摄影测量与遥感技术发展探讨

周从毅

（自然资源部第一地理信息信息制图院（陕西省第六测绘工程院），陕西 西安 710054）

当今社会已经步入全球化发展时代，地球科学研究方面更应当做到与时俱进，紧跟时代发展要求。维持在测量工作开展过程当中，必须要将摄影与遥感技术重要作用充分发挥出来，通过先进的传感器以及遥感平台，不断增强遥感数据获取能力，最大程度保证测量数据的精准性与可靠性，进而为相关工作开展提供精准详实的信息数据，提高各项工作效率及其质量，并为经济社会发展做出更大的贡献。基于此，下文主要对摄影测量与遥感技术发展情况进行分析探讨，以供参考[1-3]。

1 摄影测量与遥感技术概述

1.1 摄影测量

对于摄影测量而言，是通过光学摄影机以及胶片组合应用，来获得高精度的影像图片，并在对影像图片信息进行处理基础上，准确计算摄影测量对象的形状、大小空间位置信息。并对各种比例尺地形图进行绘制，构建地形数据库，通过丰富的数据库信息，为地理信息系统、土地信息系统以及各种工程建设应用提供详实的空间基础数据，进而有效推动各项工作的顺利开展。摄影测量技术具有的特点是，通过摄影图片进行量测与解译，不必与测量目标物体本身进行接触，所以受到的外部自然环境条件影响较小。所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富、形象直观，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；完成常规方法难以实现的测量工作，适用于大范围的地形测绘，成图快、效率高；产品像是多样化，可以生产纸质地形图、数字线画图、数字高程模型、数字正射影像等。另外，摄影测量技术随着近些年来的不断发展与完善，在很多非地形领域当中也发挥了相当大的作用，比如工业、建筑、生物、医学、考古等。

1.2 遥感

测绘遥感便是运用遥感技术基于计算机计算实现测绘目的，遥感技术是一种非接触远距离的测绘技术，通常是指利用传感器/遥感器来探测物体出现的电磁波辐射以及反射特性的技术手段。遥感利用遥感器这种电磁波敏感的先进仪器设备，在非接触目标物体以及远距离目标条件下，对目标地物进行探测，进而对目标物体辐射、反射以及散射的电磁波数据信息进行获取（如电磁波，磁场，电场，地震波等）。同时对所获的数据进行提取，判定以及加工处理，并达到分析应用的效果。随着近些年来科学技术高速发展，遥感技术也进入到一个快速发展阶段，能够对各种观测数据展开更加全面高效的探测，而且遥感图像无论是时间分辨率、光谱分辨率还是空间分辨率将会得到巨大提升。并且在应用领域方面，伴随空间技术的快速推进，特别是全球定位系统和地理信息系统的高速发展，彼此融合，应用范围将会得到进一步拓展。应用遥感信息是进行遥感测量的最终目的，应用遥感信息方面必须要对专业目标需求给予充分考虑，进而确保遥感信息的科学利用，才能达到更好的经济效益与社会效益，目前无论是农林业、还是水文、气象、海洋、地质以及环保、军事等诸多领域遥感技术应用越加普遍起来，定发挥了巨大的作用[4]。

1.3 摄影测量与遥感

摄影测量与遥感主要是在无人操作下进行成像或者运用传感器系统测量记录探测目标信息，并在分析研究这些数据信息基础上，对自然物体、自然地理环境以及地球等相关信息进行获取的重要技术手段（图1）。笼统来讲，摄影测量和遥感技术之间区别不是非常明显，而且很多时候都是联合应用。

图1 摄影测量中的信息获取图

21世纪之初美国便将生物技术、纳米技术以及地球空间信息技术作为最具发展潜力的重要技术手段，而地球空间技术是基于摄影测量与遥感技术为核心的，所以在现代社会发展进程当中摄影测量和遥感技术重要性更加凸显，发展前景广阔。

2 摄影测量与遥感的发展

通过对近些年来摄影测量以及遥感技术进行分析，这些技术手段已经运用到社会诸多领域当中，并在推动国民经济增长与发展进程当中发挥了无可替代的作用。这上世纪70年代之后，摄影测量技术在模拟摄影方面取得了巨大突破，逐步步入到数字摄影阶段，数字化发展程度日渐加深。

2.1 摄影测量和遥感技术对于测绘技术发展起到了很大的推动作用

20世纪70年代至今，国内的摄影测量技术不断发展壮大，从一开始的模拟摄影测量，转变为解析摄影测量，并在此基础上实现了数字化测量的转变，并快速发展，传统测绘技术手段也因此而解体，数字化测量技术成为现代先进的测绘技术手段。

首先通过分析数字影像类型，现如今，我国已经构建了数字正摄影（DOM）以及数字划线图（DLG）、数字高程模型（DEMl）、数字栅格图（DRG）等等，而且还有很多与此相关的土地利用数据库和地名数据库的，各种数据库以及模型，为人们生产生活当中测量应用奠定了良好的基础，并对测绘技术发展起到了很大的推动作用。

其次，而且国家通过摄影测量以及遥感技术应用，对很多比例尺地形图进行绘制。并在此基础上，构建了很多国家级别的地理信息基础数据库，各种级别的地理信息数据库逐步完善。不仅有大量的国家级基础地理信息数据库同时还有省市级的地理信息数据库。另外，我国通过中巴卫星数据和陆地卫星TM数据的应用，在上世纪80年代，90年代对我国的土地利用调查便以完成，构建了相应的业务运行系统，而且每年动态更新耕地数据，同时间隔五年全面更新土地利用数据。高分辨率遥感数据，在我国土地详查工作方面发挥了无可替代的作用。并运用彩色红外遥感数据来推动地质找矿工作，这些先进技术手段的应用，发现很多矿产资源，为我国经济社会建设和发展做出了巨大贡献。

2.2 摄影测量以及遥感技术，对于获取空间数据能力起到了巨大的促进作用

伴随近50年来的不断发展，在获取空间数据方面我国的技术能力逐渐增强，并研究出很多遥感数据处理平台，这些都具有自主知识产权，并以此为前提构建国产卫星遥感影像地面处理系统，同时实施遥感定量反演研究，目前我国你能独立自主的获取对地观测数据，并分析处理这些信息，构建了完善的分发服务体系。

3 摄影测量与遥感技术应用现状

目前在工程建设工作开展过程当中，初级阶段需要运用很多地形数据，只有保证数据准确性和全面性，才能满足工程设计与施工需要。但是传统的测量方法，很多都是原有地图数字化，实际采集数据效率不高，很难满足精度要求，而且存在明显的外界干扰，限制工程建设的顺利开展，而发挥摄影测量与遥感技术具有的优势，以上问题得到很好解决：通过航空相片以及卫星遥感图像，能够及时准确的对工程建设施工过程当中应用的大面积数据进行获取，而且这些技术优势非常突出：①不但具有很高的精度，而且具有非常大的信息量，有效提高了信息利用价值；②控制与减少户外作业的相关难度，减少人力、物力方面的投入；③可以短时间高效测量，并针对目标区域实时动态观测；④相较于传统技术手段，成本投入小、经济效益可观。所以目前在工程测量领域摄影测量与遥感技术得到了普及应用。特别是铁路工程建设过程当中的选线，监测区域环境动态改变，对工程地质图进行编制，勘测隧道等。

目前摄影测量和遥感技术在国家实施大型测绘项目工作当中也得到了很好的应用，而且应用比重还在不断提升。结合不同地物各波段电磁辐射不同，运用卫星遥感图像，便能有效体现区域当中各种地物范围，由此便可通过卫星遥感数据对土地利用的专题图进行制作，同时在农村集体土地确权登记工作当中，也可运用小型的无人机航空摄影技术来高效完成。在环境保护、气象还有农林业发展过程当中摄影测量和遥感技术都发挥着十分重要的作用。

过去传统的测量技术手段外业测量工作非常繁重，而摄影测量和遥感技术的应用使得外业测量繁重的工作量有效简化，通过室内便可完成测量，不仅提高了工作效率，还是工作难度大幅降低。尤其对于一些偏远地带，地形地貌特征非常复杂，气候条件恶劣，人烟稀少，传统测量方法无法开展。这便可以利用摄影测量技术与遥感技术快速获取测量信息数据，作用显著。然而适应测量技术自身也有一些缺陷存在。野外进行航空摄影测量过程当中，在天气条件方面有着较高的要求，必须要选择晴朗天气条件下，同时具有合适的阳光照射角度、微风等才可实施航空摄影测量。而且获取卫星遥感图像过程当中，也会由于雾霾或者较厚的云层影响数据获取。另外，在一些重特大自然灾害，突发事件发生时，传统的摄影测量和遥感技术手段，在对受灾区域数据集中采集方面依然存在很大不足，影响救灾工作的顺利实施。

近年来，我国对于摄影和遥感技术的发展重视程度越来越高，并在此方面投入大量的资金，给予优惠政策，推动摄影和遥感技术深入研究，涌现了很多新的技术手段。现如今，摄影测量技术逐步迈向数字摄影领域方面的发展。数字摄影测量。与传统适应测量相比，能够快速生成数字影像，不仅具有很高的分辨率，而且准确度较高。另外，LIDAR技术以及InSAR技术，还有小型的无人机遥感平台与高光谱、高分辨率的遥感卫星不断升空，再加上一些小型的商业卫星，进一步推动了遥感技术的应用和发展。

4 摄影测量与遥感技术应用

4.1 应对自然灾害中的应用

无人机遥感平台不仅体积小，而且灵活机动，便于携带，能够低空飞行，获取更高质量更高精度的影像数据，同时还具有高度重叠性的特征，后续处理越发可靠等各种优势，在一些自然灾害发生之后，能够迅速抵达人类无法进入的灾害中心开展测量，不仅提高了测量效率及其质量，还为准确救援赢得时间。

合成孔径雷达干涉技术是运用轨道重复形式，对相同地区，不同时间段SAR影像快速获取，并通过影像当中的复数数据相位值来对地表三维信息准确提取，同时运用空斩和卫星SAR传感器，基于侧视几何条件下，以干涉技术，对两幅SAR图像相位差进行求取，并对干涉图像进行获取，另外运用相位解缠，在干涉条纹内对地形高程数据进行获取。该项技术全片后与全天时的应用优势，所以运用微波波段电磁波能够对云雾进行穿透，在一些特殊地区应用较为适合。通过此项技术手段，能够科学构建较大规模数字高程模型，进而更加全面的监测地表形态，在对地面沉降、山体滑坡、火山，地震等诸多方面都有着巨大的应用优势。而过去应用的传统方式，航空立体像也能对检测区域高程信息进行获取，然而效率低，GPS只可以对单点变形数据进行获取，无法开展大面积监测工作，相比较来讲，InSAR技术应用能够针对大面积的区域进行信息获取，而且还能对地面微小型电准确获得，另外与LIDAR技术进行结合，通过对比分析相同区域个时间段数据信息，便能对平面与高层位移量准确获得，确保变形量高精度获取，进而对滑坡，泥石流发生情况进行提前判断，以便采取有效措施进行预防[5]。

4.2 在工程建设中的应用

目前应用的一些摄影测量技术，大都有着较为繁杂的工序，需要投入大量的内业工作量，在工程建设方面应用效果很不理想，而通过LIDAR技术应用便能使这些问题得到有效解决。

机载激光雷达技术（LIDAR），作为一种飞机上搭载的机载激光探测与测距系统，通过对地面物体三维坐标进行测量，便能对LIDAR数据影像准确生成。此项系统本身能够进行激光发射，对地面目标进行扫描，具有全天候、全天时对地面三维数据进行获取的现代化系统，激光脉冲信号通过发出之后，可以对部分植被进行穿透，并对非地面或者地面相关数据准确获取，进而达到准确测量覆盖植被地区地形数据，而且数据的获取精度很高效率很快，不但大大减少了生产作业周期，还大幅提高了测量效率，更新速度很快。如铁路建设过程当中，运用高精度、高密度LIDAR激光点云数据，便可迅速及时的实施1：2000数字地图、线路纵横断面、工点图内业测量等各方面工作。国外成运用此项技术手段，来改扩建电气化铁路工程，不仅大幅提高了工程建设效率还减少了经费投入。在实施水下地形测量工作当中，LIDAR系统应用也得到了很大发展。此项技术手段运用不同波长的两种激光束，开展水底测量能够对水的深度信息全面掌握，电影确保处于0.1m～0.5m绝对精度，发射激光脉冲信号能够穿透植被，所以在一些山区植被茂盛的地带，运用此项技术也发挥着十分重要的作用。

4.3 农林业中的应用

高分辨率的卫星遥感图像，不但能够对高级和分辨率的全色波段进行提供，还能把多谱数据提供出来，运用相应的数据融合手段，就能将更高的多光谱数据提供出来，能够为播种农作物面积大小提供详实准确的参考数据，还能监测农作物的生长，防治病虫害，预测农作物产量等。另外还可对森林火灾加强遥感监测，避免森林资源出现损失。

4.4 摄影测量与遥感在国家大型测绘中的应用

国家每年在测绘方面都会投入大量的资源与资金来开展国家大型测绘工作，进而更加深入的认识与利用国土资源。如前几年国家测绘局对，对我国西部地区实施了一笔5万比例尺地形图空白区测图工程，运用了先进的摄影测量与遥感技术手段，在此基础上形成我国西部测图难度较大地区高精度地形测量技术体系，为推动西部地区测图工程健康发展发挥了巨大作用。另外，此项测绘工程，对我国西部大开发战略的快速推进意义重大，还有利于国土地理，合理开发利用资源，保护生态环境与国家安全。

4.5 摄影测量与遥感在环境保护中的应用

通过摄影测量以及遥感技术生成的地形图以及地理信息数据库在保护环境方面也发挥着十分重要的作用，能够为保护环境提供更加全面而又详实的资料，同时又能分析处理这些信息资料，以便采取切实有效的措施进行环境保护，提高环境保护的整体成效，减少环境污染等一系列生态环境破坏问题，实现生态环境可持续发展。

5 结语

摄影测量与遥感作为先进的测绘技术手段，这些技术融合了地理技术与信息技术，是一项复杂的地球空间信息学科，并在社会诸多领域方面得到了普及应用，并发挥了巨大的作用。伴随近些年来地球信息空间科学的高速发展，摄影测量和遥感技术于社会各个领域之间的联系变得更为紧密，发挥摄影测量与遥感技术优势，必将能推动社会的不断进步和发展，因此摄影测量与遥感技术具有巨大的潜力和广阔的市场。