地球空間信息獲取的方法

于思研

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 空間大地測量技術

空間大地測量是實現大地測量學科各種目標的最主要的技術手段，其作用體現在影響著大地測量學科今后的發展方向以及學科的地位。空間大地測量技術不緊包含衛星重力探測技術，而且還涵蓋GPS、激光測距以及基長基線干涉測量等眾多方面。激光測距屬于絕對定位技術，并且具有很高的精度，其主要貢獻有以下幾點:

1)建立了全球地心參考系。

2)精確的測定了地球的自轉參數以及潮汐與非潮汐變化。

3)測定了地球質心運動以及地球的平均引力場。

4)有效的監測了地球重力場的長波時變量以及測高衛星的軌道確定與校準。

基長基線干涉測量通常用于測定長基線，而且此中技術還可以有效的監測全球板塊運動與測定地球自轉運動的變化［1］。

隨著GPS 不斷的發展與進步以及中國北斗衛星的發射成功，全球定位系統在未來將會有更為廣闊的發展空間。其發展的方向主要包括以下幾點:

1)GPS 硬件與軟件技術的更新與完善。

2)GPS 干涉或是虛擬干涉技術應用范圍的擴大。

3)GPS 氣象學的深入發展。

4)高精度靜態測量與動態GSP 技術在各行各業的應用。

5)空基與星基GPS 技術發展空間的擴展。

2 海洋測繪技術

海洋測繪技術越來越受到人們的重視，它是人們從事海洋活動以及海洋高新技術發展的基礎。生活中為了滿足人們對海洋空間的利用、資源的合理開發以及對海洋災害的實時監測與預防等需要，在未來的一段時間內海洋測繪將會是測繪事業中一個重要的發展方面。

海洋重力場精細結構探測、水下工程測量控制與放樣、海底地形圖測繪、海洋測繪垂直基準、海洋空間技術等將成為現階段測繪科技重點發展或解決的關鍵技術。

3 地球重力探測技術

地球重力場的探測一直是地球科學與空間科學中非常活躍的一個方面。因此地球重力測量在未來仍將是獲取高分辨率、高精度重力數據的最常用的方式之一，衛星重力場探測技術的成功應用使得用衛星探測高精度地球重力場進入了一個嶄新的時代，衛星跟中衛星和衛星重力梯度測量必然成為21世紀初物理大地測量新的研究熱點［2］。

低——低衛星跟蹤技術、衛星重力梯度技術與衛星測高技術將成為今后衛星重力探測技術的主要發展方向。

以衛星定軌的特點來說，高——低衛星跟蹤方式中低軌衛星如果想要提高定軌精度，那么對環境因素的改善是必不可少的，因此對于精度的提高有著一定的瓶頸。然而低——低衛星跟蹤方式是把幾乎在同一軌道面得相對靜止的兩顆衛星之間的基線作為直接觀測量，因為它對衛星軌道的絕對位置不是很敏感，所以對定軌精度的要求不高，假如用GPS對其進行跟蹤，因為衛星之間基線隨時間的變化量很小，可采用GPS 干涉技術來提高基線觀測的精度以及有效采樣率，所以說低——低衛星跟蹤方式在某些方面其發展空間非常廣闊。當然，從成本上來看低——低衛星要比高——低衛星要高，而且其設備利用率也較低，這些也將成為系統開發中的制約因素。

4 遙感技術

在未來的一段時間內，遙感技術的發展將會極為迅猛，主要體現在兩個方面:首先，傳感器向多波段、多角度、多載波與空間、時間、分辨率不斷提高的方向發展。其次，發展靈活性強、投入少收益高的小衛星群計劃等方面，于此同時大力發展與之相匹配的信息提取以及數據處理方面的技術手段與理論。具體涵蓋一下幾點:

1)大力發展遙感的數值仿真理論與方法，以更深層次作為基礎，理解以及詮釋定量遙感信息可以反映出的豐富內涵。

2)在闡明電磁波與復雜環境和背景相互作用機理的基礎上，創建與之相對的數學物理模型，使得傳統的統計相關分析模式可以得到巨大的突破。

3)將遙感技術與地學分析的需求兩者充分的結合在一起，并且加入計算機視覺與信號處理等方面最新的成果，以此來推動完善信息壓縮與融合、地物目標提取識別等關鍵性技術，最大程度的發掘極化、相位、頻率、振幅以及幾何特性等多方面的信息。

5 現有測繪技術的集成化與自動化

選用測繪技術的不同，其所獲取信息的側重點也不盡相同，通常都具有一定的片面性。因此將不同類型的測繪技術相互組合，不僅能夠獲取更多的測繪信息，增加信息的可靠性，而且在信息相互融合的過程中可以挖掘出更加豐富的知識，進而為推進改善各種測繪技術提供科學依據。所以說，測繪技術的集成將會成為未來測繪科學發展的一個主要方向。例如:GPS/InSAR 組合技術。

InSAR 技術的應用由于受到衛星定軌精度以及大氣傳播延遲等因素的影響，因此很難獲得高精度的DEM，而且單獨的DInSAR 技術也不適用于大面積地表變化以及長時間跨度的地殼慢形變監測。尤其是SAR 差分干涉的慢變形監測，要求SAR 圖像能夠維持長時間的相關性，這就需要所監測的區域具有植被少且地表干燥的特點，這些是一般地區很難滿足的，所以說，此項技術不能對陸地下沉、板塊的緩慢變形等進行有效的監測。

采用GPS 技術來監測地殼的變形運動是目前的一個熱門，每個國家都投入大量的資金用來布設GPS 監測網。GPS 技術的特點是只能監測單點的地殼運動，為了提高地殼運動監測的空間分辨率，則需要布設更多數量的GPS 監測點，高昂的費用限制了GPS 對地殼微變形的監測能力。

將InSAR 技術與GPS 技術進行組合可以充分的發揮出兩者的優勢并進行互補:

1)利用此兩項技術生成的DEM 能夠有效提高干涉區域SAR 像點的斜距以及視角的估計精度。

2)兩項技術的融合可以增強干涉相位的信噪比，進而叩打干涉區面積，改善地形恢復的精度以及效率。

3)采用橫跨不同干涉圖之間GPS 基線的變形，能夠建立區域性高精度的地標變化基準，從而構造不同差分干涉區之間高精度的相對運動關系，且允許差分干涉區之間出現空白區域。

4)采用實時GPS 大氣反演技術，能夠在很大程度上減少大氣傳播延遲對SAR 相位觀測的影響。由此可見，測繪技術的集成化有著巨大的優勢，其發展將會使測繪行業更加的科學化。

綜上所述，對地球空間信息的獲取是測繪科學的基礎，其方式多種多樣，且都具有各自的特色。相信在未來將會更加的精確、完善。

［1］李德仁，李清泉．論地球空間信息技術與通信技術的集成［J］．武漢大學學報:信息科學版，2001，26(01):1 －7．

［2］張慧慧．地球空間信息及其獲取技術［J］．科技視界，2013(34):290．