光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)綜述及發(fā)展趨勢

李　洋（扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司　勘測公司,內(nèi)蒙古　滿洲里　021410?。?/p>

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光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)綜述及發(fā)展趨勢

李洋
（扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司勘測公司,內(nèi)蒙古滿洲里021410）

摘 要:本文闡述了光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)的概況，并對其未來發(fā)展的趨勢展開了進一步的探討。

關(guān)鍵詞：光學(xué)遙感；衛(wèi)星測繪技術(shù)；發(fā)展趨勢

0　引言

測繪衛(wèi)星就是具備立體測圖能力的衛(wèi)星，主要任務(wù)是通過立體觀測得到地面目標的物理、幾何屬性。其中采用光學(xué)傳感器的高分辨率測繪衛(wèi)星應(yīng)用最為廣泛，文章就此對光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)的概況和發(fā)展趨勢加以分析。

1　光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)綜述

光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)主要包括測繪相機與時間同步技術(shù)、衛(wèi)星定軌定姿技術(shù)、影像壓縮及質(zhì)量評價技術(shù)、幾何定標及立體測圖技術(shù)。

1.1測繪相機與時間同步技術(shù)

具有特定交會角的正視、前視和后視三臺獨立的CCD掃描相機的組合體就是三線陣測繪相機[1]。衛(wèi)星在飛行中，任意推掃就會形成三個不同視角且相互重疊的圖像。測繪相機的鏡頭相質(zhì)優(yōu)異、內(nèi)方位元素穩(wěn)定才能使立體測圖保持在較高的精度范圍。

測繪衛(wèi)星進行CCD線陣推掃攝影的時候，幾毫秒的差異就可能會導(dǎo)致定位出現(xiàn)幾米的誤差，測繪影像的定位精度大大降低。所以，測繪衛(wèi)星應(yīng)該增加具有高效載荷時間、高精度的系統(tǒng)，保證衛(wèi)星在CCD推掃攝影上保持時間的一致，以達到測繪任務(wù)的有關(guān)要求。

1.2衛(wèi)星定軌定姿技術(shù)

為了保證衛(wèi)星軌道的測量精度和姿態(tài)的確定精度，借助航天遙感影像精確定位地面目標的時候，通常需要地面控制點的輔助。如果在部分地區(qū)工作人員無法設(shè)立控制點，無控制點攝影測量的作用就凸顯出來。三線陣測繪衛(wèi)星需要在無控制點攝影測量時滿足三個條件，進而才能完成立體測圖以及定位目標任務(wù)。首先，借助設(shè)備定位測量衛(wèi)星軌道，并提供三個外方位位置元素；其次，借助三線陣相機推掃攝影地面空間，構(gòu)成三幅重疊的航帶圖像；最后，測量衛(wèi)星姿態(tài)，提供三個外方位角元素。GPS接受機是測量衛(wèi)星軌道的常用設(shè)備，星敏感器、紅外姿態(tài)測量儀等是測量衛(wèi)星姿態(tài)的常用設(shè)備。

1.3影像壓縮質(zhì)量評價技術(shù)

測繪衛(wèi)星成像能力的提高，促進遙感影像數(shù)據(jù)數(shù)量的膨脹，受限于傳輸信道的容量，只能進行數(shù)據(jù)壓縮[2]。遙感影像壓縮的評價對象是壓縮后的影像，評價包括幾何質(zhì)量、構(gòu)象質(zhì)量以及主觀感知等方面，影像壓縮質(zhì)量的評價結(jié)果給測繪衛(wèi)星星上壓縮算法及壓縮比指標的編制，提供重要的理論支持。影像壓縮質(zhì)量評價主要是幾何質(zhì)量評價和構(gòu)象質(zhì)量評價。立體測圖以及定位的關(guān)注點在于影像壓縮后對幾何精度造成的影響，因此幾何質(zhì)量評價的重要性相對較高。攝影測量點定位精度的評價、影像匹配精度的評價等，是幾何質(zhì)量評價的主要內(nèi)容。構(gòu)象質(zhì)量評價可以分為主觀和客觀評價，其中客觀評價應(yīng)用相對廣泛，并且已經(jīng)形成了系統(tǒng)的、高效的算法體系。

1.4幾何定標及立體測圖技術(shù)

只有對測繪相機的幾何參數(shù)進行高精度的標定，才能保證衛(wèi)星定位的高精度，進而達到立體測圖對衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)中幾何定位的要求，這時可以借助地面的高精度二維轉(zhuǎn)臺以及平行光管，來完成三線陣相機的幾何標定。衛(wèi)星在軌飛行期間，相機的幾何參數(shù)會隨著空間環(huán)境的變化而發(fā)生變化，導(dǎo)致一些系統(tǒng)誤差出現(xiàn)，直接降低了衛(wèi)星的幾何定位精度，所以應(yīng)該做好在軌幾何標定的工作，校正誤差。此時需要從誤差產(chǎn)生的根源對衛(wèi)星定位的影響出發(fā)，依照誤差變化的規(guī)律制定標定方案，包括對相機光軸夾角和星敏感器標定，對相機的主點位置和焦距等內(nèi)方位因素標定。

2　光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)發(fā)展趨勢

光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)未來的發(fā)展趨勢應(yīng)該包括立體測繪影像壓縮、多源遙感影像復(fù)合式立體測圖和定位、高分辨率的衛(wèi)星測繪影像等方面。

到目前為止，針對立體測繪影像壓縮的研究還停留在初始階段，展望其未來發(fā)展應(yīng)該是結(jié)合測繪影像的特性，對估計和補償不同視角的影像中視差的方法進行探索，編制出高效且測繪影像專用的壓縮算法。站在立體匹配的角度上，探索可以更有效的保證碼率分配及匹配精度的壓縮算法。站在實用的角度考慮，探索保真度高、實時性好的壓縮算法。

發(fā)展多源遙感影像復(fù)合式立體測圖及定位也是光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)的一大趨勢。摒棄舊有的單型傳感器立體定位技術(shù)，借助多種傳感器獲取影像，將這些影像構(gòu)成一種復(fù)合式的立體圖像來進行定位，具有很重要的現(xiàn)實意義。

目前國內(nèi)外對高分辨率衛(wèi)星測繪影像時，在少控制點的情況下以及無控制點的情況下，進行高精度的變化監(jiān)測、立體測圖以及目標定位的研究充滿興趣?？梢詮囊韵聨讉€方面來探討其發(fā)展趨勢：第一、對高精度測繪相機的設(shè)計思路、制造方法以及技術(shù)測試進行探索；第二、發(fā)展重訪周期短、精度以及空間分辨率都比較高的測繪衛(wèi)星，從而獲取穩(wěn)定、持續(xù)的觀測數(shù)據(jù)；第三、探索實時以及事后高精度的幾何標定技術(shù)；第四、探索智能化的技術(shù)來處理實時星載數(shù)據(jù)；第五、研究應(yīng)用測繪衛(wèi)星數(shù)據(jù)；第六、發(fā)展精密的技術(shù)來測定衛(wèi)星軌道和姿態(tài)，實現(xiàn)在無地面控制點的情況下，依舊可以進行高精度的攝影測量，完成立體測繪工作。

3　結(jié)束語

總之，光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)的發(fā)展?jié)摿薮?，前景廣闊。與國際先進技術(shù)相比，目前我國的測繪技術(shù)還存在很多差距，因此，就要加大研究力度，發(fā)展出獨立自主的遙感立體測繪技術(shù)。

參考文獻：

[1]朱紅,劉維佳,張愛兵等.光學(xué)遙感立體測繪技術(shù)綜述及發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代雷達,2014,36(06):6-12.

[2]李茂.測繪衛(wèi)星技術(shù)總體發(fā)展和現(xiàn)狀[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013(20):22,24.

作者簡介：李洋（1988-）,男，河北人，本科，測繪工程助理工程師，主要從事：測繪技術(shù)管理工作。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.083