遥感卫星影像技术范文

时间:2023-12-06 17:32:20

遥感卫星影像技术

遥感卫星影像技术篇1

东莞横沥六甲村的200多亩荒地在2008年10月底突然被铺上了一层绿网,连路边一些堆放废石头的地方和没有经过批准的违章建筑上,也都覆盖了这层价值十几万元的绿网。目的何在?答曰躲避遥感卫星监测,让卫星图片上显示出貌似绿地的景观。这条消息一时间在网上传得沸沸扬扬,大家都在怀疑是不是有更多的违章建筑、违法用地被盖上了“绿被”。卫星遥感真的这样好骗吗?事实上,随着卫星遥感技术的不断发展,以及解译手段的提升,上述的作弊手段一攻就破。

从定性到定量的飞跃

国土资源系统是最早一批使用卫星遥感影像的用户,国土资源部信息化工作办公室副主任李晓波告诉记者,目前卫星遥感数据主要应用在国土资源工作的三个方面: 一是土地监管,查处违章违法用地; 二是矿产资源管理,包括对露天采矿等违规行为的监控; 第三就是对地质灾害的监测,比如地震后的基础地质背景、环境地质情况、地质灾害分布等。随着卫星遥感影像分辨率的逐渐提高,对业务的支撑能力得到了很大提升。

卫星遥感影像分辨率的提高使它的应用从定性上升到了定量,在某些行业应用上具备了一些其他手段不可替代的管理功能。

北京天目创新科技有限公司(以下简称天目创新公司)总裁程晓阳介绍说,“遥感影像应用已经深入到了业务管理这个层面,用遥感手段进行定量分析,能够给出非常客观的数据,比如当测定一个地区的绿化率时,分辨率达到0.61米的卫星遥感影像已经可以精确到对一颗树冠的辨别了,由此甚至可以计算出一个区域内有多少棵树。” 在一些遥感影像应用基础好的行业和部门,例如国土资源和农业部门,利用卫星遥感影像和航空影像,管理工作能够得到从定性到定量的提升。

在农业方面,用稻麦产量和品质形成的计算机农学模型对卫星遥感的数据进行分析,就可以获得预测结果,其精度也已经能够满足生产应用需求。2008年12月,中国“遥感卫星四号”发射成功,其主要作用之一就是负责中国农作物的品质与产量监测数据的采集。只要在电脑上用鼠标轻轻一点,根据卫星遥感图上的不同色彩,就可以判断出农田里小麦的品质状况、主要成分的含量等信息。应用卫星遥感测报技术,在小麦拔节期之前,还可重点监测苗情及病虫害等生长环境信息; 在开花期后,则重点监测预报成分含量及产量。

天目创新公司是美国DigitalGlobe公司快鸟卫星影像数据的中国独家总,从1999年成立至今,已经有10年历史,据程晓阳介绍,公司第一年全年的销售收入仅120万元,当时很少有人了解卫星遥感; 到了第5年销售收入达到1千万元,而去年则上升到1个多亿,全年处理了1000多个合同订单,覆盖了10多个行业。

这10年销售额100倍的增长从一个侧面反映出了卫星遥感影像的应用拓展。

多年的业务发展,让程晓阳感受到,卫星遥感影像只有和行业应用相结合,才能上升为真正的服务型产品,而不仅仅是原材料。服务的提升可以进一步加速卫星遥感影像的应用,只要这个市场足够大,就能将单位价格降低到更多用户可接受的程度,由此形成良性循环,促进更多卫星遥感增值产品的开发和应用。

据了解,卫星遥感数据的价格呈现出逐年下降的趋势,某些城市用同样的经费,以前一年只够做一次数据获取,现在可以做两次,分辨率还比以前有所提高。据程晓阳介绍,目前高分辨率的遥感图像价格大约在每平方公里200元左右,中分辨率的在10~50元之间,而低分辨率的低至每平方公里10元左右。

向新行业渗透

“没准过些年,连卖保险的业务员都会拿着一幅卫星遥感图像,显示着你居住的区域,根据该地属性和周边有无污染源,建议你应该买什么样的保险了。”程晓阳描绘了这样的远景。近年来,卫星遥感图像已经以迅猛的速度进入普通公众的生活。

以天目创新公司为例,它从去年开始跟搜狐网站合作,尝试一种新商业模式。“把灾区的影像放在网上,加上一些标注点,让大家可以在搜狐网去了解灾后的情况; 奥运期间,奥运场馆的影像都放在上面了,公众还能比较方便地通过搜狐去查找他感兴趣的奥运场馆位置和公交换乘点信息。天目创新的这些服务都是对网站收费的。”程晓阳说: “天目创新正从卫星数据提供商转变为服务提供商,这是公司未来业务的一个主要增长点。目前虽然传统业务占公司销售额的90%以上,但是今年我们投入了三分之一的人员从事新业务开发。”

程晓阳说,“图享受”网站将是天目创新重点培育的影像服务品牌,它以高分辨率卫星影像为基础,利用先进的技术为公众用户提供服务,为专业用户提供解决方案服务品牌。同时为各种面向公众的位置服务提供接入,如: 门户网站、搜索引擎、专题网站、电子政务等。“图享受”凭借强大的影像和地图资源,具有可扩展的系统架构,完全适用于不同领域的跨平台网络应用。例如在全球中低分辨率的海量卫星影像的基础上,该网站的全国300个城市区域均为高分辨率卫星影像,并通过独特的压缩和无缝拼接技术,方便用户快速浏览和调用。“现在已开通北京、上海、天津和广州四个城市,例如北京市的覆盖面积达到2567平方公里,分辨率可以达到0.6米。”

除了互联网外,程晓阳认为还有一个新应用是在工程建设领域。“中国很多企业在国外开展工程,由于不便到国外去做实际的航飞测绘,因此在开展工程之前,这些企业会在国内通过卫星遥感手段得到当地的一些数据资源,了解地形和周围基础建设,这对于设计控制和工作量的估算等都有很大的帮助。”

采访中记者了解到,在房地产行业,开发商通过高分辨率遥感影像对土地地理位置、交通状况、商业潜力、周边环境等因素的分析,来决定是否投资这块土地,并合理地估算土地成本。更进一步,甚至还可以清晰分辨出该地块范围内的拆迁情况,土地是否平整,地块面积、形状适合做怎样的规划等,以降低项目风险。

在上海洋山深水港的建设中,也是每三个月利用遥感手段检测一次,查看30公里以下的海里的工程建设情况。

记者走访中石油相关部门时也了解到,在石油、天然气行业,遥感影像数据可以帮助管理设施和管线,“利用遥感技术进行油气勘探,不仅形象直观,具有宏观性,而且能在较大区域内进行研究,比较适用于早期的油气资源调查。”

期待国产

遥感卫星的崛起

记者在采访中也遗憾地发现,目前在国内市场上,高分辨率的卫星遥感影像被国外的卫星数据商以绝对优势占据。国际主流遥感卫星包括QuickBird、IKONOS、ALOS、SPOT、P6、LANDSAT等。在中国市场上,快鸟1米以下分辨率的卫星影像以其极高的分辨率和较好的性价比已被广大遥感用户认可。在2008年,全国1米以下分辨率的卫星图像有70%以上是快鸟数据提供的。继快鸟和WorldView-1之后, DigitalGlobe公司的第三代商业遥感卫星WorldView-2即将于2009年第三季度投入使用, WorldView-2除了采集分辨率为46cm的全色影像,还将采集到八波段多光谱影像,可以最为真实地展示地球的本色。目前,除去西部沙漠地区和一些经济欠发达没有卫星遥感需求的地区外,美国DigitalGlobe公司通过快鸟和WorldView-1两个遥感卫星,已经覆盖了中国70%的国土面积。

目前, 国产数据的中、低分辨率遥感影像性价比很高,有的甚至可供用户免费使用。例如环境一号卫星、中巴资源卫星等在2米~20米分辨率的市场上就非常占优势,但0.5米到1米这个区间的遥感影像国产卫星估计还需要5到10年的赶超时间。

卫星遥感技术是一项应用广泛的高科技,是衡量一个国家科技发展水平的重要尺度。现在不论是西方发达国家还是亚太地区的发展中国家,都十分重视发展这项技术,寄希望于卫星遥感技术能够给国家经济建设的飞跃提供强大的推动力和可靠的战略决策依据。

国内相关专业人士就曾指出,中国卫星遥感影像市场是非常大的,像北京、上海和广州等城市几乎每年会都做2到3次遥感卫星影像更新工作,西南、西北等欠发达地区也正在开始尝试使用卫星遥感影像。面对这样广阔的市场,国产卫星遥感产业需要加速壮大,否则就会让我国的行业应用处于相对被动的局面。

北京市信息资源管理中心主任彭凯告诉记者: “我们使用的是北京一号小卫星的数据,3~5天就可以重访一次。如果使用国外的卫星数据,时间上可能得不到保障,再加上卫星数据存储器的容量有限,当飞到别的国家上空时存储了一定的用户数据后,有可能在北京上空时就已经存不下更新的数据了。如果利用国产卫星,这方面就有了更大的自,能够优先满足本国用户需求。”

在汶川大地震发生后,美国军用卫星“锁眼12号”提供的紫坪铺水坝的0.1米拷屏影像,分辨率为0.1到0.15米,比起中国卫星2~3米的分辨率,“锁眼12号”的影像能看清大坝上小的裂缝。中国卫星遥感数据虽然也得到了充分的运用,但还是暴露出了一些问题。两院院士李德仁坦言: “这些问题在抗震救灾期间集中暴露出来,包括航空遥感数据获取不及时; 卫星遥感数据的空间分辨率不高; 卫星遥感数据的时间分辨率不高; 无地面控制的集合定位精度低; 影像质量差导致目标解译困难。”

李德仁表示,未来中国应该致力于建立航空遥感应急响应系统以及空天地一体化的对地观测网格; 提高航空、航天传感器的定规定姿精度和成像质量; 研发快速、智能和自动化数据处理的方法。

事实上,高分辨率对地观测系统,被列入《国家科学技术中长期规划纲要(2006~2020)》中确定的重大专项之一,高分辨率对地观测系统的内容和目标分别是: 重点发展基于卫星、飞机和平流层飞艇的高分辨率先进观测系统; 形成时空协调、全天候、全天时的对地观测系统; 建立对地观测数据中心等地面支撑和运行系统,提高我国空间数据自给率,形成空间信息产业链。

李晓波告诉记者: “国土资源部是中国最大的遥感用户,我们将逐步转向使用国产卫星遥感数据,推动国产卫星数据应用是国土资源部义不容辞的责任。”

“国产卫星本身可以提供非常好的数据源,而且价格低。我们做应用平台的时候,也是把国产卫星作为主要的数据源之一,构筑一个多元的、多比例尺的数据库。”程晓阳介绍说,“市场上非常期待国产卫星遥感技术的发展,只要国产卫星遥感的数据质量、服务等达到用户要求,我们就能利用已有的销售网络,把它们逐步充实到行业应用中。

小知识

遥感,就是从不同的角度、不同的高度探测地面目标的特性。从目标上可以分为陆地资源遥感、海洋遥感和气象遥感,包括地面、海洋、大气等,主要是对地面观测。从高度上讲有航空遥感和卫星遥感,航空遥感的高度一般在3000米到5000米之间,卫星遥感一般从500公里到900公里。按遥感的物理波段来分的话,又可以分为可见光遥感、红外遥感和微波遥感。

遥感卫星影像技术篇2

1 多源卫星数据

1.1 航空遥感

无人机是当前比较先进的航拍技术。自控的卫星五人驾驶机与传统航空遥感的区别在于其能够携带专业的数码相机,灵活性较强,可在云层下飞行,避免云对其的限制。这正这项优点其被研究生广泛应用。

1.2 Landsat系列卫星

陆地卫星Landsat能够帮助获得TM等遥感图像,这些图像能够帮助土地利用现状,并编制具体运用情况。

TM影响共有7个波段,每个波段能够充分结合不同事物的光谱特征和大气影响,其自身已经实现优化。在具体实践中,只有第6个波段稍欠丰富外,其他的地表光谱信息是很全面的。

1.3 SPOT系列卫星

2002年5月SPOT-5卫星发射升空。与之前发射的尾箱相比,其能够为研究者提供更加准确、丰富的地表信息资源。该卫星的遥感影像的控件分辨率是2.5m,其传感器能够帮助获得立体影像,并且在储存和传输等性能上都有提高。此外,其还能够符合土地利用动态变化检测的要求。将数据进行校正、增强和分类等,在通过实地调查资料的前提下,获得研究区内卫星区内遥感影响的翻译标志。然后根据对卫星遥感影像的计算机自动解译,能确定土地利用的类型。

1.4 雷达遥感

雷达遥感比光学成像遥感要进步很多,其不仅能够长时间工作,还可以穿透地物。因此,雷达遥感是当前应用十分广泛的一种。

有学者针对热点雷达数据ERS-2展开探究,发现经过一系列的预处理后和实验区分区后,根据土地的类型可以分为非监督类和BP神经网络类对土地利用进行划分。结果发现,多光谱遥感的数据,SAR遥感数据是可以替代的。

目前,我国SAR遥感监测技术主要被应用在那些不方便获得卫星遥感数据的区域。据数据统计显示:在农作物生长季,无论是北方还是南方多光谱遥感数据的利用率都普遍较低,不到5%,其中南方比北方总体上还要低。但是SAR获得的地观测数据可以达到100%。从上述调查中我们不难发现,SAR比较适合于农业、林业等资源调查较高的选择。

2 多源遥感卫星数据的融合

2.1 融合类型

2.1.1 同一传感器不同分辨率的遥感影像数据的融合。笔者在分析资料时发现,有学者会选择法国的2.5m的SPOT-5的全色卫星影像数据和10m的多光谱卫星影像数据,借助影像融合的办法,利用影像的纹理和光谱响应等特征,结合土地利用现状矢量图库完成土地利用现状的调查。

2.1.2 不同传感器的遥感影像数据的融合。在不透光传感器的数据融合方面,有学者采用2002年和2003年SPOT 及ETM+数据在专业遥感软件的辅助下利用多源遥感数据融合技术进行土地利用变化信息提取并对变化信息进行野外调查核实 ,这种办法能够大大降低查找变化地块的效率和时间,调查结果的质量也能够提升,其为以后开展土地变更调查工作的开展提供了一种新的途径和方法。

2.2 多源遥感影像融合的过程

多源遥感影像融合的过程一般分为2个过程:数据预处理和影像融合。

3 遥感影像分类

3.1 目视解译法

目视翻译已经成为信息社会中地学研究中一项十分重要的基本技能,在遥感应用方面也不例外。遥感技术信息的获得能够更加实时、准确。例如重大自然灾害信息等等,其可以无时不刻的关注检测地球的资源和环境的变化程度,为日后世界各国的发展提供真实可靠的信息服务。

目视解释作为遥感图像解译的一类,有往往被称为目视判读。它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

3.2 计算机自动分类法

计算机自动分类法主要分为非监督和监督两类。具体如下:

非监督是完全根据像元的光谱特性所进行的分类,比较适用于那些对分类区了解不够的情况。该方法的使用需要注意的是原始图像的所有波段应参照分类运算,结果是各类像元数大体等比例。非监督类受人为干预的影响较少,其自动化程度较高。非监督分类一般要按照以下几个步骤实施:初始分类、专题判别、分类合并、色彩确定、分类后处理、色彩重定义、栅格矢量转换、统计分析。

监督分类与非监督分类相比,其更多的是受人为干预较多,主要被应用在研究区域相对熟悉的情况。监督类应该首先选择那些可以识别或借助其他相关信息可以断定类型的模板,然后将通过计算机将具有相同特性的像元进行分类。监督分类是运行需要经过以下结果步骤:建立模板(训练样本)、评价模板、确定初步分类图、检验分类结果、分类后处理、分类特征统计、栅格矢量转换。

为了保证数据的精确度,一些新的分类方法也逐渐出现,但是大都由于程序过于复杂而没有被广泛应用。因此,在遥感技术不断发展的条件下,应该充分利用多源遥感技术数据,并借助GIS技术,尽量实现遥感数据的进一步精确。  

4 讨论

随着我国科学技术水平的不断进步,多源卫星遥感成为土地利用中不可缺少的重要工具。其融合选择的最佳办法是能够针对不同区域和图像特点进行选择和融合。其融合不同于其他,其关键在于不仅需要融合前两幅图像的精确配准,还应该具体融合方法。

当前,多源卫星遥感数据的融合仍然存在诸多问题,这些问题的存在严重影响融合的质量和水平。其具体融合需要解决的问题主要有以下几点:多光谱与多传感器、多空间下遥感影像的融合的理论框架、模型及其算法的研究,影像的性能评价标准的确定,融合理论的精度的提高,实际应用时会受不同影响以及计算机自动分类等问题,是今后卫星遥感数据融合需要努力研究的方向。

参考文献

遥感卫星影像技术篇3

关键词:水工环地质;应用;遥感信息;调查

中图分类号: P283 文献标识码: A 文章编号:

概述

遥感技术首先应用在资源宏观普查、动态监测上,而后才扩展到生态环境调查、环境污染监测等方面。经过多年的试验、推广和应用,遥感已成为各种自然资源调查、环境动态监测与工程应用不可缺少的地理空间信息获取、更新和分析的手段和数据库。随着空间技术的进步,遥感技术已从过去单一的遥感技术发展到包括遥感、地理信息系统和全球定位技术在内的空间信息技术的应用,其领域已深入到了国民经济、社会发展、国际安全以及人民生活的各个方面,称为水工环地质调查与灾害监测评估的重要技术支撑。

二、水工环领域遥感应用技术的发展现状

经过近30年的应用研究,遥感技术依靠传感器技术、图像处理技术及计算机技术的提高,在水工环领域的应用取得了长足的发展。遥感水文地质开始逐步形成一门独立的学科。传统的遥感水文地质着重于水文地质测绘系统中定性特征的解释和特殊标志的识别,近期的研究则扩展到应用热红外和多光谱影像进行地下水流系统内的地下水分析和管理,目前研究的重点集中到了空间补给模式、污染评价中植被、区域测图单元参数的确定和空间地下水模型中地表水文地质特征的监测。纵观国内外遥感技术在水工环领域的一些应用成果,可把近年来遥感技术的应用发展现状概括为以下几个方面:

4.1从目视解译发展到计算机辅助解译

如线性影像计算机自动判释专家系统及土地利用(分类)计算机判读模型以及机助信息提取与制图系统等。由于影像的多解性及识别系统的不完善性,虽还需要投入一定的人力工作,但已大幅提高解译工作效率。

4.2从几何形态解译到充分利用光谱信息

过去的多光谱遥感数据波段划分过少,只有几个波段,使地面波谱测试数据与图像光谱数据难以精确比较。因此,图像解译工作很少考虑地物的波谱特征,主要根据影像的色彩、色调、纹理、阴影等所形成的几何形态特征。随着机载成像光谱仪(高光谱)技术的商业运作及2000年前后的高光谱成像卫星的发射,使得用光谱信息对地物的分析更精细、更准确。

4.3出现地面温度反演技术

地面温度反演是指从热红外图像数据的辐射亮度值获得地表温度信息。反演方法主要有地表温度多通道反演法和多角度数据进行组分温度反演法等。

4.4从定性分析评价到依靠计算机数字模型模拟的定量分析评价

如遥感技术在地下水流系统应用中,根据遥感数据建立的地形、流域面积、水系密度等数据集结合气象数据建立空间补给模型。数字模型成为遥感技术实现定量评价的重要途径,而DEM/DTM是涉及地形数据计算方面不可缺少的工具。

4.5使用单一遥感信息源到多元信息拟合

目前的遥感应用技术,已不再是单一使用各种遥感数据,而是根据需要结合利用了其他信息源,如地质、地形、水文、土壤、植被、气象、岩土物理力学特征及人类活动等资料。这样,图像数据的预处理尤其重要,如几何较正、多波段数字合成、镶嵌、数据变换等,而地理信息系统(GIS)在多元信息数据管理中起着重要作用。

4.6从单一手段应用到多手段应用

近年来,遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)的综合应用,即“3S”技术,成为遥感技术应用的主流。GIS是数据库管理、数据图形处理、各主题图件叠加、制图的重要工具。GPS 卫星定位的基本原理是将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上,组成一个卫星导航定位系统,应用无线电测距交会的原理,便可由 3 个以上地面已知点(控制站)交会出卫星的位置,反之利用 3 颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。用户使用 GPS 接收机在某一时刻同时接收3 颗以上的 GPS 卫星信号,测量出测站点(接收机天线中心)到 3颗以上 GPS 卫星的距离,并解算出该时刻GPS 卫星的窄间坐标,据此利用交会法解算出测站点的位置。实时动态测量的基本工作方法是,在基准站上安置l 台 GPS 接收机,对所有可见GPS 卫星进行连续的观测,并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站)。在流动站上,GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据和转换参数,然后根据 GPS 相对定位的原理,即时解算出相埘基准站的基线向量,解算出基准站的 WGS-84 坐标;再通过预设的 WGS-84坐标系与地方坐标系的转换参数,实时地计算并显示出用户需要的三维坐标及精度;GPS可以对地面控制点精确定位,提高遥感数据空间精度。另外,在具体手段配合上,也出现了遥感技术与物探技术、钻探技术等相结合的新方法。

4.7数字摄影测量技术的发展

数字摄影技术的成熟,推进了制图工作的现代化,改善了基础图件的质量和成图效率,并影响着遥感技术的调查方法。该技术的产品可直接作为GIS的数据源,便于遥感与GIS一体化研究与开发。如我国自己开发的全数字摄影测量软件VIRTUOZO,具有数字化测图、自动生成DEM/DTM和等高线、生成正射影像等功能。

4.8遥感技术应用成果向着便于保存、复制、携带及传输方向发展

这意味着遥感技术应用成果的数字化。由于是数字成果,可载于多种介质上,如CD-ROM、磁带及计算机硬盘上,使携带处理更加方便。随着1998年“数字地球”计划的提出及我国国土资源部“数字国土”工程的实施,遥感应用成果数字化显得尤其必要。

三、主要遥感信息源及其发展

根据传感器类型不同,遥感图像可分为可见光摄影、红外摄影和扫描、多光谱扫描、微波雷达和成像光谱图像等。近10年来,传感器技术迅猛发展,主要表现在:①图像分辨率提高,卫星图像分辨率已达到米级。②具备立体观察功能。③应用波段数增加,机载高光谱成像仪已投入使用。如美国的AVIRIS(航空可见光/红外成像光谱仪),波谱范围0.4~2.5/l,波段数224个。CASI(袖珍航空光谱成像仪),波谱范围0.4~0.95/u,波段数72个。高光谱成像光谱仪简称成像光谱仪,也称超光谱成像仪,按其波段数目可分为高光谱成像光谱仪(波段数

四、结语

在水工环地质中对3S技术的采用,已经得到了很好验证,可以一步到位外业的测量,节省了很多不必要的中间环节,对外业工作量进行最大限度地减少,从而缩短整个测量工期,提高工作效率。同时,简化外业工序和迅速完成也可以使所有的后续专业工序更快的完成。

参考文献:

[1]刘景龙,付丽莉,赵璐. 浅谈工程地质勘察与水文地质[J]. 黑龙江科技信息,2011,(18).

遥感卫星影像技术篇4

现代测绘新技术的出现发展,不论是在学科理论上、还是技术体系中以及应用范围上都取得了较重大的发展。目前,测绘产业主要是以“3S”技术为主要的特征,现代测绘技术在人们的生活中已经成为一种重要的工具,为人类研究地球及自然环境,解释一些自然现象,解决人类社会可持续发展等许多的重大问题。

遥感,从广义上的概念是泛指一切远距离无接触的探测,狭义的定义,遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质以及其变化的综合性探测技术。遥感影像数据是值地表得光谱特征通过大气层的传播,被航空或航天的传感器接收,记录表达为光谱数据,或者在感光介质上直接反映成为像片数据。不同种类的地表覆盖,表现为不同的地物特征,最终反映成为不同色度值、亮度值的遥感资料,为计算机的自动分类和作业者准确的目视判读创造了条件,从而达到提高调查工作的效率和效益的目的。制作卫星遥感数字正射影像图(DOM),其原理是依据其自身的特点,应用专业的遥感软件对原始的遥感影像进行辐射校正和几何校正,达到消除位移误差和各种畸变,最终得到的卫星遥感数字正射影像地图包含地理信息和各种所需专题。

遥感技术主要包括卫星遥感和航空遥感两个方面,作为地形图测绘的重要手段航空遥感在实际已经得到了广泛的应用,而卫星遥感影像在测图工作中同样取得了较好的效果。

1 与传统测绘工作相比较遥感技术所具有的优势

目前,人造地球卫星时间周期短,提供的遥感影像资料经过加工处理可以制作成高速度、高质量的测绘地形图。①大面积的同步观测。大面积同步观测所取得的数据是进行环境、资源调查时最宝贵的资料。然而通过传统的测绘手段难度较大,工作量巨大。遥感观测则可以不受地形条件等限制,提供获取信息的最佳方。②时效性。遥感探测可以做到对同一地区在短时间内进行重复探测,发现地球所发生的动态变化,而传统的测绘工作则必须在大量的人力、物力前提条件下开展地面调查,用几年、或者几十年的时间仅能获得地球大部分地区动态变化的数据。③经济性。相比较传统的测绘技术,遥感技术更大的程度上节省了人力、财力、物力和时间,带来了较高的经济效益和社会效益。

卫星遥感信息具有覆盖范围大的特点,对宏观的定性分析具有重要作用与价值。从20世纪的70年代中期开始,我国已经开始利用陆地卫星像片进行区域地质调查以及土地资源调查的工作。伴随着计算机技术的快速发展的同时,遥感技术也在随之进步,在地籍测绘工作中,日趋成熟的动态监测已经得到了广泛的应用,比如遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS)、GPS定位技术相结合(3S技术),为开展土地测绘工作提供了许多的便利。动态监测是在地籍测绘中应用遥感技术最直接最便捷的表现就。动态监测是指应用遥感技术,及时监测土地的调查、动态以及变更。

2 在测绘领域的应用

2.1 测绘地形图 在测绘生产过程中,应用立体摄影测量方法较为普遍,其通过遥感技术来获取地面的三维信息。雷达卫星的全天候,全天时,不受夜暗和云雾等恶劣天气影响的特性,随着雷达遥感快速发展的同时,因此,合成孔径雷达(SAR)在立体摄影测量中的应用也逐渐开始广泛。然而,由于斑点和噪声的原因,因此,合成孔径雷达的使用受到了一定程度的影响。但是,伴随着雷达技术快速发展的同时,为获取地面三维信息干涉合成孔径雷达技术(INSAR)提供了全新的方法,就是利用干涉雷达技术的提取来制作地形数字高程模型(DEM)。此方法大大改进了获取数字高程模型(DEM)的传统模式。

2.2 卫星遥感数字正射影像图(DOM) 遥感影像是通过遥感技术所获取得地球表面客体或事物(地物)的影像资料。在应用了专业的地理信息遥感软件后,通过对原始感遥影像经过辐射校正、几何校正后,消除各种畸变和位移误差,然后进行地理配准和图像融合、增强等手段处理,之后生成具有地理信息和各种专题的卫星遥感数字正射影像地图。DOM具有一定几何精度的影像。在城市及区域规划、土地利用/土地覆盖制图、地质和土壤制图、测绘(地形图的修补测及专题地图的制作)的应用广泛,以及在农、林、牧、渔业、资源专题、湿地制图、野生动植生态学、环境评价、考古学和地形分析及城市虚拟景观的制作及评价等方面应用也越来越普及。

2.3 制作专题图 识别空间不同规模制图对象,对于遥感图像空间分辨率方面都有相应的要求。遥感图像的空间分辨率与地图的比例尺存在着极密切的关系。在遥感制图中,由于不同平台的传感器所获取的图像信息可以满足成图精度的比例尺范围都是不尽相同的。因此,修测更新遥感专题制图和普通地图时,应该结合研究、用途、精度和成图比例尺、宗旨等要求,对不同平台的图像信息源,不可通用必须要进行分析筛选适合的,以便达到经济实用的效果。遥感图像的时间分辨率差异很大,用显示制图对象动态变化使用遥感制图的方式的同时,不仅需要清楚研究对象自己本身的变化周期,而且更要了解到有没有与其相对应的遥感信息源。

3 结语

随着获取遥感信息和处理技术信息时代到来的高速发展,人们对遥感技术的了解也逐渐深入,遥感技术可以贯穿于地质灾害调查、监测、预警、评估的全过程。随着遥感技术理论的逐步完善以及遥感图像时间分辨率、空间分辨率与波谱分辨率的不断提高,为地质测绘工作提供更先进的技术支持和更加全面的数据库资料。

参考文献:

[1]陈俊勇.我国工程测量技术的新进展[J].测绘工程,2004.

[2]萨宾(F.F Sabins)著,杨廷槐译.遥感原理及解译.北京:地质出版社,1981.

遥感卫星影像技术篇5

关键词:卫星遥感数据 地形图 空三加密 优势与不足

引言

20世纪末21世纪初以来,随着高分辨率遥感影像技术的空前发展,高分辨率遥感影像用于测制地形图成为可能。在内蒙古自治区广袤的国土面积中,有长达4,200多公里的国界线,有大面积的戈壁,荒漠地区。在这些地区利用高分辨率卫星遥感资料来完成1:10,000地形图基础测绘是极好的选择。为此内蒙古测绘事业局立项进行了专题研究,通过近一年的技术引进、开发、实验,最终形成了完整的技术方案及生产的技术流程。

1.测区概况

1.1 任务情况

依据内蒙古自治区国土资源厅及内蒙古自治区测绘事业局基础测绘项目的安排,以东经111°18' 45''至112°26'15''、北纬42°57'30''至43°47'30''作为二连浩特测区的范围,面积达6,000平方千米。合1:10,000地形图236幅,地形类别多为平地。

1.2 自然地理情况

本测区位于内蒙古自治区锡林郭勒盟西北部,北与蒙古国交界。处于内蒙古高原中部,阴山以北的层状高平原区,气候干燥,无霜期短。人烟稀少,各类人工地物不多,主要集中于二连浩特市区,测区有国道G040、G208、省道S309等公路贯通。

1.3 影像资料

二连浩特测区影像资料是由北京同天视地空间技术有限公司提供的IKONOS卫星遥感数据。影像资料分布九个轨道,共28景,组成14个主体像对,每个像对两景影像100%重叠。每景面积不等,最大约46km×12km最小24km×12km。

2.生产过程

2.1 外业工作

同传统航测方法一样,卫星遥感数据测图同样需外业提供像控资料和相片调绘。但实施的方法有所不同。

2.1.1外业像控

虽然我们获取的IKONOS卫星遥感数据是精确的,其数学精度已十分接近我国的测量坐标系统,平面、高程精度可达到10米以内。但仍满足不了1:10,000地形图的测绘精度要求。还需外业做少量的控制点,通过内业空三加密平差来达到精度要求。从理论上来说,在整个测区周边布点即可,但在生产实践中证明,景与景拼接处至少在上下各布一控制点进行连接,否则内业无法通过空三平差达到精度要求。

另外像控点先期可由内业按需求进行布设、目标选定,同时打印出点位影像图,供外业使用。

2.1.2外业调绘

IKONOS卫星遥感影像资料,像幅面大、数据坐标可读,且精度达到一定程度。外业调绘片可按1:10,000标准图幅范围进行拼接、裁切。并可如图4。这样就为内外业图幅接边、资料管理提供了方便。

2.1.3碎部测量

通过前期实验表明,IKONOS卫星影像1米分辨率资料的高程精度只能到达1:10,000地形图山地的精度要求。对于测区内发达区域,如二连浩特市区等必须用全野外方法,测量高程注记点。以保持精度要求。

2.2 空中三角测量

针对IKONOS卫星遥感数据,我们利用北京四维空间数码科技有限公司的ImageInfo-Pixed Grid V2.0软件进行空三加密处理。二连浩特测区28景14个主体像对近6,000km2作为一个加密区域,进行数据处理,严密平差,修正初始提供的卫星90个基本参数,以最终达到在jx-4上建立高精度的立体模型。

2.2.1立体观测

用Pixed Grid V2.0软件恢复卫星影像立体模型后,内业转测各外业控制点以及模型连接点。生产实践反馈发现,必须加大连接点人工测量的数量,特别是在像对连接部分,外业控制点少或没有的地方,以及测区边缘和变换处。这样方可确保空三加密的精度。本测区精度见表。

2.2.2空三成果输出

合格的空三加密成果是数字测图系统正确建立立体模型的必要条件。IKONOS卫星立体像对象幅面积大,数据容量通常都达到1,200―1,500MB;jx-4表示测量系统内存无法承受。因此,必须将原始的卫星像对通过Pixed Grid V2.0软件分割成多个像对,经验表明,一般裁到容量为150―200MB为佳。

2.3 数据采集

为了用卫星影像资料采集1:10,000地形图数据,我们专门引进了jx-4卫星测图模块。此模块解决了卫星影像数据在jx-4的定向建模。

卫星资料建模不同于航摄资料建模。卫星资料建模通过恢复卫星90个姿态参数来得到。在恢复数据之前,需人工在jx-4上进行相对定向观测。一般均匀选取九个点以上。并进行核线重采样。在进入矢量测图后,发现卫星主体像对有以下几点不足。

2.3.1 影像纹理与实地差距较大,地物、地貌细部不易判断,造成测量准确性有所降低。

2.3.2 立体效应差,由于卫星轨道大都在400km以上,基高比大,地形起伏不明显,与作业人员的习惯有差别,需较长时间适应。

2.3.3 卫星立体模型局部有较大变形,像对之间的接边误差较大。

3.几点体会

3.1 通过二连浩特测区的生产实践,我们掌握了利用高分辨率卫星影像资料测制1:10,000地形图一整套生产作业方法。为今后的卫星资料测图提供有力的保障。

3.2 随着卫星影像处理技术的进步,卫星影像分辨率的提高。其在生产中表现的不足,将大大的改善。在我区1:10,000基础测绘中,利用高分辨率卫星影像来弥补边境地区及一些无法航摄地区1:10,000地形图的覆盖,是最好的选择。

3.3 生产过程中我们发现了许多卫星资料测图中隐含的技术问题,通过分析、解决,找到了其规律性。如个别立体像对整体有较大平移或错误。原因有二,其一是空三加密时人工连接点密度不够,其二是在裁切小像对时参数有误,建议测图前要用相邻像对检验。最好是在立体像对中加测检查点。

4.结束语

利用高分辨率卫星影像在我区测制1:1万地形图是可行的,但其高程精度相对较差,我们期待未来更高分辨率商用卫星的发射,以彻底解决1:1万地形图的高程精度问题与更大比例尺地形图的测绘。

参考文献:

[1] 遥感原理与应用/孙家主编。武汉:武汉大学出版社,2003.2.

[2] 文沃根 高分辨率IKONOS卫星影像及其产品的特性 遥感信息 2001(1).

遥感卫星影像技术篇6

关键词:IRS-P5卫星影像;铁路航测项目;布设策略;铁路勘察设计;立体测图

中图分类号:P236 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)36-0070-02

近几年航天遥感技术的迅速发展,特别是轨道控制技术、高灵敏度与高精度的传感器研制技术、高分辨率卫星影像几何处理技术的发展,促使卫星立体摄影测量技术的应用变为现实。相比传统航空摄影测量,卫星影像具有获取速度快、地面覆盖范围大、影像光谱信息和辐射信息丰富等优势。我国铁路项目目前的现状是外业勘测和传统航测为主,存在着效率低、成本高、周期长、境外或城市枢纽项目航飞困难等缺点。因此,在铁路测绘行业利用卫星影像制作地形图具有很强的实用性,对提高铁路勘察的工作效率和丰富勘察设计技术手段具有重要意义。针对铁路选线和粗测阶段对地形图的要求,本文将以印度IRS-P5卫星立体像对为例,并结合铁路勘察设计应用要求,对IRS-P5立体测图的精度和流程进行

分析。

一、IRS-P5卫星立体测量原理

IRS-P5卫星是印度政府于2005年5月5日发射的遥感制图卫星,该卫星采用2.5m分辨率的双全色传感器构建同轨立体像对,并利用地面站提供的严密物理模型信息精确计算轨道,实现高精度的立体观测。

IRS-P5卫星采用有理函数模型(RFM-Rational Function Model)实现立体摄影测量,它是一种普遍使用于恢复遥感影像成像的几何关系模型,它通过有理多项式比值函数把一个三维空间的对象映射为二维影像空间的像素。映射关系可以通过下述的比值多项式表达:

(1)

为正则化的三维空间(物方)坐标;为正则化的影像(像方)坐标;

式(1)中的分子分母常采用三次多项式表示,一般表示为:

(2)

分子分母均可以表示为包含20项的三次多项式,每一个三次多项式都包含20个系数,一共80个系数,这些系数一般称为有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficents――RPC),由卫星方提供。

RFM描述了像点坐标与其对应的地面点坐标之间的变换关系,即利用左右影像的RFM解算出同名像点的地面坐标;也可以利用RFM由地面目标的三维坐标推算出立体模型中影像上的像点坐标。这就是EFM立体模型构建的原理。

根据RPC参数虽然可以构建立体模型,但遥感数据中向用户提供的RPC参数只是根据卫星星历和姿态数据,经过严格的传感器模型计算得到,所能达到的精度不是很高(一般都在几十米到几百米之间),不能满足生产的需要。因此,在实际生产中还必须用地面控制点来提高精度。

二、IRS-P5卫星立体测图精度分析实验

本实验将以国外某铁路项目为例,实验目的即利用该区域内的两对P5立体像对完成铁路带状区域内1∶25000和1∶10000地形图的制作任务,实验区主要为III级地形,兼顾存在小部分I级地形,实验区面积约20平方公里。其区域及控制点分布如图2,共21个,检测点的分布为山区1、2号区域,平原地区3号

区域。

外业控制点 坐标系统为独立坐标系,其采用UTM-47度带投影,参考椭球为Everest1830椭球,基准面为某独立基准面。

(一)实验过程

采用IPS-P5卫星进行立体像对组合,在RPC参数辅助下实现立体观测,并辅以地面控制点改正来逐步提高空三精度。实验过程兼顾考虑地形等级,控制点数量,控制点布设策略下的空三精度,并在采集的地形图采用相同的精度检测区域进行成品的精度验证。

(二)实验精度分析

实验得到不同控制点分布时的地形图精度如下(单位:米):

从上面的实验及上表的对比中可以看出:精度随着控制点的增加逐步提高,在控制点个数大于6个时,其精度变化趋于稳定。

三、应用策略分析

与传统航测成图比较,卫星立体测图有自己明显的优势,卫星立体测图也在很大程度上能够满足铁路勘察设计部分阶段的应用,结合地形图制作内业规范相关精度指标,从试验结果分析可以得出如下结论:

依据铁路工程中航空摄影测量规范的精度要求,IRS-P5在铁路勘测项目中可以制作1∶10000,1∶25000和1∶50000比例尺地图,地形图等高线间距可以达到10米。

在控制点布设策略上,推荐采用6个控制点加连接点的布设策略。

参考文献

[1] 赵利平,刘凤德,李健,等.印度测图卫星IRS-P5定位精度初步研究[J].遥感应用,2007,(2).

[2] 邓小菲,杨存键,张瑞.GIS辅助下的高分辨率卫星影像解译研究[J].地理空间信息,2006,4(3).

[3] 虞继进,黄健.基于IRS-P5遥感影像的试验与精度分析[R].江苏省测绘局,2007.

[4] 张永生,刘军.高分辨率遥感卫星立体影像RPC模型定位的算法及其优化[J].测绘工程,2004,13(1).

[5] 张永.高分辨率遥感卫星应用[M].北京:科学出版社,2004.

[6] 新建铁路工程测量规范(TB10101-99)[S].

遥感卫星影像技术篇7

 

N. Roshani , M. J. Valadan Zouj , Y. Rezaei , M.Nikfar

 

摘要:利用遥感数据特性来判读冰雪信息是获得水文参数的新方法。为了获取冰雪信息的特性,目前用于观测的气象台站的数量是远远不够的。本文通过使用远程遥感数据来消除这些缺陷。冰雪具有不同于绝大多数地物的光谱反射率特性,但是也有类似于云的反射特性。这可以用中红外波段来区分它们。本文主要论述了雪盖面积的提取,遥感影像积雪的判读等方面的研究。在这项研究中,我们使用地球资源卫星图像资料。

关键词:水文学  遥感技术  积雪制图  信息提取  雪盖面积

 

1 引言

通常,水文学家都想知道在某一山地有多少水以雪的形式存储,有多少水以液态形式储存。一般来说,这些指标都是难以被定量测量的,尤其是在山区(Najafzadeh,Abrishamchi,Tajrishi,2004年)。但是随着科技的进步,遥感技术正被广泛的用于各种极端天气下积雪的测量。遥感(RS)和地理信息系统(GIS)是两个正在越来越多地被用在冰雪研究的新技术。它们可用于观测积雪变化,通过结合气象资料分析,进行必要的向上或向下扩展研究,提出水文变化的反演模型。遥感提供了诸如提取雪盖面积和积雪水量的估测等方面的数据获取的优势。而这些数据对于融雪径流实时预报来说具有决定因素。

我们应该知道利用雪和冰在不同波段的反射来获取水文参数的遥感技术。为了利用遥感技术在水文上的应用,研究的资料应采用合适的图像。因此,我们应该界定标准,来选择一个合适的传感器。

据了解,将遥感、地理信息系统和适当的水文模型综合应用能够进行有效的水资源管理,能源生产和防洪减灾准确的估计(Tekel,2005年)。

在本文中,我们研究了遥感在获取水文所需参数方面的能力。为了达到这个目的,首先,考虑冰和雪的电磁波谱反射率的特性。其次,选择合适的标准传感器的解释。最后,对结果进行讨论。

2 冰雪的电磁波谱特性

考虑到积雪在电磁波谱的特性,在研究冰雪变化中,使用水资源遥感数据。在积雪研究波段的选择中,主要以可见光,红外和微波为主。

2.1 可见光和近红外波段

人们眼睛看到的新雪是白色的。这是因为雪在人眼敏感的波长范围(大概在0.4µm-0.65µm)具有较高的反射率。当新雪的反射率在可见光波段和红外波段下降时说明雪开始变老,而反射率的降低主要是由于诸如灰尘、花粉和大气气溶胶粒子等污染物的影响。在研究积雪中,通常使用可见光和近红外遥感数据的好处是因为图像较容易被解译。不过尽管积雪在一定程度上可以容易的被提取出来,但关于雪的含水量信息却很难获得(Tekel ,2005)。

2.2 热红外波段

热红外遥感数据相对于其他波段遥感数据目前很少被用于来测量积雪特性。因为我们应该认识到积雪的辐射光谱,以确定雪的温度。尽管收到一些限制,但是热红外遥感数据在判读有雪区和无雪区的边界时是很有用处的(Rezaei,2004年)。而像可见光和近红外遥感图像一样,云会对热红外图像的可用性造成影响。但是如果有云的话,云上的气温也可被测量的(Tekel,2005)。

2.3 微波波段

微波波段和微波传感器的大多数应用程序都对气候条件敏感。事实上,积雪的物理特性决定了它的微波性能。从性质影响的积雪微波响应包括:深度和水当量、液态水含量、密度、,颗粒大小和形状、温度、各层的地表覆盖物。由于积雪响应与它的状态变化有关,因此定期监测可被允许。从天气条件和测量时间上看,微波成像方面的优势是明显的,微波具有全天时全天候成像的特点。

在大流域,微波图像已被用来分析积雪和深度。然而,它们较低的空间分辨率降低了其在山区流域的可用性(Tekel,2005年)。

此外,微波的感应器可以穿透大雪,并获取有关它的信息,这是光学传感器不具备的能力。主动微波的传感器(例如合成孔径雷达)比被动微波传感器具有更好的空间分辨率,但需要更多的设备支持。

3 遥感传感器的选择

在降低成本和大覆盖范围水文应用中使星载遥感是比较受欢迎的选择(Samantha, 2004)。卫星平台的选择主要标准是空间、时间分辨率,盆地面积和气候条件等。利用遥感技术在进行积雪监测时,获取一个无云天气情况下的遥感图像是非常重要的优势。从这个意义上说,地球资源卫星和NOAA卫星图像比飞机数据要好的多。尽管现在NOAA卫星可以在小规模的地区分析,但由于其具有的空间分辨率,已经存在着许多成功的应用。陆地卫星也可用于小流域地区。然而,无论诺阿和地球资源卫星,它使用可见光和近红外波段的电磁频谱时,云的影响都是主要问题。虽然热红外波段不能穿透云层,但它们可被用于在夜间获取无云图像的可能性。

一种解决云问题方法是用被动或主动的微波数据。这两者都可以在夜间或白天获取。然而即使云问题被解决了,遥感图像的解译则是比光学图像更加困难的问题。微波图像判读困难主要是由于这些图像是从某一高度获得的地表或地下地物属性。

4 研究区概述

AlamChal冰川位于伊朗北部附近的马赞达兰省。AlamChal冰川是伊朗一座重要的冰川,其高程范围在3700m到4250m之间,其最大长度达到4.5km,最大宽度为2.25km。

5 研究方法与资料

在本文是基于ENVI软件利用陆地卫星数据及IRS_LISS图像进行积雪研究的。IRS_LISS影像波段不能反映积雪反射率,因为其使用的波段中没有合适的。但是利用陆地卫星的遥感数据,可以进行区分有雪区边界和无雪区边界。要获取积雪信息,我们通过使用归一化积雪指数NDSI进行提取。归一化积雪指数计算公式如下:

                 NDSI = [CH(b4)-CH(b6)]/[CH(b4)+CH(b6)]

式中,b4(545-564μm)和b6(1638-1652μm)为MODIS数据的可见光和短红外波段。

而且我们可以通过使用K-means非监督分类方法获取冰雪覆盖区面积。从陆地卫星数据上我们计算得到积雪覆盖面积为4.6km2。

5.1 新雪的提取

如上所述,雪在可见光区的高反射率而连续的新雪在红外波段的高反射率。要获得新雪信息,利用陆地卫星数据的第2和第4**的积雪的光谱反射率进行积雪识别。如下图所示,红色区域显示的即为新雪。

5.2 积雪的解译

如前所述,积雪在位于陆地卫星数据第4波段和第5波段中有个积雪反射率非常低的区域。我们选择第4波段和第5波段具有反射率低的成雪区域进行解译。如下图所示,绿色区域显示的即为成雪。

6 结果分析

获取遥感积雪数据最重要的参数是雪盖面积(SCA)。只是通过地面观测来估计雪盖面积是非常困难的,但是运用遥感影像数据则比较容易获取。

(1)卫星图像在计算雪盖面积以及山区和其他地区的冰川水文参数时具有很高的性能。

(2)对大规模流域的积雪进行监测时,MODIS和NOAA卫星图像是合适的。但对小规模流域积雪进行监测时,陆地卫星的影像是合适的,因为它的分辨率高于MODIS和NOAA卫星图像的空间分辨率。

(3)为了从光学图像上提取积雪特征,通常选择可见光波、近红外和热红外段的遥感影像,这是因为在这些波段,雪的反射率有不同于其他波段的地方。

遥感卫星影像技术篇8

关键词:摄影测量 遥感 工程 应用

随着摄影测量发展到数字摄影测量阶段及多传感器、多分辨率、多光谱、多时段遥感影像与空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他边缘学科的交叉渗透、相互融合,摄影测量与遥感已逐渐发展成为一门新型的地球空间信息科学。实践表明,在工程建设中,摄影测量与遥感作为一种先进的勘测技术手段,在提高选线质量和勘测资料质量;提高勘测设计效率;改善勘测工作条件;节省基建投资等方面,具有明显的经济效益和社会效益,是工程勘测设计和现代化管理的重要内容。

一、摄影测量与遥感技术概述

摄影测量与遥感是从摄影影像和其他非接触传感器系统获取所研究物体,主要是地球及其环境的可靠信息,并对其进行记录、量测、分析与应用表达的科学和技术。其中,摄影测量,尤其是数字摄影测量是国际测绘科学与技术中的一个重要研究方向,它是对数字(或数字化)影像自动(或半自动)进行像片内定向、相对定向、绝对定向、自动空中三角测量、数字影像匹配、建立数字高程模型、制作数字正射影像、提取地物要素,实现基于软拷贝的全数字化摄影测量的理论、算法、软件的应用。

与经典的摄影测量相比,其主要差别在于经典摄影测量的处理对象是光学影像,即像片,而数字摄影测量的处理对象是数字影像。数字摄影测量处理的基本过程如下:

1、数字影像的获取途径。(1)由CCD相机或摄像机直接获得数字影像。数字影像可直接进入计算机以图像文件保存,或记录在磁带上;(2)由经典的摄影仪器(即量测相机和非量测相机)对观测对象摄像,获得像片后用扫描仪将影像完全数字化,输入计算机便得数字影像。数字影像可由图像文件长期保存。

2、坐标量测。分为单像量测与立体量测,单像量测又分为自动量测与手工量测。对于不同影像条件及量测要求,采用了不同的量测方式。例如对于水电工程变形的某些对象,采用影像自动量测的一些要求是很难达到,因此使用手工量测。量测的精度与量测的方式有关,例如对于自动定位(量测)的精度则与算法-数学模型有关,用模式识别和特征提取的方法,十字交叉中心的定位精度可达0.2像素;对于手工量测,能够达到1个像素。

3、平差计算。与常规摄影测量完全相同,例如,光束平差法、直接线性变换法等。

4、建立数字地面模型。根据平差计算出的误差结果及同名点的空间坐标,依据不同的DEM数据点采集方法来建立数字地面模型(或表面模型)。

5、测制等高线及正射影像图。根据建立的数字地面模型自动绘制等高线,利用透视变换原理根据数字地面模型绘制正射影像图。

遥感技术的应用包括卫星图像的宏观判释和航空遥感图像的微观分析。一般先进行卫星图象的宏观判释,然后再进行航空遥感图像的微观判释。卫星图像目前主要应用陆地卫星TM图像、法国SPOT卫星图象;航空遥感图象以全色黑白航片和彩色红外航片为主,其他遥感片种一般特殊需要时采用。随着遥感技术的快速发展,获取遥感影像的卫星越来越多,如SPOT,Ikonos,QuickBird以及国内的资源卫星等,卫星遥感技术具有以下特点:

1、卫星影像图的平面精度可达25m,直观,信息量丰富,判读性强,现势性强。

2、经济性好,购买一景5m全色数据的经费为1.5万元,覆盖面积为3600km2。

3、绝大部分工作在室内进行,不受地理条件的限制,具有较高的自动化程度和较小的劳动强度。

4、可以根据影像获取不良地质条件及地质灾害信息,如:山体滑坡、泥石流、活动断裂带等。

5、易于信息分层、高精度复合及进行动态分析,生成各种专题图,如果辅以多时相的图像信息对于土地利用变迁、大型工程建设、自然灾害的监测和控制都会起到很好的作用。

二、工程建设中摄影测量与遥感技术的应用

2.1 必要性

要修建一项理想的工程,除要考虑政治、经济、国防等因素外,还必须充分掌握工程所在地区的地形、地貌、地质、水文、气候等自然环境条件。勘测质量的优劣,直接影响了设计质量,而设计质量则影响了工程建设的质量。

采用传统的地面勘测方法,由于视野的局限,拟查明自然环境条件是很困难的,尤其是在地形、地貌、地质、水文、气候等复杂的地区,有时由于手段的限制,勘测质量得不到保证。由于遥感图像所独有的宏观性、一定的穿透性、全面性、真实性以及丰富的地物、地质信息,能快速提供可靠的地形地貌、地质构造和地物判别的信息,加上遥感制图有速度快、质量高、节省人力物力的技术优势,因此,合理地将摄影测量与遥感这种先进的勘测技术运用于工程建设中,可以迅速得到所需要的大面积、多样化的信息。摄影测量与遥感技术在工程建设中的应用,可以克服单纯地面勘测的不足,它其他勘察手段相结合,可以从整体上提高工程勘察的质量,因而,具有明显的技术经济效益。

2.2 应用的特点及趋势

摄影测量与遥感技术在工程建设各个领域的应用,均有其各自应用特点,不应生搬硬套。在工程选线、选址勘察中的应用与上述各个领域的应用有所不同,其应用特点如下:

1、对勘测成果的精度要求较高;

2、勘测工作从面到线到点(或从面到点)、从粗到细,逐步深化;

3、强调进行外业重点验证,以提高工程地质勘测质量。

4、勘测成果质量很快得到工程施工的验证,对与错,泾渭分明,很快得出结论;

鉴于上述特点,因此,摄影测量与遥感技术的应用,既要求应用宏观的陆地卫星图像,又要求应用精度较高的航空遥感图像,两者相结合,才能取得较好的应用效果。

雷达干涉测量是我国遥感事业发展的趋势之一,目前国家除了在雷达处理上下功夫外,在双天线星载雷达的研制和卫星发射方面也在努力攻关,将雷达干涉测量这一新的成果应用于工程建设是摄影测量与遥感应用发展的趋势之一。

三、摄影测量和遥感技术的具体应用――以水利水电行业为例

水利遥感应用的内容涉及水利水电勘测的几乎所有领域,包括水利水电工程坝址选择、库区稳定性评价与监测、区域稳定性评价、跨流域调水线路和供水路线的工程地质调查、库区及其上游地区水土流失调查与动态监测、河道整治与规划、水库渗漏调查等的应用。此外,在施工地质编录、河道演变动态监测方面也应用了遥感技术。

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