航天攝影測(cè)量

1、航 天攝 影 測(cè) 量 的 原 理 分析航天攝影測(cè)量是指以衛(wèi)星、飛船和飛機(jī)等航天器為運(yùn)載工具，利用各種傳感器在軌道空 間獲取地球表面上的地物、地貌影像等信息數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)軟件分析、處理形成各種用途專 題地圖的測(cè)繪方法。航天攝影測(cè)量是伴隨著空間技術(shù)、攝影技術(shù)、圖像數(shù)字傳輸與處理、全球定位和計(jì)算機(jī) 技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的測(cè)量新技術(shù)，從其原理與應(yīng)用角度看其應(yīng)屬于攝影測(cè)量學(xué)科的一個(gè)分支 是航空攝影測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步拓展。1、航天攝影測(cè)量的基本原理航天攝影測(cè)量是航空攝影測(cè)量技術(shù)在空間攝影條件下的進(jìn)一步應(yīng)用，由于其成像原理與航空攝影有著本質(zhì)的區(qū)別，因此，在技術(shù)上同樣有著與其相區(qū)別的處理方法。但就其原理講 與航空攝

2、影測(cè)量沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，同樣是利用立體影象進(jìn)行立體模型的恢復(fù)與建立，從而測(cè) 繪出一定比例尺的地形圖。目前基于技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)學(xué)科的技術(shù)現(xiàn)狀，模型的建立是基于有理多項(xiàng)式RPC（ Ratio nal Poly no mial Coefficie nt）進(jìn)行的。具體如下所述：有理多項(xiàng)式影 像模型用兩組不同的多項(xiàng)式函數(shù)分別計(jì)算從地面坐標(biāo) （經(jīng)度，緯度，高程）到影像的行列坐 標(biāo)，具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：其中：Row、Col是影像坐標(biāo)，Xn，丫n Zn是地面坐標(biāo)，n二1,2,. ,20 ，因此要完成以上 三次多項(xiàng)式計(jì)算需要4 20個(gè)參數(shù)，Spaci ng Jmag ing 公司提供的IKONOS立體像 對(duì)的R

3、PC參數(shù)，如下所示：LINE OFF影像坐標(biāo)的行偏移SAMP OFF影像坐標(biāo)的列偏移LAT OFF緯度偏移LONG OFF 經(jīng)度偏移HEIGHT OFF高程偏移LINE SCALE影像坐標(biāo)的行縮放比例SAMP SCALE影像坐標(biāo)的列縮放比例LAT SCALE緯度縮放比例LONG SCALE經(jīng)度縮放比例HEIGHT SCALE 高程縮放比例LINE NUM COEFF 1 to 20有關(guān)行變換的第一組參數(shù)（1- 20）LINE DEN COEFF 1 to 20 有關(guān)行變換的第二組參數(shù)（1- 20）SAMP NUM COEFF 1 to 20有關(guān)列變換的第一組參數(shù)（1- 20）SAMP DEN

4、COEFF 1 to 20有關(guān)行變換的第二組參數(shù)（1- 20）假設(shè)物方的點(diǎn) WGS84和NAD83坐標(biāo)系的經(jīng)緯度及咼程Latitude, Longitude. Height ,其中Latitude, Longitude 以度為單位,Height以米為單位。首先利用下式進(jìn)行規(guī)格化，得到規(guī)格化坐標(biāo)（P, L, H）:由規(guī)格化坐標(biāo) P, L, H ，并按有理多項(xiàng)式和SpaceImage提供的RPC參數(shù)，可計(jì)算比例化 的坐標(biāo)X, Y 。最后，可以根據(jù)求的 X, Y和下式得到影像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)Rown , Colu :，其中:Row影像中的行，以象素為單位并以第一Cow = X. SAMP SCALE

5、SAMP OFFRow = Y. LINE SCALE LINE OFF行的中心為零值。Column影像中的列，以象素為單位并以最左邊的象素中心為零值2、航天攝影測(cè)量的特點(diǎn)航天攝影測(cè)量與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)如大小平板、航空攝影測(cè)量、全野外數(shù)字采集等相比 除了具備成圖周期短、勞動(dòng)強(qiáng)度低外，還具有其獨(dú)生氣勃勃的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在如下方面：2.1不受地區(qū)和國(guó)界的限制這是衛(wèi)星影象所獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，航空攝影不僅要受到飛機(jī)性能和機(jī)場(chǎng)位置的限制，在邊境和一些領(lǐng)空管制的地區(qū)還要受到領(lǐng)空的制約，造成航空攝影對(duì)高山地區(qū)、沙漠及無(wú)機(jī)場(chǎng)地區(qū) 的作業(yè)極其困難，甚至無(wú)法作業(yè)，以至個(gè)別地區(qū)至今還存在著航攝盲區(qū)。而衛(wèi)星饒地球飛行 就沒(méi)有

6、國(guó)界、領(lǐng)空的局限，更不受機(jī)場(chǎng)設(shè)置的捆擾，這就給解決我國(guó)西部無(wú)圖區(qū)的測(cè)繪提供 了技術(shù)保障，讓攝影不在有盲區(qū)，并有望結(jié)束西部高山地區(qū)無(wú)圖的歷史。2.2獲取資料迅速，為快速成圖和地圖更新開避了一條嶄新的途徑由于現(xiàn)有地圖資料，特別是小比例尺的地圖有相當(dāng)一部分比較陳舊,急需更新，而航天 攝影測(cè)量與其他測(cè)量手段相比有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì) ，因?yàn)楹教炱饕坏┻M(jìn)入軌道便可對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)攝影，對(duì)及時(shí)獲取影象資料，快速成圖提供了根本保障。2.3有降低測(cè)繪成本的空間航天攝影資料廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、 環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)量估算等方面所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益已令人注目，如今利用衛(wèi)星資料測(cè)制和更新地形的工作已開始進(jìn)入實(shí)施階段，伴隨著更多資源衛(wèi)星的發(fā)

7、射，資料費(fèi)用將會(huì)有更大的下調(diào)空間，從而測(cè)繪地圖的成本必將隨之減少。3、航天攝影測(cè)量的應(yīng)用前景測(cè)量技術(shù)伴隨著社會(huì)的前進(jìn)而發(fā)展，同時(shí)又不斷地服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。實(shí)際上某個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，城市要建設(shè)，測(cè)繪必須先行，因此，人們?cè)缫寻褱y(cè)量工作看作經(jīng)濟(jì)發(fā) 展的晴雨表。幾十年的風(fēng)雨歷程，測(cè)繪已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中起到了令世人矚目 的作用。特別是近幾年，由于數(shù)字地球建設(shè)步伐的進(jìn)一步加快，更使得測(cè)繪有了用武之地。航天攝影測(cè)量是近年隨著相關(guān)科學(xué)如計(jì)算機(jī)、影像處理和全球定位技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門新技術(shù)。由于其科技含量高、應(yīng)用區(qū)域廣，從其產(chǎn)生就引起了相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，特 別是其所獨(dú)有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，決定了其

8、在今后測(cè)繪的應(yīng)用前景。航天攝影測(cè)量過(guò)去由于相關(guān)科學(xué)的發(fā)展滯后，特別是衛(wèi)星成像的分辨率較低等，因此， 很長(zhǎng)一段時(shí)期航天攝影測(cè)量在測(cè)繪領(lǐng)域沒(méi)有太大作為，也沒(méi)有到人們的青睞與關(guān)注。直到90 年代末期，美國(guó)成功發(fā)射了高分辨率的商用衛(wèi)星IKONOS后，衛(wèi)星影象分辨率高達(dá)1米,航天攝影測(cè)量才如雨后春筍般迅猛發(fā)展，加之美國(guó)另外一家公司，Digital Globe公司于2001 年10月又成功發(fā)射了名為QuickBird的衛(wèi)星，成像分辨率高達(dá)0. 6米，更加速了航天攝影 測(cè)量的進(jìn)一步發(fā)展。兩顆高分辨率衛(wèi)星的成功發(fā)射標(biāo)志著現(xiàn)代科學(xué)，特別是空間科學(xué)的發(fā)展 與進(jìn)步，更顯示時(shí)代發(fā)展的迫切需求。目前國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要測(cè)

9、繪資料的更新，信息調(diào)整公路的建設(shè)需要測(cè)繪技術(shù)的支撐。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)對(duì)于我國(guó)東部、沿海省份、內(nèi)陸城市等區(qū)域完全可以滿足各個(gè)行業(yè)的需要； 但對(duì)于環(huán)境比較惡劣，人煙稀少的西部高山地區(qū)、邊境地區(qū)傳統(tǒng)的作業(yè)模式就顯得無(wú)能為力 了， 以致造成西部地區(qū)至今還存在著測(cè)繪的“處女地”，甚至國(guó)家最基本的比例尺地圖都 沒(méi)有施測(cè)。這種狀況嚴(yán)重地制約了西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展 ，并已引起了有關(guān)部門的高度重視。進(jìn)入21 世紀(jì) ，西部大開發(fā)已付諸實(shí)施 ，為測(cè)繪界開辟了新的戰(zhàn)場(chǎng)。針對(duì)西部高山地區(qū) 的地理環(huán)境 ，風(fēng)土人情和資源狀況 ，國(guó)家有關(guān)部門已相關(guān)科研單位進(jìn)行了測(cè)繪技術(shù)的研究并 取得了令人滿意的成績(jī)。利用高分辨率衛(wèi)星立體影象 ，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立起實(shí)地的立體模型 ， 從而測(cè)繪出所需區(qū)域的地形圖及其他相關(guān)產(chǎn)品 ，滿足西部大開發(fā)的建設(shè)需要。 航天攝影測(cè)量 既是社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的體現(xiàn) ，又是適應(yīng)時(shí)代的需求而發(fā)展 ，因此，它必將成為測(cè)繪時(shí)代的新 寵兒而深受人們的關(guān)懷與呵護(hù)。科技的發(fā)展日新月異 ，技術(shù)的進(jìn)步必將促使人們進(jìn)一步應(yīng)用衛(wèi)星遙感資源。 如今已有人 預(yù)言 ， 遙感資源應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域完全可以越過(guò)外業(yè)控制工序 ，極大地減少測(cè)繪工作的勞動(dòng)