《電子技術(shù)應(yīng)用》
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現(xiàn)代科技發(fā)展對(duì)攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的影響
摘要: 主要介紹計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)等高科技的發(fā)展對(duì)攝影測(cè)量與遙感的影響,,并對(duì)衛(wèi)星遙感今后的發(fā)展方向及目前存在的問題作了介紹,。
關(guān)鍵詞: 遙感圖像 遙測(cè)
Abstract:
Key words :

     二十世紀(jì)發(fā)展起來的攝影測(cè)量學(xué),特別是航空攝影測(cè)量是我國傳統(tǒng)測(cè)繪重要組成部分,,在大地,、航測(cè)和制圖三大組成部分中,航測(cè)是測(cè)制地形圖的最基本手段,。由于高科技的發(fā)展,,攝影測(cè)量正受到史無前例的影響,正在經(jīng)歷一場深刻的變革,,本文主要介紹現(xiàn)代科技發(fā)展對(duì)攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的影響,,目前發(fā)展方向,以及發(fā)展中存在的問題,。

1計(jì)算機(jī)發(fā)展對(duì)攝影測(cè)量的影響

1.1攝影測(cè)量的回顧

    航空攝影測(cè)量是傳統(tǒng)地形圖測(cè)繪的基本手段,,通過量測(cè)航空像片計(jì)算地面真實(shí)坐標(biāo)。攝影測(cè)量工作者早就關(guān)注計(jì)算機(jī)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用,,但是由于這種計(jì)算極為復(fù)雜,,因此隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展,,計(jì)算機(jī)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用才逐步深入,。

攝影測(cè)量中的航片與地面關(guān)系公式是攝影測(cè)量中最基本公式,該公式為[1]:
x=-fa1(X-Xs)+b1(Y-Ys)+c1(Z-Zs)a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)
y=-fa2(X-Xs)+b2(Y-Ys)+c2(Z-Zs)a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)
式中a、b,、c為方向余弦,,與航向、旁向傾角和旋角有關(guān),,其關(guān)系式為:
a1=cosφcosκ+sinφsinωsinκ
b1=cosφsinκ-sinφsinωcosκ
c1=sinφcosω
a2=-cosωsinκ
b2=cosωcosκ
c2=sinω
a3=-sinφcosκ+cosφsinωsinκ
b3=-sinφsinκ-cosφsinωcosκ
c3=cosφcosω
f 為攝影機(jī)焦距,。
x、y 為像點(diǎn)坐標(biāo),。
Xs,、Ys、Zs 為攝站投影中心坐標(biāo),。
X,、Y、Z 為地面點(diǎn)坐標(biāo),。

    攝影測(cè)量中的其它許多公式可由此公式推導(dǎo)而成,,因此該公式是攝影測(cè)量的基礎(chǔ),從該公式中可清楚看到計(jì)算關(guān)系的復(fù)雜性,。在此介紹該公式的目的是為了說明解算該公式的方法確定了攝影測(cè)量發(fā)展的三個(gè)階段,,即模擬、解析和全數(shù)字測(cè)圖,。在計(jì)算機(jī)水平發(fā)展還不高時(shí),,測(cè)圖無法用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn),只能用機(jī)械模擬的辦法,,例如多倍儀和各種精密全能測(cè)圖儀,,還有為了降低造價(jià),利用簡化公式設(shè)計(jì)的模擬儀器,。這些儀器由于精度要求極高,,因此制造困難,價(jià)格昂貴,。這些儀器在>測(cè)繪事業(yè)中起到了一定的歷史作用,。

    在60-70年代,由于容量和計(jì)算速度的限制,,計(jì)算機(jī)僅用于攝影測(cè)量的加密,。到80年代,計(jì)算機(jī)的發(fā)展,,使得解析測(cè)圖儀問世,,將計(jì)算機(jī)用于測(cè)圖領(lǐng)域,把原來模擬儀器的機(jī)械交會(huì)求解改用計(jì)算機(jī)計(jì)算,,從而簡化了儀器結(jié)構(gòu),,降低儀器造價(jià),。測(cè)圖過程與模擬儀器相仿。到90年代,,計(jì)算機(jī)有了飛躍發(fā)展,,特別是1995 年以后,其計(jì)算速度和存儲(chǔ)容量有了明顯提高,,使數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量成為現(xiàn)實(shí),。

1.2計(jì)算機(jī)發(fā)展對(duì)攝影測(cè)量的影響

    隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展,攝影測(cè)量中最困難的測(cè)圖部分用計(jì)算機(jī)來解決,,從而使攝影測(cè)量步入計(jì)算機(jī)處理的新時(shí)代,,使得攝影測(cè)量產(chǎn)生了巨大的變化,該變化可從下列四個(gè)方面得到反映,。

(1)測(cè)量儀器的徹底改變

    傳統(tǒng)攝影測(cè)量儀器主要分二大類,,一類用于測(cè)量像片的坐標(biāo),用于加密,,提供測(cè)圖時(shí)控制點(diǎn)坐標(biāo),。第二類是用于測(cè)圖,通常為機(jī)械模擬方式,。這些儀器由于精度高,,制造比較困難,過去大部分從德國,、瑞士進(jìn)口,,價(jià)格自然昂貴。而現(xiàn)在只要有高精度像片數(shù)字化儀和基于計(jì)算機(jī)的處理系統(tǒng),,便可實(shí)現(xiàn)航測(cè)生產(chǎn)的全過程,。這些儀器與原來儀器相比,具有結(jié)構(gòu)簡單,、體積小,、重量輕、價(jià)格低,、效率高等特點(diǎn),。如果將來航空攝影采用數(shù)碼像機(jī),直接得到數(shù)字影像,,到那時(shí)像片數(shù)字化儀都不要,,利用基于計(jì)算機(jī)的一些處理系統(tǒng)便可實(shí)現(xiàn)地形圖等測(cè)繪產(chǎn)品的生產(chǎn)。由此可看出,,計(jì)算機(jī)的發(fā)展對(duì)航測(cè)儀器帶來了徹底變革,。

(2)產(chǎn)品形式的改變

    由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展,測(cè)繪生產(chǎn)的產(chǎn)品模式發(fā)生了根本變化,,由過去的模擬表達(dá)方式改為全數(shù)字形式,,即4D產(chǎn)品,。在數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)中,首先應(yīng)重視數(shù)據(jù)的格式,,即制訂數(shù)據(jù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。目前各國的標(biāo)準(zhǔn)不一致,,因此在用數(shù)據(jù)前,,必須先了解數(shù)據(jù)格式,否則無法應(yīng)用,。在數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品中,,另一重要轉(zhuǎn)變是產(chǎn)品的管理,在模擬圖時(shí)代,,利用倉庫儲(chǔ)存,,用戶親自領(lǐng)取的方式。在數(shù)字時(shí)代,,利用計(jì)算機(jī)管理,,公用數(shù)據(jù)可以上網(wǎng),用戶從網(wǎng)上直接下載數(shù)據(jù),。在管理上更為科學(xué),,使用更為方便。

(3)生產(chǎn)工藝的改變

    由于處理方法和產(chǎn)品形式的改變,,使得生產(chǎn)工藝流程也產(chǎn)生重大變化,,朝著簡單、高效方向發(fā)展,。模擬產(chǎn)品生產(chǎn)中一個(gè)重要缺陷是繪圖結(jié)果不能有效利用,,從生產(chǎn)原圖到出版須重復(fù)標(biāo)描多次,而在數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)中該問題就不存在,。由此也導(dǎo)致航測(cè)與制圖無明確分界?,F(xiàn)在的生產(chǎn)工藝流程主要包括下列部分:航片數(shù)字化,把模擬圖像變?yōu)閿?shù)字影像,;影像處理和信息提取,,包括影像幾何糾正及產(chǎn)品信息的提取與編輯;建立數(shù)據(jù)庫,,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效管理和應(yīng)用,。

(4)理論方法上的改變

     在過去,攝影測(cè)量主要著重模型的研究,,目的是為了提高測(cè)量精度,,而現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的水平,對(duì)攝影測(cè)量計(jì)算而言,,已根本解決,,可以用最嚴(yán)密的公式計(jì)算,,解算精度能得到完全保證。攝影測(cè)量幾何模型已不再是研究的重點(diǎn),,而轉(zhuǎn)向影像匹配與信息自動(dòng)提取方面,。影像匹配是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的核心,數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的效能能否得到充分發(fā)揮在某種程度上取決于影像自動(dòng)匹配的水平,。影像匹配不僅在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中占有重要地位,,同時(shí)也是計(jì)算機(jī)視覺目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別的核心,為此影像匹配引起許多學(xué)者的關(guān)注,。經(jīng)過多年研究,,結(jié)合計(jì)算機(jī)發(fā)展水平,影像匹配已從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用,,這是攝影測(cè)量取得的重大進(jìn)展,。由于地面影像極其復(fù)雜,影像匹配尚不能做到完全成功,,目前當(dāng)匹配失敗時(shí)尚需人工干預(yù),。在信息提取方面,已進(jìn)行了大量研究,,有些進(jìn)展,,但距實(shí)際應(yīng)用尚有較大距離,這方面是今后應(yīng)努力研究的方向,。

2 空間技術(shù)發(fā)展的影響

2.1 航天遙感的發(fā)展

2.1.1 航天遙感發(fā)展過程

    1972年美國開始發(fā)射陸地衛(wèi)星Landsat,,該系列共有7顆衛(wèi)星組成,其中Landsat6發(fā)射失敗,,最后一顆Landsat7于1999年4月15 日發(fā)射,,4月18日己傳送回第一幅圖像,證明發(fā)射已經(jīng)成功,。Landsat1~3的主要成像儀器為多光譜掃描儀(MSS),為4個(gè)波段,,地面分辨率大約為70m,Landsat4,5的主要成像儀器為專題制圖儀(TM),,由7個(gè)波段,,除波段6外,地面分辨率為30m, Landsat7除30m的多光譜圖像外,,增加了一個(gè)15m分辨率的全色波段,。Landsat圖像的地面復(fù)蓋范圍為185×185km2,由于光譜波段設(shè)計(jì)合理,,價(jià)格合適,,得到全球的廣泛應(yīng)用。

    1986年法國開始發(fā)射SPOT衛(wèi)星,,現(xiàn)在已發(fā)射4顆,。SPOT的成像儀器為高分辨率可見光成像儀(HRV),,HRV觀測(cè)方法不是采用掃描鏡,而是采用 CCD電子式掃描,??刹捎枚喙庾V和全色二種模式,多光譜,,有3個(gè)波段,,地面分辨率為20m。全色的地面分辨率為10m,。SPOT圖像的地面覆蓋范圍為60 ×60km2,。試驗(yàn)證明,,多光譜圖像的3個(gè)波段,,其中波段1和波段2數(shù)據(jù)嚴(yán)重相關(guān),對(duì)應(yīng)用具有較大影響,。其全色波段,,由于分辨率較高,具有廣泛應(yīng)用價(jià)值,,但是由于價(jià)格較貴,,在應(yīng)用中受到一定限制。SPOT4 成像儀器性能進(jìn)一步改進(jìn),,多光譜改為4個(gè)波段,,并增加了地面掃描寬度為2200km2、地面分辨率為1150m的 SPOT Vegetation,,用于植被調(diào)查,。SPOT5多光譜分辨率將提高到10m,全色提高到5m,。

    1996年印度發(fā)射了IRS-1C衛(wèi)星,,其多光譜地面分辨率有3個(gè)波段為23.5m,1個(gè)波段為70.5m,,全色波段為5.8m,。圖像地面覆蓋范圍多光譜為141×141km2,全色為70×70km2,。IRS-1C衛(wèi)星還帶有一個(gè)廣角傳感器(WFS),,其圖像地面復(fù)蓋范圍為770×770km2,地面分辨率為188m,,用于植被變化的研究,。

    雷達(dá)衛(wèi)星也有發(fā)射,如歐空局的ERS1/2合成孔徑雷達(dá)(SAR),,地面分辨率約為30m, 圖像地面覆蓋寬度為102.5km2,。加拿大的RADARSAT,,地面分辨率為10~100m,圖像地面覆蓋范圍為從100×100km2至500× 500km2,。日本的JERS SAR,,地面分辨率為18m, 圖像地面覆蓋范圍為75×75km2。

    20多年來,,航天遙感得到了較大發(fā)展,,獲得了大量衛(wèi)星影像,并在許多領(lǐng)域已有成功的應(yīng)用,。

2.1.2航天遙感的現(xiàn)代發(fā)展

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,,航天遙感不僅走向成熟,同時(shí)又提出了新的要求,,其中有二個(gè)特點(diǎn),,其一是地面分辨率愈來愈高,美國在南斯拉夫所用軍事偵察衛(wèi)星地面分辨率為0.1m,。在衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃中,,許多國家或公司將要發(fā)射地面分辨率為1m的衛(wèi)星。美國在“數(shù)字地球”計(jì)劃中,,分辨率為1×1m的全球影像是其中重要內(nèi)容之一,,這些高分辨率影像將來主要靠航天遙感來獲得。

     其二是面向全球變化監(jiān)測(cè),,我們賴以生存的地球由于人類活動(dòng)的影響正在發(fā)生不斷變化,,許多自然現(xiàn)象及變化規(guī)律尚不清楚,為了進(jìn)行研究,,必須獲得大氣圈,、水圈和生物圈的各種數(shù)據(jù),須對(duì)地球表面的陸地,、海洋及大氣層進(jìn)行全面監(jiān)測(cè),,為此美國提出了地球觀測(cè)系統(tǒng)(EOS)計(jì)劃,衛(wèi)星上傳感器共有19種,。這些傳感器用幾顆衛(wèi)星發(fā)射,,其中AM1計(jì)劃在1999年7月發(fā)射。下面介紹一些傳感器的性能及用途[2],。

 *CERES(Clouds and the Earth's Radiant Energy System 云及地球輻射能系統(tǒng)),,通過短波和長波輻射兩種方式對(duì)地球輻射進(jìn)行測(cè)量。

 *LIS(Lightning Image Sensor 光亮成像傳感器),將搜集地球上光亮的變化與分布信息,。此傳感器覆蓋范圍600×600km2,,空間分辨率5km。

     *ASTER( Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer 高級(jí)星載熱量發(fā)射及反射輻射計(jì)),提供高分辨率(15~90m)的地表及云的數(shù)據(jù),供氣候?qū)W,、水文學(xué),、生態(tài)學(xué)及地質(zhì)學(xué)進(jìn)行研究。

     *MISR(Multiangle Image SpectroRadiometer 多角度成像光譜輻射計(jì)),將獲得全球各種反射光線的方向特性數(shù)據(jù)以及用于地表的地質(zhì)特性和霧,、云及生態(tài)研究的信息,。掃描寬度為360km,空間分辨率為275m,、550m及1100m,,4個(gè)波段,9天覆蓋全球,。

 *MODIS(ModerateResolution Image Spectroradiometer 中等分辨率成像光譜輻射計(jì)),,共36個(gè)波段,其中2個(gè)為250m,,5個(gè)為500m,,29個(gè)為1km,1至2天覆蓋全球,,將提供多種全球數(shù)據(jù)產(chǎn)品,,包括1km分辨率的地表溫度,、海洋顏色,、植被/地表覆蓋等大量信息,可用來進(jìn)行全球生態(tài)及物理變化的測(cè)量,。

 *SAGEⅢ(Stratospheric Aerosol and Gas Experiment Ⅲ 對(duì)流層云霧及氣體實(shí)驗(yàn)室3號(hào)),用于對(duì)云霧,、臭氧、二氧化氮,、水蒸汽,、溫度、壓力等的研究,,空間分辨率為1~2km,。

    *Ocean Color Instrument 海洋顏色儀,用于進(jìn)行全球碳循環(huán)的研究,。

    *SEAWINDS,,對(duì)全球無冰的海洋上空的風(fēng)進(jìn)行連續(xù)、全天候測(cè)量,,掃描幅寬為1800km,,空間分辨率為50km。

    *ACRIM( Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor 空洞變化輻射計(jì)及輻照率監(jiān)測(cè)器),,用于監(jiān)測(cè)太陽總輻照率的變化,。

    *EOSP( Earth Observing Scanning Polerimeter 地球觀測(cè)掃描極化儀),用于提供全球云及霧圖像,包括12個(gè)多光譜波段,,空間分辨率10km,。

 *MIMR(Multifrequency Image Microwave Radiometer 多頻成像微波輻射計(jì)),用于獲得水循環(huán)的重復(fù)參數(shù),,包括大氣中水的含量,,雨量,土壤濕度,,冰雪覆蓋及海面溫度等,,幅寬為1250km,空間分辨率為5.6km,、14km,、24km、45km及70km,。

 *AIRS/AMSU/MHS(Atmospheric Infrared Sounder大氣紅外探測(cè)器/ Advanced Microwave Sounding Unit 高級(jí)微波探測(cè)單元/ Microwave Humidity Sounder 微波水份探測(cè)器),,用于測(cè)量大氣溫度,提供大氣的水蒸汽,云,、海/陸地表面溫度及大氣濕度數(shù)據(jù),。幅寬1650km,空間分辨率AIRS水平為13.5km,,垂直1km,,AMSU為40km,MHS為13.5km,。

 *TES(Tropspheric Emission Spectrometer 對(duì)流層散射光譜輻射計(jì)),,用于對(duì)流層質(zhì)量變化監(jiān)測(cè),包括對(duì)流層的組成,、變化及對(duì)流層-平流層交換以及對(duì)氣候和生態(tài)的影響,。

 *HIRDLS(High Resolution Dynamics Limb Sounder 高分辨率動(dòng)態(tài)探測(cè)器),利用紅外輻射計(jì)對(duì)對(duì)流層上層,、平流層及散逸層進(jìn)行測(cè)量,,包括溫度、臭氧,、水蒸汽等的含量,。

 *MLS(Microwave Limb Sounder 微波探測(cè)器),測(cè)量平流層下層溫度及對(duì)流層上層的化學(xué)成分及研究火山對(duì)全球變化的影響,。

 *GLAS(Geoscience Laser Altimeter System 地球科學(xué)激光測(cè)高系統(tǒng)),用于測(cè)量冰山地形的激光測(cè)高儀,,同時(shí)用來測(cè)定云及大氣特性。

    *Landsat7也并入EOS計(jì)劃,,主要的儀器為ETM+(Enhanced Thematic Mapping Plus ) 增強(qiáng)型專題制圖儀,。

雷達(dá)衛(wèi)星也是以后發(fā)展的重要方向,信息獲取不受氣候影響的特點(diǎn)吸引著人們的普遍關(guān)注,雷達(dá)衛(wèi)星的特有特性為應(yīng)用開辟了廣闊前景,。我們?cè)谶@方面研究尚不夠,,有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

2.1.3 航天遙感的影響

    為了應(yīng)用需要,,必須對(duì)航天遙感影像進(jìn)行處理和分析,,鑒于航天遙感影像具有數(shù)據(jù)量大、分析復(fù)雜等特點(diǎn),,因此對(duì)處理設(shè)備和方法提出了新的要求,,對(duì)許多相關(guān)領(lǐng)域引起重要影響。例如存儲(chǔ)設(shè)備,,為了解決海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題,,美國 NASA和 EROS中心研制了專用存儲(chǔ)設(shè)施,存放5000盤磁帶,,用機(jī)械手自動(dòng)取帶和存帶,。下面主要從數(shù)字圖像處理和模式識(shí)別方面論述航天遙感的影響。

(1)數(shù)字圖像處理

    數(shù)字圖像處理是一門新興學(xué)科,,自發(fā)展至今只有幾十年的歷史,,除在遙感中應(yīng)用外,主要用于空間探測(cè),、生物醫(yī)學(xué),、人工智能及工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域[4]。該學(xué)科發(fā)展初期,,由于計(jì)算機(jī)水平的限制,,主要是學(xué)術(shù)上的理論研究,,其理論基礎(chǔ)的核心是 FOURIER變換,。自衛(wèi)星遙感發(fā)展后,由于實(shí)際應(yīng)用的需要,,使該學(xué)科有了長足發(fā)展,,例如幾何糾正,從幾何糾正模型到影像取樣理論都得到了發(fā)展和完善,。在影像增強(qiáng),、信息融合等方法上有了重要發(fā)展,例如 KL變換,,RGB與 IHS間的色度變換等,。在邊緣信息提取方面,盡管作了大量研究,,與數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量一樣,,距實(shí)際應(yīng)用尚有較遠(yuǎn)的距離。這是因?yàn)楹娇铡⒑教煊跋竦膹?fù)雜性決定的,,邊緣不能唯一和閾值的確定問題始終限制著實(shí)際應(yīng)用,。目前最好發(fā)展一些半自動(dòng)化方法,人工引導(dǎo)與自動(dòng)提取相結(jié)合才能達(dá)到較好的效果,。

(2)模式識(shí)別目前衛(wèi)星遙感的重要應(yīng)用方向之一是利用影像來識(shí)別物體,,這一領(lǐng)域是模式識(shí)別的重要組成部分。自衛(wèi)星遙感發(fā)展以來,,以  統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的自動(dòng)分類方法得到了進(jìn)一步完善和發(fā)展,,例如,最大似然法的實(shí)用化算法,,神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在分類中的應(yīng)用,,在聚類分析中的ISO法,利用輔助數(shù)據(jù)提高分類精度的各種方法,,都給模式識(shí)別的發(fā)展提供了新的活力,。

2.2航天遙感的特點(diǎn)

2.2.1航天遙感目前的應(yīng)用方向

    利用衛(wèi)星遙感獲取各種信息是目前最有效的方法。在實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球的今天,,衛(wèi)星遙感更顯示出它的重要性,。數(shù)字地球可以看成是一個(gè)虛擬地球,把地球上的各種信息以數(shù)字形式表達(dá),,實(shí)現(xiàn)多分辨率,、三維形式的地球的描述。要把整個(gè)地球上的信息數(shù)字化,,進(jìn)入計(jì)算機(jī)管理,,其工作量極大,在開始階段,,可以從已成圖的資料提取部分信息,,但是從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)、從信息更新角度,,衛(wèi)星遙感是提供信息源的最有效手段和保證,。

    根據(jù)我國國情,目前有二個(gè)方面的問題從中央到地方都極為關(guān)注,,即環(huán)境變化監(jiān)測(cè)和耕地保護(hù),,要想比較好的解決這些問題,要靠衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展,。因?yàn)橹挥性摷夹g(shù)才能快速提供有效的信息,。

2.2.2應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

    目前衛(wèi)星遙感的主要應(yīng)用是根據(jù)衛(wèi)星影像來解釋人們所需要的信息,應(yīng)該屬于二維處理的范圍,,盡管利用某些衛(wèi)星遙感圖像可以進(jìn)行高程測(cè)量,,但目前尚不是主流,。

    根據(jù)衛(wèi)星影像來解釋出各種所需信息,主要根據(jù)影像的灰度,、顏色,、紋理、結(jié)構(gòu),、形狀等許多信息來確定,,目前大部分衛(wèi)星遙感(SAR除外)根據(jù)光譜成像理論來獲取信息,鑒于地物光譜受到周圍環(huán)境,、大氣衰減等許多因素的影響,,使得影像特征與地物間的關(guān)系極為復(fù)雜,同時(shí)由于分辨率的限制,,有些地物難以區(qū)分,,這對(duì)影像解釋帶來極大困難。特別在中國,,小農(nóng)經(jīng)濟(jì)的耕作模式,,使得地塊小,作物混亂,,對(duì)解釋更為困難,。

    不論采用何種方法,衛(wèi)星影像解釋必須與外業(yè)調(diào)查相結(jié)合,,否則很難保證解釋質(zhì)量,。航空攝影測(cè)量主要測(cè)量地球表面的幾何形態(tài),其精度主要取決于影像質(zhì)量與測(cè)量儀器,,人為因素影響相對(duì)較小,,在一定的條件下,質(zhì)量較易控制,。而在衛(wèi)星影像解釋中,,人為因素影響較大,對(duì)作業(yè)員的素質(zhì)要求更高,。因此在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整中,,應(yīng)重視作業(yè)員素質(zhì)的培養(yǎng)。

2.2.3計(jì)算機(jī)自動(dòng)解釋中存在的困難

    利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行衛(wèi)星影像自動(dòng)解釋是科技工作者的奮斗目標(biāo),,經(jīng)過幾十年的研究,已獲得一定進(jìn)展,,但是距自動(dòng)解釋的目標(biāo)甚遠(yuǎn),。

基于統(tǒng)計(jì)理論的分類方法已較完善和成熟,已在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,,鑒于這種方法主要根據(jù)光譜特征,,而光譜特征與地物的對(duì)應(yīng)關(guān)系比較復(fù)雜,,即異物同譜現(xiàn)象,因此分類精度受到一定限制,。使得有部分人寧愿采用目視解釋,,而不用計(jì)算機(jī)分類的現(xiàn)象。當(dāng)衛(wèi)星影像分辨率較低時(shí),,基于統(tǒng)計(jì)理論的分類方法較有成效,,隨著分辨率的提高,統(tǒng)計(jì)分類方法將會(huì)失去其作用,。

    要想提高計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類精度,,要注意二個(gè)方面的問題,第一是二維特征的分析,,目前基于統(tǒng)計(jì)的分類方法基本上利用點(diǎn)的特征,,影像中的關(guān)系信息利用較少,而影像的二維特征分析首先要確定邊界,,而地物邊界預(yù)先又無法確定,,這是目前分類方法中存在的主要問題。為了解決這一困難,,提出了并行處理的設(shè)想,,當(dāng)然這對(duì)計(jì)算機(jī)又提出了新的要求,要研制新一代計(jì)算機(jī),。在算法上也要作重要改變,,要研究適合于平行處理的新算法。第二是多因素的智能分析,,鑒于衛(wèi)星影像解釋要依賴很多因素,,在自動(dòng)解釋時(shí),最好把這些影響因素都考慮進(jìn)去,,這樣才能保證正確的自動(dòng)識(shí)別,,這就是所謂的專家判讀系統(tǒng)或影像理解要解決的內(nèi)容。

    目前在以上方面都進(jìn)行了一些研究,,但僅僅是開始,,離應(yīng)用目標(biāo)相距甚遠(yuǎn),有待我們深入研究,。

3 現(xiàn)代科技發(fā)展在測(cè)繪變革中的作用

    測(cè)繪技術(shù)由于現(xiàn)代科技的發(fā)展正在經(jīng)歷一場深刻的變革,,從該變革中我們可清楚看到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率所起的作用。

    由于空間技術(shù)的發(fā)展,,使得信息獲取手段得到根本改變,,例如大地測(cè)量,過去通過測(cè)角,、測(cè)高來獲取基本信息,,而現(xiàn)在通過GPS衛(wèi)星來獲取信息,,過去利用航空攝影來獲取地面信息,而現(xiàn)在可通過衛(wèi)星來獲取,,并且是數(shù)字形式,。由于信息獲取手段的提高,為測(cè)繪的變革提供了重要保證,。

    由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展,,使得測(cè)繪生產(chǎn)工具發(fā)生徹底變革,例如航測(cè)成圖生產(chǎn)中所使用的全能測(cè)圖儀將要進(jìn)入歷史博物館,,基于計(jì)算機(jī)的各種處理和管理系統(tǒng)登上歷史舞臺(tái),。由于生產(chǎn)工具的改進(jìn),使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式得到徹底的改變,。

    由于測(cè)繪中引用了這些高科技,,使得信息獲取更為方便,生產(chǎn)速度加快,,生產(chǎn)成本降低,,勞動(dòng)強(qiáng)度減輕。不僅如此,,還為測(cè)繪產(chǎn)品的應(yīng)用提供了廣闊前景,。由于測(cè)繪產(chǎn)品為數(shù)字形式,不僅使用方便,,經(jīng)過適當(dāng)組合和處理,,便可生成形式多樣的產(chǎn)品或其它形式的副產(chǎn)品,例如,,從DEM可以生成坡度圖,、坡向圖、暈渲圖,,利用DEM和專題圖可生成暈渲專題圖,。由于是數(shù)字形式,為綜合分析提供了條件,,為深層次的應(yīng)用提供了可能,。

    測(cè)繪技術(shù)雖然得到很大發(fā)展,但在發(fā)展進(jìn)程中又面臨著新的問題和困難,,例如航天遙感的發(fā)展,,可以大量獲取各種信息,如何快速,、高效處理這些數(shù)據(jù),,己擺在我們面前。目前計(jì)算機(jī)的水平,,對(duì)于數(shù)值計(jì)算和文字處理己能滿足,,但是對(duì)于數(shù)字影像的信息提取和影像分析尚不能適應(yīng),期望新一代計(jì)算機(jī)的研制,。我們相信,,隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,攝影測(cè)量與遙感技術(shù)將會(huì)提高到一個(gè)新的水平,。

參考文獻(xiàn)
1 王之卓. 攝影測(cè)量原理(英文版). 武漢:武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社,,1990
2 MTPE / EOS Reference Handbook,1995
3 李德仁等. 地球空間信息學(xué)與數(shù)字地球.見:空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施與數(shù)字地球論文集,1999
4 W.K.普拉特. 數(shù)字圖像處理學(xué).北京:科學(xué)出版社,,1984

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