现为可以清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。

(4)洪水监测与预报

洪水泛滥造成水灾时,往往需要弄清淹没范围和界线,以便及时采取抗洪救灾措施。

(5)水文学和水资源研究中的应用

遥感技术既可观测水体本身的特征和变化又能对其周围的自然地理条件及人文活动的影响提供全面的信息,为深入研究自然环境和水文现象之间的相互关系,进而揭露水在自然界的运动变化规律,创造有利条件。又由于卫星遥感对自然界环境动态监测比常规方法更全面、仔细、精确,且能获得全球环境动态变化的大量数据与图像,这对于研究区域性的水文过程,乃至全球的水文循环、水量平衡等重大水文课题具有无比的优越性。

遥感技术在水文学和水资源研究方面的应用主要有:水资源调查、水文情报预报和区域水文研究。

(6)工程地质、矿产调查方面的应用

卫星像片应用于水利工程建筑、铁道工程、工厂选址等大型工程,收到了明显的效果。

遥感技术为地质研究和勘查提供了先进的手段,可为矿产资源调查提供重要依据和线索,对高寒、荒漠和热带雨林地区的地质工作提供了有价值的资料。

(7)环境监测中的应用

目前,环境污染已成为一些国家的突出问题,利用遥感技术可以快速、大面积监测水污染、大气污染和土地污染以及各种污染导致的破坏和影响。

随着遥感技术在环境保护领域中的广泛应用,一门新的科学——环境遥感诞生了。环境遥感是利用遥感技术揭示环境条件变化、环境污染性质及污染物扩散规律的一门科学。

(8)城市规划与管理

城市是一个聚集的人类社会与特定地域空间紧密结合的整体。城市遥感调查的任务在于为城市规划和建设管理提供多方面的地理基础信息和其他与城市发展有关的分析资料,诸如城市的自然状况、旅游资源开发、景观布局与视域分析、城市的热场、微波通信受限地理因素、城市区域自然状况等。这些信息资料的作用在于使规划、建设和管理工作者从不同的角度、不同的层次去观察、剖析、认识、改造和建设城市,建立和运用城市的各种专题数据库和信息系统。

中国遥感影像图见图14-12。

图14-12 中国遥感影像图

本章小结

本章主要对摄影测量与遥感进行概述性的介绍,首先提出了摄影测量与遥感的定义,明确了它们既具有一定的相关性,同时也具有各自的特点。接着,针对摄影测量及遥感进行分别的介绍。

首先介绍摄影测量的基本知识,重点讲述了摄影测量中重要的测量手段——航空摄影测量的基本原理和技术。接着对摄影测量中新技术——数字摄影测量进行概述和说明。

本章还讲解了遥感的基本知识及应用。重点介绍了遥感的定义及特点、遥感的系统构成、遥感的原理,以及遥感的分类方法,最后列举了遥感在一些领域应用的情况,充分说明了遥感具有广阔的应用前景。

习题与思考题

1.摄影测量的主要分类有哪些?

2.什么叫像片的内、外方位元素?画图说明。

3.什么叫数字摄影测量?其组成有哪些?

4.什么是遥感和遥感技术?它有哪些主要类型?

5.遥感具有哪些特点和特性?

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