航測(cè)成圖與衛(wèi)星影像測(cè)圖的比較分析

張夢(mèng)花

摘 要：在過(guò)去的測(cè)圖技術(shù)中，都是一味的靠航測(cè)測(cè)圖來(lái)測(cè)繪，隨著科技的發(fā)展，高分辨率的衛(wèi)星影像問(wèn)世，給測(cè)圖發(fā)展帶來(lái)前景的同時(shí)，也給航測(cè)成圖技術(shù)帶來(lái)了發(fā)展的壓力。航測(cè)成圖與衛(wèi)星成圖的比較和結(jié)合發(fā)展能夠給測(cè)圖應(yīng)用帶來(lái)更廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：航測(cè)；衛(wèi)星影像；測(cè)圖；比較

隨著高分辨率遙感衛(wèi)星的不斷投入使用，技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，現(xiàn)在很多設(shè)備設(shè)置都具備了立體成像的能力，在測(cè)繪生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用。然而，航空攝影的發(fā)展是否遇到了低谷，仍是個(gè)需要求證的問(wèn)題。文章從航空攝影和衛(wèi)星測(cè)圖的各自原理和特點(diǎn)以及發(fā)展的前景方面進(jìn)行比較來(lái)分析兩種測(cè)圖的利弊。

1 航空攝影測(cè)量

航空攝影測(cè)量是指為了獲得地面的信息和測(cè)繪地形圖而使用航空飛行器拍攝關(guān)于地面的相片的技術(shù)。飛行器拍出的圖片是航測(cè)最基本的資料，這些圖片需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的航空攝影要求拍得。

1.1 航空攝影測(cè)量的原理

在以前的攝像成像技術(shù)中幾何反轉(zhuǎn)是圖片成像的最重要的手段，而與以往的幾何反轉(zhuǎn)不同的是，以前的攝影中都是應(yīng)用結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的光學(xué)機(jī)械的精密儀器來(lái)轉(zhuǎn)換的，而后來(lái)的幾何反轉(zhuǎn)使用的是數(shù)學(xué)解析的方法。單張相片的測(cè)圖成像等攝影過(guò)程也是幾何反轉(zhuǎn)，這種中心投影的透視變化也屬于幾何反轉(zhuǎn)。攝影過(guò)程中的幾何反轉(zhuǎn)原理如圖1所示。

1.2 航空攝影測(cè)量的特點(diǎn)

測(cè)圖精度的高準(zhǔn)是航空測(cè)圖的第一大優(yōu)點(diǎn)。攝影比例尺指的是焦距和航高之比，我們都知道立體影像的基高比、影響分辨率以及影像上地物的實(shí)際可識(shí)辨率等都可能影響成圖比例。也就是說(shuō)航空測(cè)圖的精度在攝影鏡頭分辨率一樣的情況下就取決于航空高度，所以說(shuō)航空攝影的分辨率由于其地域的優(yōu)勢(shì)，分辨率必然是高的。航空攝影的第二大特點(diǎn)就是它的靈活性。首先靈活性體現(xiàn)在航高和航線的選擇上。航空攝影在適當(dāng)?shù)暮礁呦屡臄z適當(dāng)比例的影像，一般都能夠滿足測(cè)圖的要求。此外，航空攝影的測(cè)量可以自由選擇天氣、時(shí)間等外部因素從而避免水分、濕度等的影響。

1.3 航空攝影測(cè)量的發(fā)展

傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量的舊模式、低效率等缺點(diǎn)正隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展而在不斷的改變，全球定位系統(tǒng)和激光掃描等技術(shù)的深入應(yīng)用，也是科技的產(chǎn)物，也都相繼應(yīng)用在了航空攝影測(cè)量中。航空攝影技術(shù)也在迎接新的挑戰(zhàn)，更有效、更經(jīng)濟(jì)、更精密等航空攝影技術(shù)的要求就使得航空數(shù)碼相機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，從而也使拍攝的精度得到了進(jìn)一步提高。

在航測(cè)攝影成圖一體化的技術(shù)形成中，少不了全球定位系統(tǒng)和慣導(dǎo)技術(shù)的使用，這樣一來(lái)，通過(guò)與設(shè)在地面上的全球定位系統(tǒng)接收機(jī)同步，從而利用相關(guān)設(shè)備獲取更精準(zhǔn)的航攝儀器的位置和相關(guān)參數(shù)等。

此外，激光測(cè)距和探測(cè)技術(shù)在航測(cè)成圖中的應(yīng)用，也是科技的一大進(jìn)步。激光測(cè)距的工作是全天的，這樣一來(lái)就避免了天氣對(duì)航測(cè)成圖的限制。所以這些技術(shù)的加入，不僅彌補(bǔ)了航測(cè)成圖技術(shù)不受地域的限制，同時(shí)可以獲得更加豐富和準(zhǔn)確的信息。

2 衛(wèi)星影像測(cè)圖

在航空成圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量的研究者的不斷探索，衛(wèi)星影像技術(shù)也在不斷成熟。所謂衛(wèi)星影像技術(shù)是指，利用衛(wèi)星上安裝的具有高分辨率的成像裝置，對(duì)地球表面進(jìn)行掃推成像的原理。

2.1 衛(wèi)星影像測(cè)圖的特點(diǎn)

遙感衛(wèi)星的分辨率是相當(dāng)高的，衛(wèi)星影像測(cè)圖不同于航空攝像的是，它采用的是線陣列的ccd傳感器來(lái)掃描成像，它的掃面方式是推帚式。遙感衛(wèi)星的ccd傳感器在穿軌方式上是在一定角度下左右側(cè)視獲取不同軌道的立體像對(duì)，而在沿著軌道方向上是通過(guò)前視和后視獲取相同軌道的立體像對(duì)。遙感衛(wèi)星掃描影像是推帚式的，所以在它的每一條掃描線上都有一個(gè)投影中心。所以相對(duì)來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星成像的幾何關(guān)系比航空成圖是要復(fù)雜很多的。

2.2 衛(wèi)星影像測(cè)圖的發(fā)展

衛(wèi)星影像測(cè)圖的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：衛(wèi)星影像測(cè)圖具有周期短、現(xiàn)勢(shì)性好等優(yōu)點(diǎn)與航測(cè)成圖相比就顯現(xiàn)的更加明顯。使用衛(wèi)片進(jìn)行數(shù)字測(cè)圖的方案有兩種，其主要區(qū)別在于成圖比例尺的不同，這兩種方案分別是立體像對(duì)測(cè)圖和正射影像測(cè)圖。分辨率的不同就會(huì)使兩種方案下的成像過(guò)程不同，成圖的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍也不同。還有很多類型和型號(hào)的衛(wèi)星影像正在研究當(dāng)中，如果有更多的衛(wèi)星投入到使用當(dāng)中，那么衛(wèi)星影像測(cè)圖技術(shù)將會(huì)飛速發(fā)展。我們知道，隨著科技的進(jìn)步，空間分辨率在不斷的提高，那么立體成像的能力會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，影像獲取的價(jià)格反而會(huì)降低。與此同時(shí)，衛(wèi)星影像測(cè)圖技術(shù)的廣泛使用會(huì)使這個(gè)技術(shù)得到更多人的認(rèn)可，而不斷進(jìn)步的衛(wèi)星測(cè)圖也會(huì)為地理信息更新和地形繪制提供更加重要的更多的數(shù)據(jù)。

3 兩種測(cè)圖的比較

原理不同是航測(cè)成圖和衛(wèi)星影像的最根本的區(qū)別，這點(diǎn)在它們的實(shí)際應(yīng)用中可以清楚的表現(xiàn)出來(lái)，包括各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，都能經(jīng)過(guò)對(duì)比而表現(xiàn)出來(lái)。前面我們提到衛(wèi)星影像測(cè)圖和航測(cè)成圖的優(yōu)缺點(diǎn)，那么它們的區(qū)別可以歸結(jié)成以下幾個(gè)方面：（1）在覆蓋范圍方面，航測(cè)成圖相對(duì)較小，而衛(wèi)星影像測(cè)圖相對(duì)較大；（2）在測(cè)圖周期方面，航測(cè)成圖的周期相對(duì)長(zhǎng)一些而衛(wèi)星測(cè)圖相對(duì)短一些；（3）在更新速度方面，航測(cè)成圖更新的慢而衛(wèi)星影像測(cè)圖的速度更新會(huì)快一些；（4）在分辨率的比較上，航測(cè)成圖的分辨率是厘米級(jí)的，而衛(wèi)星影像測(cè)圖是分米級(jí)的；（5）在測(cè)圖比例尺的比較中，顯然航測(cè)成圖用于大比例尺地形圖中而衛(wèi)星影像測(cè)圖用于小比例尺地形圖中；（6）在靈活性方面來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星影像測(cè)圖顯然沒(méi)有航測(cè)成圖靈活性大。

由于航測(cè)的高程比較低，所以航測(cè)成圖容易受大氣和地形的影響。所以航測(cè)前對(duì)氣候等的情況的調(diào)查是十分必要的工作。同時(shí)也暴露出航測(cè)的現(xiàn)勢(shì)性差的特點(diǎn)，所以地形圖的更新也會(huì)相對(duì)困難些。另外，由于航測(cè)的過(guò)程中航片數(shù)目多、航測(cè)覆蓋小等因素，在拍攝的相片處理的過(guò)程中會(huì)比較復(fù)雜。所以，航測(cè)還有耗時(shí)大，耗人多，耗材大等缺陷。這些都可以用分辨率高的衛(wèi)星測(cè)圖來(lái)彌補(bǔ)，高分辨率的衛(wèi)星影像測(cè)圖不僅減少了航測(cè)的工作量，縮短了周期，同時(shí)較少的財(cái)力和人力的浪費(fèi)也降低了成本。反之，航測(cè)測(cè)圖比例尺大和測(cè)圖靈活性大等，在衛(wèi)星影像測(cè)圖看來(lái)還是難以媲美的。影像空間分辨率是影像成圖比例的主要因素，無(wú)論是衛(wèi)星影像還是航測(cè)影像都需要由傳感器的物鏡鏡頭分辨率和攝影比例來(lái)決定其分辨率的大小。從這個(gè)方面來(lái)看，航空測(cè)圖的影像分辨率顯然要比衛(wèi)星影像測(cè)圖的分辨率高一些。而衛(wèi)星影像測(cè)圖的精度取決于遙感衛(wèi)星參數(shù)是否具有高分辨率，這與衛(wèi)星的軌道高度固定不變是息息相關(guān)的。就目前來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星影像測(cè)圖的分辨率只有達(dá)到分米的級(jí)別，這就從一定程度上限制了衛(wèi)星影像測(cè)圖的比例尺不能太大，只能停留在中、小比例尺的水平上。而且，衛(wèi)星的影像成像的質(zhì)量好壞也嚴(yán)重影響著衛(wèi)星影像的分辨率。兩種影像成圖各有利弊，但是也可以互相彌補(bǔ)不足，只有將兩者很好的結(jié)合和不斷對(duì)新技術(shù)的更新探索，才能不斷創(chuàng)造新的進(jìn)步。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章分析比較了航測(cè)成圖和衛(wèi)星影像測(cè)圖的利弊和各自的前景，從比較中可以看出，如果衛(wèi)星影像的分辨率足夠高就可以代替航測(cè)成圖技術(shù)來(lái)進(jìn)行中、小比例尺的地形圖測(cè)繪。對(duì)于大比例尺的地形圖來(lái)說(shuō)主要還是通過(guò)航測(cè)成圖來(lái)完成。另外，無(wú)論是對(duì)于航測(cè)還是衛(wèi)星影像都需進(jìn)一步的研究和提高，只有兩者結(jié)合起來(lái)并不斷發(fā)展提高，才能在測(cè)圖工作中提高效率，完成更高的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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