測繪科普知識

目錄TOC\o"1-5"\h\z一、測繪基準體系2國家GPS控制網(wǎng)2重力基本網(wǎng)3高程控制網(wǎng)3平面控制網(wǎng)3二、大地測量3如何證明地極在移動3地球重力場模型及其作用3我國重力基本網(wǎng)的建立情況4我國使用的橢球4大地測量學4大地水準面與地球形狀5三角測量與空間三角測量6探險隊員迷路，利用GPS接收機脫險6洲際導彈發(fā)射和大地測量的關(guān)系7經(jīng)緯度的測定7什么是RTK技術(shù)8rtk技術(shù)如何應用8國家高程系統(tǒng)9三、攝影測量與遙感9如何恢復或確定航攝像片與地面之間的幾何關(guān)系9航空攝影是被動式遙感10不同航攝像片上有相同影像的奧秘10遙感所感知的物質(zhì)11遙感技術(shù)11航天遙感與航空遙感的區(qū)別11有影像方式遙感與無影像方式遙感12彩色像片的獲得12人造立體13四、數(shù)字中國13地理空間數(shù)據(jù)綜合13數(shù)字正射影像（DOM）13數(shù)字高程模型（DEM）13數(shù)字線劃地圖（DLG）13數(shù)字柵格地圖（DRG）14核心地形要素數(shù)據(jù)14地籍數(shù)據(jù)14元數(shù)據(jù)14空間數(shù)據(jù)索引14五、地理信息系統(tǒng)14什么是地理信息系統(tǒng)14地理信息系統(tǒng)的基本功能14GIS的分類15空間數(shù)據(jù)的基本特征15?、測繪基準體系國家GPS控制網(wǎng)“2000國家大地控制網(wǎng)”由國家測繪局布設(shè)的高精度GPSA、B級網(wǎng)，總參測繪局布設(shè)的GPS一、二級網(wǎng)，中國地震局、總參測繪局、中國科學院、國家測繪局共建的中國地殼運動觀測網(wǎng)組成。該控制網(wǎng)整合了上述三個大型的、有重要影響力的GPS觀測網(wǎng)的成果，共2609個點。通過聯(lián)合處理將其歸于一個坐標參考框架，形成了緊密的聯(lián)系體系，可滿足現(xiàn)代測量技術(shù)對地心坐標的需求，同時為建立我國新一代的地心坐標系統(tǒng)打下了堅實的基礎(chǔ)。重力基本網(wǎng)國家重力基本網(wǎng)是確定我國重力加速度數(shù)值的坐標體系。重力成果在研究地球形狀、精確處理大地測量觀測數(shù)據(jù)、發(fā)展空間技術(shù)、地球物理、地質(zhì)勘探、地震、天文、計量和高能物理等方面有著廣泛的應用。目前提供使用的2000國家重力基本網(wǎng)包括21個重力基準點和126個重力基本點。高程控制網(wǎng)國家高程控制網(wǎng)是確定地貌地物海拔高程的坐標系統(tǒng)，按控制等級和施測精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的1985國家高程系統(tǒng)共有水準點成果114041個，水準路線長度為416619.1公里。平面控制網(wǎng)國家平面控制網(wǎng)是確定地貌地物平面位置的坐標體系，按控制等級和施測精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的國家平面控制網(wǎng)含三角點、導線點共154348個，構(gòu)成1954北京坐標系統(tǒng)、1980西安坐標系兩套系統(tǒng)。I三」1==|如何證明地極在移動如果地極在移動，那么經(jīng)度相同的兩地，其緯度變化的大小和符號應相同；而經(jīng)度相差180°的兩地，其緯度變化的大小應相同而符號則相反。為了用實測數(shù)據(jù)來說明地極移動的存在，國際弧度測量委員會于1891?1892年組織了觀測隊在歐洲的柏林、布拉格和太平洋中的檀香山等地進行緯度變化的觀測。結(jié)果表明，在相距不遠的柏林和布拉格兩地的緯度變化，符號相同，大小也幾乎一致。距柏林經(jīng)度相差180o的檀香山的緯度變化則與前兩地的大小相同而符號相反。由此證明，緯度變化確是由地極移動引起的。地極在地球表面移動的軌跡近似圓形，約14個月移動一周；地極在地面上移動的范圍大約為24平方米左右。地球重力場模型及其作用地球重力場在地球物理學、海洋學和空間技術(shù)中占有特別重要的地位。它直接反映地球內(nèi)部的密度分布。從地幔產(chǎn)生的長波信號，到大陸巖石圈和海底地殼的局部特征等，都反映在地球重力場中。用一組重力位系數(shù)來表示相應的地球重力場，稱為地球重力場模型。它的作用可簡單歸納為以下幾點：（1）衛(wèi)星大地測量定位的精度取決于衛(wèi)星定軌的精度，而全球重力場模型是精密定軌的基礎(chǔ)。（2）通過地球重力場模型及對地球外部重力場的分析，可為地球物理學和地質(zhì)學提供地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的信息。（3）地球重力場模型可精確確定地球的扁率。（4）各國的區(qū)域性坐標系與全球坐標系的精確轉(zhuǎn)換，需要區(qū)域性大地水準面資料，而大地水準面屬地球重力場的一個等位面。（5）大地測量觀測是在地球重力場內(nèi)進行的，數(shù)據(jù)的處理和歸算要知道地球重力場。（6）人造衛(wèi)星、洲際導彈軌道的攝動與地球外部重力場密切相關(guān)。（7）重力勘探是重力學原理在勘探地下資源方面的應用，根據(jù)局部重力場變化規(guī)律可以反推礦藏位置和范圍。我國重力基本網(wǎng)的建立情況為了在一個國家或地區(qū)內(nèi)進行重力測量，以獲取詳細的地球重力場數(shù)據(jù)，必須建立國家重力控制網(wǎng)。重力控制網(wǎng)一般也采取逐級控制的原則，由基本重力點、一等重力點和二等重力點組成。網(wǎng)的基準是通過與國際重力系統(tǒng)聯(lián)測，或與一個進行過精密絕對重力測量的點聯(lián)測來確定。1957年我國在全國范圍內(nèi)建立了第一個國家重力控制網(wǎng)，由21個基本點和82個一等點組成，稱為1957年重力基本網(wǎng)。該網(wǎng)與前蘇聯(lián)的三個重力基本點連測，屬波茨坦重力系統(tǒng)，后來發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)有+14毫伽的常差。1983年后進行新的建網(wǎng)工作，基本網(wǎng)包括6個基準點、46個基本點和5個引點，共計57個基本重力點。網(wǎng)中北京、上海等點與東京、京都、巴黎、香港等重力點聯(lián)測，屬1971年國際重力基準網(wǎng)即igsn-71系統(tǒng)。1987年起我國正式以該網(wǎng)的57個重力點作為重力起算點，稱為1985國家重力基本網(wǎng)。我國使用的橢球我國先后使用過兩個參考橢球。1954年北京坐標系采用的是原蘇聯(lián)克拉索夫斯基橢球，其長半徑a=6378245米，短半徑b=6356863米，扁率f=（a-b）/a=1:298.3。1980年西安坐標系采用的是1975年國際大地測量學與地球物理學聯(lián)合會第十六屆大會上的推薦值，=6378140米，b=6356755米，f=1:298.257。大地測量學簡單地說，傳統(tǒng)的大地測量學是研究和測定地面點的幾何位置，在廣大地面上建立國家大地控制網(wǎng)，以及研究和測定地球形狀、大小和地球重力場的理論、技術(shù)與方法的學科?，F(xiàn)代大地測量學科的形成始于公元17世紀初，它是古老的測繪學的一個分支學科。為了測定人類賴以生存的地球形狀和大小，為了進行大范圍測繪地形圖的控制，在測繪史上，科學家們曾多次進行子午線弧度測量與經(jīng)緯度測量，并研究和探討其有關(guān)理論、技術(shù)和方法，以較好地解決這兩個問題。但是地球的自然表面是個高低起伏很不規(guī)則的表面，從整體上怎么來概括并找到一個合理的規(guī)則曲面來代表地球表面，以便對其進行更深入地研究和更精確地計算呢？這是大地測量學科本身初期發(fā)展的需要，也是其他地學發(fā)展的需要。因此，科學家們設(shè)想將一個靜止平衡的海水面延伸至大陸內(nèi)部構(gòu)成的全球閉合曲面來表示地球。這個曲面就稱之為大地水準面，它是地球的物理表面。由于地球表面以下內(nèi)部質(zhì)量分布的不均勻性,使得大地水準面也是一個不像圓球那樣平滑的規(guī)則閉合曲面，雖然它很有用處，但無法在其面上進行長距離、大面積及其它復雜的大地測量計算，以滿足有關(guān)科學研究和技術(shù)發(fā)展的需要。為了計算方便，大地測量學家經(jīng)過研究和計算，還是決定選取與大地水準面形狀非常接近、密合的地球橢球作為地球的數(shù)學表面。這樣，測定地球的形狀就指大地水準面的形狀;測定地球的大小就指地球橢球的大小;測定地面點的幾何位置就是以橢球為參考的地面點位置和以大地水準面（即平均海水面）為基準的高程;研究地球重力場是測定地面點的重力值，用來探討地面重力作用的空間，也是求定地球形狀的方法之一。這是大地測量學科形成的初期階段。到了20世紀50年代以后，由于現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展,促進了現(xiàn)代測繪科學技術(shù)的進步，電磁波測距、聲納、衛(wèi)星大地測量、電子計算機和甚長基線干涉測量等新技術(shù)相繼出現(xiàn)，特別是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（gps）的發(fā)展和廣泛應用，使得大地測量學科的研究和應用范圍發(fā)生了革命性的變化。它超越了過去傳統(tǒng)的局限性，由區(qū)域性大地測量發(fā)展為全球性大地測量；由研究地球表面發(fā)展為涉及地球內(nèi)部；由靜態(tài)大地測量發(fā)展為動態(tài)大地測量；由測地球發(fā)展為可以測月球和太陽系各行星，并有能力對整個地學領(lǐng)域及航天等有關(guān)空間技術(shù)作出重要貢獻。因此，大地測量學既是一門很現(xiàn)實，又是一門不斷發(fā)展富有生機的學問。大地水準面與地球形狀前面已經(jīng)說過，地球自然表面是極不規(guī)則的，有高山、深谷、江河湖海，不能用簡單的數(shù)學關(guān)系來表達。因此，19世紀20年代前人們以橢球面作為地球模型。隨著大地測量精度要求的提高，認識到橢球面是個純數(shù)學表面，用來進行推算點位是非常方便的，但它與測量儀器觀測數(shù)據(jù)很難聯(lián)系。由于地殼質(zhì)量分布不均衡，用經(jīng)緯儀或水準儀在實地找不到與橢球面相垂直的法線，德國的大地測量學家利斯廷于1873年創(chuàng)立了大地水準面概念，定義是：假設(shè)海水面處于靜止平衡狀態(tài)下，將其延伸到大陸下面，構(gòu)成一個遍及全球的閉會曲面，這個曲面就是大地水準面。如下圖所示。大地測量學中所研究的地球形狀就是大地水準面的形狀。理由是：大地水準面與占地球面積71%的平均海水面重合，與地球自然表面非常接近；大地水準面具有水準面特性，處處與鉛垂線正交，而測量儀器是用水準器整平，用垂球?qū)χ械模?，大地水準面是測量作業(yè)的基準面；海水面是實際存在的，與世界上沿海國家都發(fā)生聯(lián)系，通過驗潮取平均值就可獲得平均海水面的位置。三角測量與空間三角測量三角測量是建立平面控制網(wǎng)的主要方法。1615年由荷蘭學者斯涅耳創(chuàng)立，并始用于子午線弧度測量，取得了令人滿意的結(jié)果。隨著測量儀器的不斷進步和計算技術(shù)的不斷提高，這種作業(yè)方法沿用至今并得到發(fā)展。它的基本原理如圖一所示。在地面選定一系列的點（稱三角點，見圖一中的a、b、c、……），按三角形連接成網(wǎng)。觀測三角形網(wǎng)中的所有角度Z1.Z2.Z3……。若a、b為已知點（其坐標可用天文測量確定），則ab邊的長度和方位角也為已知值。按三角形正弦公式，由ab邊可以推算出ac、bc邊長，進而求得網(wǎng)中所有邊長。根據(jù)已知邊的方位角和網(wǎng)中各角可以推算網(wǎng)中各邊的方位角。再根據(jù)已知點坐標及各邊的方位角和邊長，就能逐次求得其它各點的坐標。隨著空間技術(shù)的發(fā)展，人造地球衛(wèi)星上天，空間三角測量也迅速發(fā)展起來了?？臻g三角測量的基本原理與地面三角測量不同之處僅在于:空間三角測量的角度是由衛(wèi)星根據(jù)每一個標定并放有接收衛(wèi)星信號設(shè)備的地面點來測定的，而且這種觀測是嚴格按一定時間間隔進行的。此外，在同一時間內(nèi)還根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的信號測定地面各點至衛(wèi)星的距離。這樣，有了測得的角度和距離值便可求出地面各點的坐標。如圖二所示。據(jù)此，采用專門的大地測量衛(wèi)星和儀器可測定地球表面上任何地點的坐標及跨越海洋各點之間的距離。從而也就可以更精確地求定地球形狀和大小，并滿足社會各方面的需要。探險隊員迷路，利用GPS接收機脫險洲際導彈發(fā)射和大地測量的關(guān)系洲際導彈是一種無人駕駛的飛行器。它裝有火箭發(fā)動機、和控制系統(tǒng)，其作用是把彈頭沿一定的彈道送至目標區(qū)。當發(fā)射點和被打擊目標一經(jīng)確定，它的飛行軌道就能計算出來，并在導彈發(fā)射前由導彈控制系統(tǒng)予以認定。它與大地測量關(guān)系主要有三個方面：需要大地測量精確地測定發(fā)射點的坐標和基準方位角。根據(jù)發(fā)射點坐標和偵察判定的目標點坐標便可計算導彈的射程和方位；基準方位用是為導彈定向用的。需要大地測量提供全球和區(qū)域重力場模型。洲際導彈始終是在地球重力場中飛行的，時刻受到地球重力場的巨大作用，正確表示地球重力場的長波全球特性和建立發(fā)射區(qū)的詳細重力場模型，是提咼武器精度的關(guān)鍵。需要統(tǒng)一坐標系和進行大地位置計算。洲際導彈射程達1萬公里，當測定了發(fā)射點坐標及獲取了目標點坐標后，首先要將兩點坐標歸算到同一坐標系中，然后在橢球面上進行大地邊長和大地方位角的解算。經(jīng)緯度的測定大家知道，在東西兩地，東面的日出時間要比西面的早，這是由于兩地經(jīng)度不同的原因。兩地的經(jīng)度之差，就是同一瞬間兩地的同一類時間之差。測定經(jīng)度，就是要測定在同一瞬間，測站的地方時與格林尼治天文臺同類時之差。測定兩地同一瞬間的時刻之差的方法不同，測定經(jīng)度就有各種不同的方法?，F(xiàn)在各國廣泛采用的是無線電法。無線電法是利用收錄無線電時號的方法來得到兩地同一瞬間的時刻。再用天文方法測定兩地的表差，從而算出兩地正確的時刻。最后按公式求出測站經(jīng)度。在同一天的中午，我國越靠南的地方太陽的高度越高，即距天頂距離越小，越靠北的地方，太陽高度越低，距天頂距離越大。南北兩地太陽高度之差，或太陽至天頂距離之差，即為兩地緯度之差。測定緯度的方法很多，常用的方法為恒星天頂距法。此方法為觀測恒星天頂距來定緯度。它又分為單高法、雙星等高法和多星等高法等。單高法：只測一顆恒星的天頂距，在知道表差的情況下，就可求得緯度。觀測北極星的高度測定緯度是多年來最常見的簡便方法，如左圖所示。南北星中天高差法：在子午圈上(南北的大圈上)測出南星和北星的高度(或天頂距)之差，即可求出緯度。多星等高法可同時測定經(jīng)、緯度。在測站觀測某幾顆恒星經(jīng)過某一天頂距的等高圈的時間，代入天文公式中可同時解算出測站的經(jīng)度和緯度。什么是RTK技術(shù)常規(guī)的gps測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而rtk是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分(real-timekinematic)方法，是gps應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。高精度的gps測量必須采用載波相位觀測值，rtk定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。在rtk作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集gps觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。rtk技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，rtk定位時要求基準站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)(偽距觀測值，相位觀測值)及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站接收機，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實現(xiàn)。rtk技術(shù)如何應用各種控制測量傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導線網(wǎng)方法來施測，不僅費工費時，要求點間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知精度如何，采用常規(guī)的gps靜態(tài)測量、快速靜態(tài)、偽動態(tài)方法，在外業(yè)測設(shè)過程中不能實時知道定位精度，如果測設(shè)完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求，還必須返測，而采用rtk來進行控制測量，能夠?qū)崟r知道定位精度，如果點位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。如果把rtk用于公路控制測量、電子線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量，則不僅可以大大減少人力強度、節(jié)省費用，而且大大提高工作效率，測一個控制點在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。地形測圖過去測地形圖時一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點，然后在圖根控制點上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖，現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手簿配合地物編碼，利用大比例尺測圖軟件來進行測圖，甚至于發(fā)展到最近的外業(yè)電子平板測圖等等，都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點，這些碎部點都與測站通視，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼圖時一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測，現(xiàn)在采用rtk時，僅需一人背著儀器在要測的地形地貌碎部點呆上一二秒種，并同時輸入特征編碼，通過手簿可以實時知道點位精度，把一個區(qū)域測完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖，這樣用rtk僅需一人操作，不要求點間通視，大大提高了工作效率，采用rtk配合電子手簿可以測設(shè)各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設(shè)，公路管線地形圖的測設(shè)，配合測深儀可以用于測水庫地形圖，航海海洋測圖等等。放樣程放樣是測量一個應用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把人為設(shè)計好的點位在實地給標定出來，過去采用常規(guī)的放樣方法很多，如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個設(shè)計點位時，往往需要來回移動目標，而且要2-3人操作，同時在放樣過程中還要求點間通視情況良好，在生產(chǎn)應用上效率不是很高，有時放樣中遇到困難的情況會借助于很多方法才能放樣，如果采用rtk技術(shù)放樣時，僅需把設(shè)計好的點位坐標輸入到電子手簿中，背著gps接收機，它會提醒你走到要放樣點的位置，既迅速又方便,由于gps是通過坐標來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業(yè)放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。國家高程系統(tǒng)黃海高程系統(tǒng)和國家85高程基準：我國于1956年規(guī)定以黃海（青島）的多年平均海平面作為統(tǒng)一基面，叫〃〃1956年黃海高程系統(tǒng)〃〃，為中國第一個國家高程系統(tǒng)，從而結(jié)束了過去高程系統(tǒng)繁雜的局面。但由于計算這個基面所依據(jù)的青島驗潮站的資料系列（1950年?1956年）較短等原因，中國測繪主管部門決定重新計算黃海平均海面，以青島驗潮站1952年?1979年的潮汐觀測資料為計算依據(jù)，叫〃〃1985國家高程基準〃〃，并用精密水準測量位于青島的中華人民共和國水準原點，得出1985年國家高程基準高程和1956年黃海高程的關(guān)系為：1985年國家高程基準高程=1956年黃海高程-0.029m。1985年國家高程基準已于1987年5月開始啟用，1956年黃海高程系同時廢止。1956黃海高程水準原點的高程是72.289米。1985國家高程系統(tǒng)的水準原點的高程是72.260米。習慣說法是〃〃新的比舊的低0.029m""，黃海平均海平面是〃〃新的比舊的高〃〃。三、攝影測量與遙感如何恢復或確定航攝像片與地面之間的幾何關(guān)系航空攝影瞬間，由于飛行姿態(tài)不同，每張像片與地面之間的幾何關(guān)系也是不同的。利用航空像片測制一定比例尺的地圖，首先要恢復這種幾何關(guān)系。對于單張像片來說，像點的空間位置和它相應的地面點的關(guān)系可以用一些特定的參數(shù)建立起來，確定這些參數(shù)就能恢復相互的幾何關(guān)系，這些參數(shù)稱為像片的方位元素。其中，確定攝影物鏡（后節(jié)點）與像片關(guān)系位置的參數(shù)稱為內(nèi)方位元素，恢復內(nèi)方位元素的目的在于恢復攝影光束；確定攝影中心與地面相互關(guān)系的參數(shù)稱為外方位元素，外方位元素有六個：其中三個是攝影中心在地面輔助坐標系中的坐標，是直線元素；另外三個是航攝像片（或攝像光束）在地面輔助坐標系中的姿態(tài)，是角元素。確定外方位元素的目的在于恢復攝影像片與地面的幾何關(guān)系。當這些元素都恢復后，航攝像片與地面之間的固定的幾何關(guān)系也就恢復了。對于由多張像片構(gòu)成的立體模型來說，恢復或確定其與地面的幾何關(guān)系，一般分為兩步：相對定向和絕對定向。相對定向是在儀器上恢復攝影瞬間構(gòu)成像對的像片間的相對位置關(guān)系,即恢復兩個攝影光束的相對位置，使同名投影光線成對相交。相對定向后，就能夠觀察到立體了。兩張像片構(gòu)成的單獨像對，只要轉(zhuǎn)動左右兩個光束，就能完成相對定向；連續(xù)立體模型的相對走向則要保持左光束不動，依次旋轉(zhuǎn)右光束即可。相對定向后，就建立了自由比例尺的、方位任意的立體模型。但是，我們建立立體模型的目的是為了測繪與實地相似的地圖，這就要求把模型按著確定的比例尺和實際方位放置到大地坐標系當中，這個過程就是絕對定向。經(jīng)過相對定向和絕對定向后，就可以在立體模型上測繪等高線了。航空攝影是被動式遙感秋高氣爽，晴空萬里。一架銀白色的航攝飛機在西安上空勻速地飛掠，多光譜航空攝影機的快門有規(guī)律地開啟和關(guān)閉。航攝結(jié)束后，經(jīng)過對膠片的沖洗、拷貝，就可以得到西安地區(qū)的航空像片了。這時，人們在立體像對上就可以俯視西安全貌：繁華的街區(qū)、寬敞的馬路、雄偉的古城墻、巍峨的大雁塔??通常把上面這種遙感方式稱為被動式遙感。因為，航攝飛機上的多光譜攝影機是被動地接受地面物體的反射光，而地面物體的反射光譜特性取決于光源（太陽）和大氣條件等，所以航空攝影受到日光、時間、天候等多種因素限制，其被動性可見一斑。屬于光學攝影的航空攝影只“敏感”電磁波的可見光波段?？梢姽馐侨搜勰軌蚩吹降墓猓沙?、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光組成，是一個很窄的波段。與光學攝影機相類似，紅外傳感器也是被動地接受電磁波。紅外傳感器“感知”紅外波段，這一波段介于0.76微米?l毫米之間，分為近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四個區(qū)域。我們知道，自然界的任何物體不僅反射太陽輻射出來的紅外線，而且當其處于絕對溫度零度（一2731）以上時，還自動向外發(fā)射紅外線，這種發(fā)射能力一般由物體的溫度決定。所以紅外傳感器是全天候的遙感設(shè)備?？傊?，利用多光譜攝影機或多光譜掃描儀這類傳感器直接接收地面物體反射或輻射波來探測物體的遙感方式稱為被動式遙感。被動式遙感器主要工作在紫外、可見光、紅外、微波等波段。其主要遙感器有攝影機、掃描儀、分光計、輻射計、電視系統(tǒng)等。目前在航空遙感中大多使用被動式遙感器。不同航攝像片上有相同影像的奧秘測量員在作業(yè)時會發(fā)現(xiàn)相鄰像片上有部分影像是相同的景物的影像。這是不是沒有必要的重復勞動呢？不是。這是怎樣造成的呢？是航空攝影時進行重疊攝影所致。相鄰航線之間的重疊攝影稱為旁向重疊;同一航線相鄰像片之間的重疊攝影稱為航向重疊。航向或旁向重疊度，分別表示像片航向或旁向影像重疊邊長與像幅的長或?qū)捴龋⒁园俜謹?shù)表示。航向重疊度應不小于53%（如圖所示），旁向重疊度應不小于15%。如果重疊度不夠，就會出現(xiàn)航攝漏洞，應該及時補攝。為什么航向或旁向要有一定的重疊度呢？因為航測的目的是為了制作地圖，航空攝影測量立體測圖需要建立立體像對，而立體像對是由有一定的重疊度的相鄰像片構(gòu)成的。也就是說，根據(jù)形成生理視差的原理，人造立體觀察的必要條件之一，是必須觀察兩個攝影站對同一景物攝取的像對，并且每只眼必須各觀察像對中的一張像片，以期使同名像點成對相交。這是航向重疊的原因。我們知道，測制一幅地圖需要若干條航線的航攝資料，相鄰航線的像片只有一定程度的重疊，才便于比較準確地進行航線間的拼接。遙感所感知的物質(zhì)某小報曾登出消息：一個有特異功能的“大師”，可以對在千里之外的病人治病。病人可以感應“大師”發(fā)出的“氣”?！皻狻笔鞘裁矗空l也說不清，總之是玄而又玄的東西。而在距地面幾十公里、幾百公里的飛機、衛(wèi)星上進行遙感，所感知的“物質(zhì)”卻是實實在在的。有人說，高山大川，浩瀚海洋，綠色植被，萬里長城，金字塔?是遙感所感知的“物質(zhì)”。這話看起來并沒有錯，不過，從科學意義上說，遙感所感知的是這些具體的“物質(zhì)”所反射或輻射的電磁波。電磁波雖然我們看不到，摸不到，但它卻是物質(zhì)存在的一種形式。電磁波是在空間傳播的交變電磁場。這些電場和磁場以光速近直線地波動式傳播。無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Y射線都是電磁波，不過它們產(chǎn)生的方式不同，波長也不相同。電磁波有輻射、反射、折射、散射等特性。根據(jù)電磁波波長（或頻率）的大小，人們排列出電磁波譜（見左圖）。遙感一般使用紫外線、可見光、紅外線、微波等波段。遙感技術(shù)遙感技術(shù)是從地面到空間各種對地球、天體觀測的綜合性技術(shù)系統(tǒng)的總稱。由遙感平臺、遙感儀器以及信息接受、處理與分析應用等分系統(tǒng)組成。遙感技術(shù)是正在飛速發(fā)展的高新技術(shù)，它已經(jīng)形成的信息網(wǎng)絡(luò)，正時時刻刻、源源不斷地向人們提供大量的科學數(shù)據(jù)和動態(tài)信息。遙感平臺是遙感過程中乘載遙感器的運載工具，它如同在地面攝影時安放照像機的三腳架，是在空中或空間安放遙感器的裝置。主要的遙感平臺有高空氣球、飛機、火箭、人造衛(wèi)星、載人宇宙飛船等。遙感器是遠距離感測地物環(huán)境輻射或反射電磁波的儀器。目前使用的有20多種，除可見光攝影機、紅外攝影機、紫外攝影機外，還有紅外掃描儀、多光譜掃描儀、微波輻射和散射計、側(cè)視雷達、專題成像儀、成像光譜儀等，遙感器正在向多光譜、多極化、微型化和高分辨率的方向發(fā)展。遙感器接受到的數(shù)字和圖像信息，通常采用三種記錄方式：膠片、圖像和數(shù)字磁帶。其信息通過校正、變換、分解、組合等光學處理或圖像數(shù)字處理過程，提供給用戶分析、判讀，或在地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)的支持下，制成專題地圖或統(tǒng)計圖表，為資源勘察、環(huán)境監(jiān)測、國土測繪、軍事偵察提供信息服務(wù)。我國已成功發(fā)射并回收了10多顆遙感衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星，獲得了全色像片和紅外彩色圖像，并建立了衛(wèi)星遙感地面站和衛(wèi)星氣象中心，開發(fā)了圖像處理系統(tǒng)和計算機輔助制圖系統(tǒng)。從“風云二號”氣象衛(wèi)星獲取的紅外云圖上，我們每天都可以從電視機上觀看到氣象形勢。航天遙感與航空遙感的區(qū)別航天遙感泛指利用各種空間飛行器為平臺的遙感技術(shù)系統(tǒng)。它以地球人造衛(wèi)星為主體，包括載人飛船、航天飛機和空間站，有時也把各種行星探測器包括在內(nèi)。在航天遙感平臺上采集信息的方式有四種：一是宇航員操作，如在“阿波羅”飛船上宇航員利用組合像機拍攝地球照片：二是衛(wèi)星艙體回收，如中國的科學實驗衛(wèi)星回收的衛(wèi)星像片；三是通過掃描將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼，傳輸?shù)降孛娼邮照?；四是衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集地球或其它行星、衛(wèi)星上定位觀測站發(fā)送的探測信號，中繼傳輸?shù)降孛娼邮苷?。航空遙感泛指從飛機、氣球、飛艇等空中平臺對地面感測的遙感技術(shù)系統(tǒng)。按飛行高度，分為低空（600?3000米）、中空（3000?10000米）、高空（10000米以上）三級，此外還有超高空（u—2偵察機）和超低空的航空遙感。由此可見，航天遙感和航空遙感的區(qū)別主要是：一是使用的遙感平臺不同，航天遙感使用的是空間飛行器，航空遙感使用的是空中飛行器，這是最主要的區(qū)別；二是遙感的高度不同，航天遙感使用的極地軌道衛(wèi)星的高度一般約1000公里,靜止氣象衛(wèi)星軌道的高度約3600公里，而航空遙感使用的飛行器的飛行高度只有幾百米、幾公里、幾十公里。俗話說，登高才能望遠。航天遙感與航空遙感相比，感測的地域顯然要大得多，美國“陸地衛(wèi)星”的一幅多光譜圖像覆蓋地面的面積達34000平方公里，相當于臺灣島的面積，而赤道上空的氣象衛(wèi)星可以覆蓋南北緯40°以內(nèi)、東西經(jīng)相距70°左右的區(qū)域。因此，航天遙感能夠以空前廣闊的視野時刻監(jiān)測著地球。有影像方式遙感與無影像方式遙感有影像方式遙感與無影像方式遙感是兩種不同的遙感方式。有影像方式遙感是指能夠獲得圖像信息方式的遙感。根據(jù)其成像原理，可分為攝影方式遙感和非攝影方式遙感。一般說，攝影方式遙感是指用光學原理攝影成像的方法獲得的圖像信息的遙感，如使用多光譜攝影機進行的航空和航天遙感。非攝影方式遙感是指用光電轉(zhuǎn)換原理掃描成像方法獲得的圖像信息的遙感，如使用紅外掃描儀、多光譜掃描儀、側(cè)視雷達等進行的航空和航天遙感。無影像方式遙感是指只能獲得數(shù)據(jù)和曲線記錄的遙感，如使用紅外輻射溫度計、微波輻射計、激光測高儀等進行的航空和航天遙感。顯然，兩種遙感方式所獲得的信息的根本區(qū)別在于是否為圖像信息。凡所獲信息是圖像的，就是有影像遙感；否則，就是無影像方式遙感。彩色像片的獲得假日我們?nèi)ソ加?，在照像機里裝上彩色膠卷，就可以拍攝美麗的風景了，然后經(jīng)過沖洗、印制，就能獲得一張張色彩豐富的像片。遙感獲得彩色像片與平常的照像沒有大的區(qū)別。首先，傳感器要把信息記錄在彩色膠片上。彩色膠片有三層組成，每層感應可見光的不同波段。最上層是感藍光層，中層是感綠光層，下層是感紅光層（如下圖）。上層和中層之間是黃色濾光層。膠卷各層均涂布有感光能力的溴化銀和相應顏料的乳劑膜。為什么膠片這樣涂布呢？我們知道，紅、綠、藍是三原色，三色加在一起可得到白光，三色均被吸收則為黑色，三色不同搭配可得到赤橙黃綠青藍紫七種顏色。當光線照射膠片時，感藍色層感應藍光，黃色濾光層將藍光阻擋（因為感綠層和感紅層都等感藍光），紅綠光透過黃色濾光層分別被感紅光層、感綠光層感應。膠片感光后，即可進行顯影。顯影時，黃濾光層被漂白，各感光層生成它的補色。于是，上層給出黃色像，中層給出品紅色像，下層給出青色像，并在它們的疊積之下，構(gòu)成了天然的多彩影像。利用這樣的膠片就可以印制出彩色的像片了。人造立體在多倍儀、立體坐標量測儀、立體測圖儀這類模擬儀器上，通過建立立體像對，人們就可以進行立體觀察了。在測量員的視野里，會出現(xiàn)突兀的高山，蜿蜒的江河，廣闊的平原，浩瀚的沙漠??此時測量員也許會進入“會當凌絕頂，一覽眾山小”的意境。但是，測量員在飽眼福之余，也有少許遺憾——不過是在“假立體”上觀光。“假立體”即人造立體觀察，它相對于高低起伏的自然景觀而言。根據(jù)人們觀察物體時產(chǎn)生立體感覺的原理，在儀器上模擬航攝時的情形，從而建立立體像對，人們對立體像對的觀察稱為人造立體觀察。大家知道，照像機和人眼很相似，它們都能感受物體的反射光。不過，攝影時，景物是聚焦在膠片上；眼睛觀察時，景物是聚焦在視網(wǎng)膜上。假定我們采取逆向思維的方法，用眼球代替航空攝影時的攝影機的鏡箱，如下圖所示，以雙眼代替攝站S1、s2,左右兩眼分別觀察已經(jīng)攝取的左右像片pl、p2,當像點視線構(gòu)成的光束與攝影時光束相應，并方位一致時，視網(wǎng)膜上便形成生理誤差，于是可以獲得與觀察實物相似的立體感覺。這說明，觀察實物和觀察立體像對，在視網(wǎng)膜上所形成的生理視差，取得了等效的結(jié)果。根據(jù)這種聯(lián)系，人們創(chuàng)造了人造立體觀察，從而擴大了攝影測量的應用范圍，開辟了航測內(nèi)業(yè)的新天地。人造立體觀察至少應該滿足以下條件：觀察的必須是兩個攝影站對同一景物攝取的像對；每只眼必須各觀察像對中的一張像片；安放像片應該盡量使左右像片相應點的連線與眼基線平行，并使兩條同名像點的視線與眼基線在一個平面內(nèi)。掌握了人造立體觀察的要領(lǐng)，有經(jīng)驗的測量員不必利用儀器，就可以直接用兩張可以構(gòu)成立體像對的像片進行立體觀察。地理空間數(shù)據(jù)綜合數(shù)據(jù)綜合包括圖形數(shù)據(jù)的綜合和專題數(shù)據(jù)的綜合。圖形信息的綜合是指地物輪廓形狀的化簡各要素的選取、圖形的合并、圖形等級變換、重要圖形的夸大、要素相互間關(guān)系的處理等；專題數(shù)據(jù)的綜合是指專題數(shù)量的選取、形狀的化簡、現(xiàn)象質(zhì)量特征與數(shù)據(jù)特征的綜合。數(shù)字正射影像（DOM）數(shù)字正射影像是利用數(shù)字高程模型對掃描處理的數(shù)字化的航空像片/遙感影像（單色/彩色），經(jīng)逐個象元進行投影差改正，再按影像鑲嵌，根據(jù)圖幅范圍剪裁生成的影像數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)字高程模型是