论摄影测量的应用与发展趋势

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论摄影测量的应用与发展趋势

摘要:随着航空航天技术、传感器技术和数据处理技术的不断发展,摄影测量和遥感技术已经进入一个快速、动态、多平台、多时相、高分辨率提供观测数据的新阶段。随着国家的投入和人才队伍的建设,加强我国摄影测量事业与发展将尤为重要。

关键词:摄影测量 遥感 应用 发展趋势

一、装备技术更加先进

遥感代表着摄影测量的发展方向,也是当下摄影测量的一项关键技术。经过多年的发展,我国在摄影测量和遥感技术领域取得了空前的进步。这些年我国研制和发射了50多颗对地观测卫星,组成海洋、风云、资源和环境减灾四大民用观测卫星体系。这些星载遥感器包括可见光相机(胶片式和传输式)、可见光红外多光谱扫描仪、多种分辨率成像光谱仪、微波散射计、微波高度计以及先进的合成孔径雷达等。这些技术成就有力地促进了摄影测量数据获取能力的提升,特别是“机载干涉SAR系统”的研制成功,推动了合成孔径雷达技术在其重要应用领域地形测绘方面的应用。到21世纪初,我国就已经积累了超过660TB贮容量的影像数据,覆盖全国陆地、海洋及周边国家和地区1500万平方公里的地球表面。

在航天遥感取得巨大进步的同时,我国航空遥感技术也得到了快速提高。在航空遥感平台方面,我国逐步实现了由过去引进国外飞机到以国产的“运”系列飞机为主的转变。当前常用航空测量无人机有WZ-2000,效载荷180公斤,留空时间长达12个小时。一些国产的机载遥感器,如高光谱成像仪、合成孔径雷达等也进入应用化阶段。

随着风云、海洋和资源等几大民用卫星地面系统的建设,遥感卫星地面接收、处理、存储和分发能力也得到了大幅度的提升。我国民用卫星系列现已形成四大地面接收系统,国家气象局风云系列卫星有北京东北旺接收站、广州接收站和乌鲁木齐接收站,国家海洋局管辖的海洋监测卫星有北京白石桥接收站和三亚接收站,以及中国资源卫星应用中心管辖的北京密云接收装置、广州和乌鲁木齐接收装置,其中北京密云卫星地面站由中国资源卫星应用中心与中科院合作共建。

此外,高性能计算机和大量国产软件的研制成功,也为我国摄影测量的发展及应用提供了有力的支撑。我国自主研发的VirtuoZo 全数字摄影测量系统,能完成从自动空中三角测量到测绘各种比例尺数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划地形图 (DLG) 整个过程。作为一种直接从数字影像中获取测绘信息的软件平台,凭借着稳定快速的匹配算法、高度自动化的测图方式和生动的三维立体景观显示,被称作国际三大实用数字摄影测量系统之一。而且计算机和软件产品的开发,反过来又促进了摄影测量特别是传感器的研制和发展。

二、应用更加广泛

摄影测量的快速发展,最终成就都体现在应用上。以前人们一提到摄影测量,很快就会想到国防安全和地理信息采取。而现在随着摄影测量技术和相关设备的跨越式发展,摄影测量在测绘、气象、地矿、农林、水利、海洋、地震和城市建设等方面得到了越来越广泛的应用。

当然,测绘依然是当前摄影测量最主要的应用之一。2006年国家测绘局为配合西部大开发,启动了国家西部测图工程。工程历时6年,于今年8月份顺利完成。工程实施过程中使用了一大批新设备、新技术及新航空航天遥感影像,成功完成西部200多万平方公里1:50000地形图的测量。这项工程对我国摄影测量及其应用都产生了深远的影响。

除了大型测绘应用外,与百姓生活紧密相关的还有气象预报、城市规划和建设等。每天国家卫星气象中心及各地气象厅局都会发布全国和各地的天气预报,而他们根据的就是风云系列气象卫星及设立在各地的气象观测站观察得到的图象信息,然后经专业分析后通过电视、广播、报纸和网络向公众发布。此外,摄影测量在城市规划中也得到愈来愈广泛的应用。大家感受最深的可能是城市拆迁以及新城区的建设,其实电子地图也是摄影测量在城市管理中的一大应用。初到一个陌生的城市,很多人会因为路线不熟,通过网络查找当地的电子地图。像北京和上海等城市的电子地图更加完善,查询时能够实现三维效果,极大地方便了民众的出行。

2008年汶川大地震,广大军民参与了救援活动。在救援过程中,大量国产测量设备显示出了重要的实用价值,也加深了人们对摄影测量重要性的认识。经过多年的建设和发展,我国目前已经拥有国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、国家遥感中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等卫星遥感应用研究机构。这些专业机构利用各种遥感卫星开展了气象预报、海洋预报、灾害监测、国土普查、作物估产、环境保护以及上文提到的城市规划和地图测绘等多领域、多方面的应用研究工作。

在摄影测量应用领域不断拓展的同时,相关设备产业化也初见成效。现在开车的人越来越多,装台汽车导航仪日渐成为有车一族的选择。除此之外,常见的测量设备还包括手机图形图像服务、智能小区服务、盲人导航等。此外,一些公司如中航技四维航空、中国试飞研究院630所等,通过租用飞机开展航空遥感服务与中国测绘研究院、国土资源部地质物探遥感中心等单位合作,也为我国摄影测量成果产业化的形成和发展做出了贡献。现在摄影测量成果应用已呈现出大众化与普适化的发展趋势,未来也必将与普通百姓的生活更加紧密。

三、人才得到培养和锻炼

经过多年的发展,特别是遥感卫星技术的快速发展,我国在研制和应用方面已经积累了丰富的经验,也培育出一大批实用的人才队伍。

国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、国家遥感中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等卫星遥感应用研究机构,不仅参与和主导了我国摄影测量事业的发展,同时也是我国摄影测量人才培养的主要机构。这些机构通过对传感器的研制,测量信息的处理和应用培养和锻炼了大量科技人才。当前摄影测量人才的培养,一个最有效的手段是通过具体工程。如上文提到的国家西部测图工程,涉及面广,持续时间长,参与技术人员多,对所有参与者特别是年轻技术人员是一次难得的锻炼机会。

进入21世纪,随着数码摄影仪的问世,各地特别是各大中城市纷纷开展了制作三维城市电子地图项目。许多大中城市如上海已经建立起1:500-1:2000空间数据库。这对当地测量人才的培养十分关键。地方测量数据最终将构建成起一座“数字中国”。目前,我国已经建成1:1000000、1:250000和1:50000全国空间数据库,相关数据产品也正在开发之中。

对摄影测量人才队伍培养做出贡献的,还有各相关大学,如现已并入武汉大学的武汉测绘科学技术大学。该校王之卓教授是我国摄影测量与遥感学科的奠基人。王老不仅直接推动了中国摄影测量技术的变革,还培养出大批优秀的摄影测量人才。王老对我国摄影测量学科的贡献将永远为后人称颂。

结语:摄影测量在技术装备、应用和人才培养上都取得了巨大的进步。作为国家重点发展的战略高技术,在发展的过程中还应加强对测量技术和成果的保护,因为测量技术和成果时刻关系着国家的安全。可以相信,有国家的大力支持和现已积累的技术,我国摄影测量与遥感技术必将提高到一个新的水平。

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