摄影测量与遥感技术的应用
摘要：本文在张教授关于摄影测量与遥感技术应用领域的基础上，详细介绍了其研究方向以及在农业、资源与环境、气象等等方向上的应用。 关键字：摄影测量；遥感；应用
一． 摄影测量与遥感技术概念
摄影测量与遥感学科隶属于地球空间信息科学的范畴，它是利用非接触成像和其他传感器对地球表面及环境、其他目标或过程获取可靠的信息，并进行记录、量测、分析和表达的科学与技术。摄影测量与遥感的主要特点是在像片上进行量测和解译，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间的动态物体影像。
二． 摄影测量与遥感技术的主要研究方向：
1.数字摄影测量
以航空影像和卫星米级高分辨率影像为数据源，扩展计算机立体相关理论与算法，发展立体几何模型确定和精化的新方法，以及研究困难地区数字立体测图的新技术；研究近景（地面）摄影测量中的数字相机的快速检校新算法，数字影像精确匹配问题，以及在工业生产过程自动监测和土木工程建筑物（如桥梁和隧道）形变监测中的问题。
2.遥感技术及应用
以多光谱、多分辨率和多时相卫星影像为数据源，研究地表变迁及地质调查的遥感新方法；研究地球资源（如土地利用）变化检测的有效方法，发展半自动或全自动化的遥感监测手段；开发监测城市环境污染和自然灾害（如洪水与森林、农作物病虫害）的实用遥感系统，等等。基于合成孔径雷达图像，开展干涉雷达（InSAR）等技术的地表三维重建、大范围精密地表形变（包括滑坡、城市沉降和地壳形变）探测和气象变化监测的研究。
3.3S技术及应用
研究车载CCD序列影像测图的方法和算法，为线性工程勘测和调查提供快速而有效的地面遥感测量手段；研究包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）在内的3S技术集成的模式和方法，为我国西部大开发的铁路、公路建设探索全新的勘测设计手段。
随着摄影测量步入全数字时代和遥感进入高分辨率、立体观测时代，摄影测量与遥感技术应用的广度和深度日益拓展。近30年来，摄影测量与遥感技术已在测绘、
农业、林业、水利、气象、资源环境、城市建设、海洋、防灾减灾等领域得到广泛应用，在经济建设和社会发展中发挥了越来越重要的技术支撑作用。
三． 摄影测量与遥感技术的主要应用：
1． 在农业中的应用：
摄影测量与遥感技术已在农业领域得到了广泛的应用，主要体现在以下两个方面：
1) 农作物长势监测和估产
遥感技术具有客观、及时的特点，可以在短期内连续获取大范围的地面信息，用于农情监测具有得天独厚的优势。20多年，近农作物遥感监测一直是遥感应用的一个重要主题。从“七五”利用气象卫星数据进行北方十一省市小麦估产起步，经过“八五”重点产粮区主要农作物估产研究，到“九五”建立全国遥感估产统，使我国的遥感技术在农业领域的应用不断向实用化迈进。目前已经具有对全 国冬小麦、春小麦、早稻、晚稻、双季稻、玉米和大豆等农作物的估产及其长势监测的能力，在作物收割前2-4周提供作物播种面积和总产数据，10天提供一次每次作物长势监测结果。这些信息为国家掌握粮食生产、粮食储运、粮食调配和粮食安全提供了及时、准确的服务。
2) 精准农业
北京市农林科学院通过农业定量遥感反演农学参数，监测作物长势、养分、水分、墒情等，预测作物产量品质，结合作物生长模型技术，开发出了基于遥感的精准农业水分处方决策技术，研究成果填补了我国在该领域的空白。
2. 在资源环境领域的应用：
1) 全国土地利用遥感调查与制图。
我国十分重视遥感技术在国土资源调查中的应用，先后组织相关部门完成了全国土地利用遥感调查与制图工作。在80年代初期采用卫星数据编制了全国818幅1∶25万土地利用图，完成全国土地面积精确量算，全国1∶400万地势卫星影象图，全国1∶200万土地利用卫星影象图，全国1∶100万土地利用卫星影象图。80年代中期我国又应用遥感技术与野外调绘相结合完成了全国土地利用详查，查清了我国土地权属、类型、数量、质量、分布及利用状况，取得了全面、翔实、准确的从每一个地块到村、乡、县、地、省和全国土地利用现状第一手资料，为编制国民经济和社会发展计划，制定有关政策、科学决策等提供了重要依据。我国应用卫星数据于80年代中期、90年代中期和末期完成了 1：10万和1：25万全国土地利用调查，并建立了业务运行系统，具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现在正在利用高分辨率遥感数据开展第二次全国土地详查工作。
2) 全国土地资源动态监测。
及时准确掌握土地利用变化情况，是加强国土资源管理、切实保护耕地的必要前提。为此，原国家土地管理局自1996年开始进行17个重点城市土地利用动态遥感监测试验，1999年国土资源部将其列入新一轮国土资源大调查项目计划，首次大范围大批量应用高分辨率卫星遥感数据，对全国66个50万人口以上城市进行监测，面积71.4万km2，占全国土地面积的7.4%，在城市建设及国土资源管理方面发挥了重要作用，并使遥感技术实现了产业化应用。
3. 在气象领域的典型应用：
在“国家MODIS数据共享平台”项目支持下，中国第一个海量卫星遥感数据高速共享平台——风云卫星数据广播系统（FENGYUNCast）诞生了。该系统采用DVB-S数字视频广播技术，按照数据获取、汇集、预处理、广播服务的自动业务流程，将数据近实时地向亚太地区用户广播，提供“一站式”多颗卫星遥感资料广播服务。该系统也产生广泛的国际影响，承担了亚太地区分发地球观测数据的重任。全球地球观测数据共享系统是地球综合观测系统十年执行计划的一项核心成果，而风云卫星数据广播系统是其重要组成部分。世界各国的用户不必重复建设耗资巨大的遥感卫星地面接收站，仅采用类似于卫星电视接收设备一样的系统就可以方便地接收到通过通讯卫星转发的遥感卫星数据。风云卫星数据广播系统用户将来还可以通过通讯卫星方便快捷地获取大气温度、湿度、地表温度等常规地面观测数据。
4. 在工程建设中的应用：
随着摄影测量与遥感技术的不断发展，传感器空间分辨率和光谱探测能力不断提高，迅速发展的雷达干涉测量、高分辨率卫星遥感、高光谱遥感等新技术为铁路建设中应用摄影测量与遥感技术注入了新的活力。此外，随着摄影测量与遥感的进一步发展，特别是与GPS、GIS技术的集成应用，将为我国工程建设提供动态基础信息和科学决策依据。
在工程建设中，摄影测量与遥感作为一种先进的勘测技术手段，在提高选线质量和勘测资料质量；提高勘测设计效率；改善勘测工作条件；节省基建投资等方面，具有明显的经济效益和社会效益，是工程勘测设计和现代化管理的重要内容。
5. 在防灾减灾中的应用:
在汶川大地震中，遥感技术在抗震救灾中发挥了关键作用，为领导迅速了解灾情、科学指挥救灾及制定灾后重建规划提供了重要依据。
汶川大地震发生后，灾区通信、交通严重受损，卫星遥感和航空遥感技术成为快速获取灾情的最佳途径。我国科技人员利用光学和雷达遥感、航空遥感技术对灾区进行了连续、动态监测，开展了灾区房屋倒塌、道路交通等基础设施损毁，泥石流、滑坡、堰塞湖等次生灾害解译分析工作，研发了抗震救灾综合服务地理信息平台，整合了震前、震后遥感影像，灾区三维数字高程模型，居民地、交通、水系等基础地理信息数据，堰塞湖等地质灾害专题信息,阿拉尔天气，以及人口等社会经济信息，为各级抗震救灾指挥部门和救灾人员提供了及时准确的灾情信息。
在监测地震次生灾害的同时，科技人员还利用遥感数据，对抗震救灾情况和灾害影响进行综合评估。同时，利用遥感数据及灾情监测与评估结果，为国家和地方制定灾后重建总体规划和实施方案提供宏观信息支持。
尤为值得一提的是，国家测绘局在灾情发生后立即调集航摄飞机赶赴灾区一线，实施航摄。此次航摄采用了三种不同的航空遥感飞行平台和传感器：一种是搭载了数码航摄仪的中型通用航空飞机，主要在中高空作业，可以透过云层空隙获取大区域影像。一种是超轻型直升机，可乘坐一至两人，搭载了分辨率优于0.2米的航空数码相机以及惯性导航系统和卫星导航系统，具有定点起降、近地面航摄、分辨率高等特点。一种是无人机，体积小巧，机动灵活，通过地面遥控快速采集影像，不需要专用跑道起降，受天气和空域管制的影响较小，主要用于局部监测，反映灾害情况。这些都是我国开发的具有自主知识产权的新技术，三者互为补充，各自发挥所长。执行灾区航摄任务的航空飞机搭载了由我国著名遥感专家刘先林院士研制的具有自主知识产权
的数码航空摄影仪。这台数码航摄仪技术含量相当高，获取图像后即可在前方快速处理，正常情况下拍摄分辨率在0.1米至0.2米之间，最高可达0.05米，即使阴天也能在云层下摄影。这台仪器还配有动态定位装置，不需要布设大量的野外基准站，实现了数据获取处理一体化。
四． 结语：
摄影测量与遥感技术的应用还有很多很多，这里只是列举了几个方面的作用。总之，摄影测量与遥感开辟了人类认知地球的崭新视角，为人类提供了从多维角度和宏观尺度认识宇宙与世界的新方法、新手段。
摄影测量与遥感技术的应用
摘要：本文在张教授关于摄影测量与遥感技术应用领域的基础上，详细介绍了其研究方向以及在农业、资源与环境、气象等等方向上的应用。 关键字：摄影测量；遥感；应用
一． 摄影测量与遥感技术概念
摄影测量与遥感学科隶属于地球空间信息科学的范畴，它是利用非接触成像和其他传感器对地球表面及环境、其他目标或过程获取可靠的信息，并进行记录、量测、分析和表达的科学与技术。摄影测量与遥感的主要特点是在像片上进行量测和解译，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间的动态物体影像。
二． 摄影测量与遥感技术的主要研究方向：
1.数字摄影测量
以航空影像和卫星米级高分辨率影像为数据源，扩展计算机立体相关理论与算法，发展立体几何模型确定和精化的新方法，以及研究困难地区数字立体测图的新技术；研究近景（地面）摄影测量中的数字相机的快速检校新算法，数字影像精确匹配问题，以及在工业生产过程自动监测和土木工程建筑物（如桥梁和隧道）形变监测中的问题。
2.遥感技术及应用
以多光谱、多分辨率和多时相卫星影像为数据源，研究地表变迁及地质调查的遥感新方法；研究地球资源（如土地利用）变化检测的有效方法，发展半自动或全自动化的遥感监测手段；开发监测城市环境污染和自然灾害（如洪水与森林、农作物病虫害）的实用遥感系统，等等。基于合成孔径雷达图像，开展干涉雷达（InSAR）等技术的地表三维重建、大范围精密地表形变（包括滑坡、城市沉降和地壳形变）探测和气象变化监测的研究。
3.3S技术及应用
研究车载CCD序列影像测图的方法和算法，为线性工程勘测和调查提供快速而有效的地面遥感测量手段；研究包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）在内的3S技术集成的模式和方法，为我国西部大开发的铁路、公路建设探索全新的勘测设计手段。
随着摄影测量步入全数字时代和遥感进入高分辨率、立体观测时代，摄影测量与遥感技术应用的广度和深度日益拓展。近30年来，摄影测量与遥感技术已在测绘、
农业、林业、水利、气象、资源环境、城市建设、海洋、防灾减灾等领域得到广泛应用，在经济建设和社会发展中发挥了越来越重要的技术支撑作用。
三． 摄影测量与遥感技术的主要应用：
1． 在农业中的应用：
摄影测量与遥感技术已在农业领域得到了广泛的应用，主要体现在以下两个方面：
1) 农作物长势监测和估产
遥感技术具有客观、及时的特点，可以在短期内连续获取大范围的地面信息，用于农情监测具有得天独厚的优势。20多年，近农作物遥感监测一直是遥感应用的一个重要主题。从“七五”利用气象卫星数据进行北方十一省市小麦估产起步，经过“八五”重点产粮区主要农作物估产研究，到“九五”建立全国遥感估产统，使我国的遥感技术在农业领域的应用不断向实用化迈进。目前已经具有对全 国冬小麦、春小麦、早稻、晚稻、双季稻、玉米和大豆等农作物的估产及其长势监测的能力，在作物收割前2-4周提供作物播种面积和总产数据，10天提供一次每次作物长势监测结果。这些信息为国家掌握粮食生产、粮食储运、粮食调配和粮食安全提供了及时、准确的服务。
2) 精准农业
北京市农林科学院通过农业定量遥感反演农学参数，监测作物长势、养分、水分、墒情等，预测作物产量品质，结合作物生长模型技术，开发出了基于遥感的精准农业水分处方决策技术，研究成果填补了我国在该领域的空白。
2. 在资源环境领域的应用：
1) 全国土地利用遥感调查与制图。
我国十分重视遥感技术在国土资源调查中的应用，先后组织相关部门完成了全国土地利用遥感调查与制图工作。在80年代初期采用卫星数据编制了全国818幅1∶25万土地利用图，完成全国土地面积精确量算，全国1∶400万地势卫星影象图，全国1∶200万土地利用卫星影象图，全国1∶100万土地利用卫星影象图。80年代中期我国又应用遥感技术与野外调绘相结合完成了全国土地利用详查，查清了我国土地权属、类型、数量、质量、分布及利用状况，取得了全面、翔实、准确的从每一个地块到村、乡、县、地、省和全国土地利用现状第一手资料，为编制国民经济和社会发展计划，制定有关政策、科学决策等提供了重要依据。我国应用卫星数据于80年代中期、90年代中期和末期完成了 1：10万和1：25万全国土地利用调查，并建立了业务运行系统，具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现在正在利用高分辨率遥感数据开展第二次全国土地详查工作。
2) 全国土地资源动态监测。
及时准确掌握土地利用变化情况，是加强国土资源管理、切实保护耕地的必要前提。为此，原国家土地管理局自1996年开始进行17个重点城市土地利用动态遥感监测试验，1999年国土资源部将其列入新一轮国土资源大调查项目计划，首次大范围大批量应用高分辨率卫星遥感数据，对全国66个50万人口以上城市进行监测，面积71.4万km2，占全国土地面积的7.4%，在城市建设及国土资源管理方面发挥了重要作用，并使遥感技术实现了产业化应用。
3. 在气象领域的典型应用：
在“国家MODIS数据共享平台”项目支持下，中国第一个海量卫星遥感数据高速共享平台——风云卫星数据广播系统（FENGYUNCast）诞生了。该系统采用DVB-S数字视频广播技术，按照数据获取、汇集、预处理、广播服务的自动业务流程，将数据近实时地向亚太地区用户广播，提供“一站式”多颗卫星遥感资料广播服务。该系统也产生广泛的国际影响，承担了亚太地区分发地球观测数据的重任。全球地球观测数据共享系统是地球综合观测系统十年执行计划的一项核心成果，而风云卫星数据广播系统是其重要组成部分。世界各国的用户不必重复建设耗资巨大的遥感卫星地面接收站，仅采用类似于卫星电视接收设备一样的系统就可以方便地接收到通过通讯卫星转发的遥感卫星数据。风云卫星数据广播系统用户将来还可以通过通讯卫星方便快捷地获取大气温度、湿度、地表温度等常规地面观测数据。
4. 在工程建设中的应用：
随着摄影测量与遥感技术的不断发展，传感器空间分辨率和光谱探测能力不断提高，迅速发展的雷达干涉测量、高分辨率卫星遥感、高光谱遥感等新技术为铁路建设中应用摄影测量与遥感技术注入了新的活力。此外，随着摄影测量与遥感的进一步发展，特别是与GPS、GIS技术的集成应用，将为我国工程建设提供动态基础信息和科学决策依据。
在工程建设中，摄影测量与遥感作为一种先进的勘测技术手段，在提高选线质量和勘测资料质量；提高勘测设计效率；改善勘测工作条件；节省基建投资等方面，具有明显的经济效益和社会效益，是工程勘测设计和现代化管理的重要内容。
5. 在防灾减灾中的应用:
在汶川大地震中，遥感技术在抗震救灾中发挥了关键作用，为领导迅速了解灾情、科学指挥救灾及制定灾后重建规划提供了重要依据。
汶川大地震发生后，灾区通信、交通严重受损，卫星遥感和航空遥感技术成为快速获取灾情的最佳途径。我国科技人员利用光学和雷达遥感、航空遥感技术对灾区进行了连续、动态监测，开展了灾区房屋倒塌、道路交通等基础设施损毁，泥石流、滑坡、堰塞湖等次生灾害解译分析工作，研发了抗震救灾综合服务地理信息平台，整合了震前、震后遥感影像，灾区三维数字高程模型，居民地、交通、水系等基础地理信息数据，堰塞湖等地质灾害专题信息,阿拉尔天气，以及人口等社会经济信息，为各级抗震救灾指挥部门和救灾人员提供了及时准确的灾情信息。
在监测地震次生灾害的同时，科技人员还利用遥感数据，对抗震救灾情况和灾害影响进行综合评估。同时，利用遥感数据及灾情监测与评估结果，为国家和地方制定灾后重建总体规划和实施方案提供宏观信息支持。
尤为值得一提的是，国家测绘局在灾情发生后立即调集航摄飞机赶赴灾区一线，实施航摄。此次航摄采用了三种不同的航空遥感飞行平台和传感器：一种是搭载了数码航摄仪的中型通用航空飞机，主要在中高空作业，可以透过云层空隙获取大区域影像。一种是超轻型直升机，可乘坐一至两人，搭载了分辨率优于0.2米的航空数码相机以及惯性导航系统和卫星导航系统，具有定点起降、近地面航摄、分辨率高等特点。一种是无人机，体积小巧，机动灵活，通过地面遥控快速采集影像，不需要专用跑道起降，受天气和空域管制的影响较小，主要用于局部监测，反映灾害情况。这些都是我国开发的具有自主知识产权的新技术，三者互为补充，各自发挥所长。执行灾区航摄任务的航空飞机搭载了由我国著名遥感专家刘先林院士研制的具有自主知识产权
的数码航空摄影仪。这台数码航摄仪技术含量相当高，获取图像后即可在前方快速处理，正常情况下拍摄分辨率在0.1米至0.2米之间，最高可达0.05米，即使阴天也能在云层下摄影。这台仪器还配有动态定位装置，不需要布设大量的野外基准站，实现了数据获取处理一体化。
四． 结语：
摄影测量与遥感技术的应用还有很多很多，这里只是列举了几个方面的作用。总之，摄影测量与遥感开辟了人类认知地球的崭新视角，为人类提供了从多维角度和宏观尺度认识宇宙与世界的新方法、新手段。