摄影测量与遥感技术在现代科技影响下的发展前景

王岩威

（佳木斯市勘察测绘研究院，黑龙江 佳木斯 154000）

1 序言

二十世纪发展起来的摄影测量学，特别是航空、航天摄影测量是我国传统测绘重要组成部分，在大地、航测和制图三大组成部分中，航测是测制地形图的最基本手段。由于科学技术的飞速发展，特别是计算机的飞速发展，摄影测量正受到史无前例的影响，正在经历一场深刻的变革，本文主要介绍现代科技发展对摄影测量与遥感技术的影响，目前发展方向，以及发展中存在的问题。

2 计算机发展对摄影测量的影响

2.1 摄影测量的回顾

航空摄影测量是传统地形图测绘的基本手段，通过量测航空像片计算地面真实坐标。随着计算机的发展，其在摄影测量中的应用才逐步深入。摄影测量中的航片与地面关系公式是摄影测量中最基本的公式。该公式为：

式中a、b、c为方向余弦，与航向、旁向倾角和旋角、摄影机焦距、像点坐标、摄站投影中心坐标有关。

摄影测量中的其它许多公式可由此公式推导而成，因此该公式是摄影测量的基础，从该公式中可清楚看到计算关系的复杂性。在此介绍该公式的目的是为了说明解算该公式的方法确定了摄影测量发展的三个阶段，即模拟、解析和全数字测图。在计算机水平发展还不高时，测图无法用计算机来实现，只能用机械模拟的办法，例如多倍仪和各种精密全能测图仪，还有为了降低造价，利用简化公式设计的模拟仪器。这些仪器由于精度要求极高，因此制造困难，价格昂贵。这些仪器在测绘事业中起到了一定的历史作用。在60-70年代，由于容量和计算速度的限制，计算机仅用于摄影测量的加密。到80年代，计算机的发展，使得解析测图仪问世，将计算机用于测图领域，把原来模拟仪器的机械交会求解改用计算机计算，从而简化了仪器结构，降低仪器造价。测图过程与模拟仪器相仿。到90年代，计算机有了飞跃发展，特别是2000年以后，其计算速度和存储容量有了质的提高，使数字摄影测量成为现实。

2.2 计算机发展对摄影测量的影响

2.2.1 测量仪器的彻底改变

传统摄影测量仪器主要分二大类，一类用于测量像片的坐标，用于加密，提供测图时控制点坐标。第二类是用于测图，通常为机械模拟方式。如张祖勋院士研发的VirtuoZo,刘先林院士研发的Jx4等。而且这些软件都是以计算机作为运算、产品输出的平台。

2.2.2 产品形式的改变

由于计算机的发展，测绘生产的产品模式发生了根本变化，由过去的模拟表达方式改为全数字形式，即 4D产品 DLG、DEM、DRG、DOM。

而且随着网络的飞速发展，完整的4D产品检验合格后进入GIS数据库，使产品成为一个共享一切的可以使用的资源，从而达到资源最大化的利用目的。

2.2.3 理论、生产方法的改变

在过去，摄影测量主要着重模型的研究，目的是为了提高测量精度，而现在计算机的水平，对摄影测量计算而言，已根本解决，可以用最严密的公式计算，解算精度能得到完全保证。摄影测量几何模型已不再是研究的重点，而转向影像匹配与信息自动提取方面。影像匹配是数字摄影测量的核心，数字摄影测量的效能能否得到充分发挥在某种程度上取决于影像自动匹配的水平。影像匹配不仅在数字摄影测量中占有重要地位，同时也是计算机视觉目标自动识别的核心，为此影像匹配引起许多学者的关注。经过多年研究，结合计算机发展水平，影像匹配已从理论研究走向实际应用，这是摄影测量取得的重大进展。而且随着数字航拍相机的应用，航片的处理软件和编辑软件联机模块的开发，计算机能像工厂流水线作业一样，把数字产品源源不断的生产出来，其中也包括卫星像片的处理。如果在加上网络支持的话，那么就具备作业中即无单幅正射影像、也无核线影像，无需考虑立体模型和图幅，测图时即可接边，直接获得最终成果，同时彼此看到对方的成果，具备自动匹配无缝DSM，采集无缝正射影像，无缝测图等功能。改变传统的单兵作战模式，使作业方式网络化、集群化。调高作业速度和作业质量，节省作业过程中的人力、物力和财力的投入。

2.3 航天遥感的影响

为了应用需要，必须对航天遥感影像进行处理和分析，鉴于航天遥感影像具有数据量大、分析复杂等特点，因此对处理设备和方法提出了新的要求，对许多相关领域引起重要影响。例如存储设备，为了解决海量数据存储问题，美国NASA和 EROS中心研制了专用存储设施，存放5000盘磁带，用机械手自动取带和存带。

2.4 航天遥感的特点

2.4.1 航天遥感目前的应用方向

利用卫星遥感获取各种信息是目前最有效的方法。在实现数字地球的今天，卫星遥感更显示出它的重要性。数字地球可以看成是一个虚拟地球，把地球上的各种信息以数字形式表达，实现多分辨率、三维形式的地球的描述。要把整个地球上的信息数字化，进入计算机管理，其工作量极大，在开始阶段，可以从已成图的资料提取部分信息，但是从长远观点、从信息更新角度，卫星遥感是提供信息源的最有效手段和保证。

2.4.2 应用中应注意的问题

目前卫星遥感的主要应用是根据卫星影像来解释人们所需要的信息，应该属于二维处理的范围，尽管利用某些卫星遥感图像可以进行高程测量，但目前尚不是主流,根据卫星影像来解释出各种所需信息，主要根据影像的灰度、颜色、纹理、结构、形状等许多信息来确定，受周围环境、大气衰减等许多因素的影响，使得影像特征与地物间的关系极为复杂，同时由于分辨率的限制，有些地物难以区分，这对影像解释带来极大困难。不论采用何种方法，卫星影像解释必须与外业调查相结合，否则很难保证解释质量。航空摄影测量主要测量地球表面的几何形态，其精度主要取决于影像质量与测量仪器，人为因素影响相对较小。

2.4.3 计算机自动解释中存在的困难

利用计算机来进行分析光谱特征与地物的对应关系比较复杂，因此分类精度受到一定限制。当卫星影像分辨率较低时，基于统计理论的分类方法较有成效，随着分辨率的提高，统计分类方法将会失去其作用。要想提高计算机自动分类精度，要注意二个方面的问题，第一是二维特征的分析。第二是多因素的智能分析，鉴于卫星影像解释要依赖很多因素，在自动解释时，最好把这些影响因素都考虑进去，这样才能保证正确的自动识别。

3 现代科技发展在测绘变革中的作用

测绘技术由于现代科技的发展正在经历一场深刻的变革，从该变革中我们可清楚看到科学技术的发展对提高劳动生产率所起的作用。由于空间技术的发展，使得信息获取手段得到根本改变，由于计算机的发展，使得测绘生产工具发生彻底变革，生产工具的改进，使得传统的生产方式得到彻底的改变，由于测绘中引用了这些高科技，使得信息获取更为方便，生产速度加快，生产成本降低，劳动强度减轻。不仅如此，还为测绘产品的应用提供了广阔前景。由于测绘产品为数字形式，不仅使用方便，经过适当组合和处理，便可生成形式多样的产品或其它形式的副产品，例如，从DEM可以生成坡度图、坡向图、晕渲图，利用DEM和专题图可生成晕渲专题图。由于是数字形式，为综合分析提供了条件，为深层次的应用提供了可能。测绘技术虽然得到很大发展，但在发展进程中又面临着新的问题和困难，例如航天遥感的发展，可以大量获取各种信息，如何快速、高效处理这些数据，己摆在我们面前。目前计算机的水平，对于数值计算和文字处理己能满足，但是对于数字影像的信息提取和影像分析尚不能适应，期望新一代计算机的研制。我们相信，随着现代科技的发展，摄影测量与遥感技术将会提高到一个新的水平。

[1]王之卓.摄影测量原理（英文版）.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1990.

[2]李德仁等.地球空间信息学与数字地球.见：空间数据基础设施与数字地球论文集，1999.