卫星摄影测量法

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卫星摄影测量法是利用太空飞行器（人造卫星，航天器和轨道太空站）从太空拍摄地球环境的图像. 也称为航空摄影测量. 主要使用各种焦距的可见光相机，红外相机和多光谱相机拍摄地球，以获得大量的地球研究照片和数据，并根据获得的图像和信息进行分析，解释和几何处理. ，并绘制地图或提供有关地球资源，地球环境保护和军事情报的信息.

中文名称

卫星摄影测量法

外语名称

卫星摄影测量法

也称为

空间摄影测量

主要使用

可见光，红外，多光谱相机

应用

修订和更新地形图和图像图

内容

卫星定位和卫星测绘

摄影测量技术是一门研究使用图像重建对象空间的几何和物理模型的科学技术. 也就是说，利用摄影和传感器来获取被研究物体的图像和数字信息，通过图像处理，几何信息测量和物理信息提取过程，来获得物体的大小，形状，空间位置并判断其性质和其他技术. 它的特点是它不接触要研究的对象，而是通过照片或数字信息的研究达到其目的，并且可以在信息中随意选择研究对象. 摄影测量可以使用多种手段，方法和材料来获取固体，液体，气体，静态，动态，瞬时，微小或巨大物体的图像信息. 并促进了应用和研究领域的不断扩大. 摄影测量的功能是: 收集用于勘测和绘制地形图或地理信息系统的数据；并提供工程或工业设计数据. 摄影测量学主要包括航空航天，航空，地面和水下摄影. 由于其不同的应用范围和获取信息的不同方法，它也被称为航空航天，航空和地面遥感[1].

摄影测量已有150年的历史. 自从1839年在法国发布第一张航空摄影作品以来，它已经从地面摄影测量学发展到了航空摄影和航空摄影测量学. 在1850年代，通过地面摄影获得了成对的照片，并使用相同名称的光线逐点交叉的方法进行了测量. 20世纪初（1911年），奥勒尔（E.VonOrel）设计了地面立体图. 在1930年代，理论和测绘方法得到了逐步完善，主要用于军事侦察和地形测量实验. 1935年，瑞士制造了第一台机械投影立体测绘仪. 前苏联开发了差分测绘技术. 后来，出现了空中三角加密技术和模拟制图设备，提高了制图的速度和准确性，并节省了大量的野外工作量，促进了摄影测量学的发展. 在1960年代，分析测量仪器问世，人造卫星等太空飞行器获取了图像和数字信息，这使摄影测量的意义和作用发生了新的变化. 它不再是单个地形图. 1988年的第16届国际摄影测量与遥感会议提出了一个定义，并指出了发展方向: “摄影测量与遥感是记录，测量和解释图像的过程，目的是获取有关物理对象和环境的可靠信息，并且该系列非接触式传感器产生的信息以数字方式表示在过程，科学技术中”和“数字摄影测量，遥感技术和地理信息系统结合在一起”.

摄影测量已从模拟摄影测量，分析摄影测量发展到当今的数字摄影测量，从手动工作到化工作[1].

在选定基线的两端使用地面照相经纬仪以某种方式照相以获得待照相物体的立体对，然后在立体映射仪上映射地形图的技术. 如果不是出于绘制地形图的目的，则用于测量其他目标形状的地面摄影测量法称为非地形摄影测量法. 其中，近距离摄影测量法（纵向距离小于100m）更加成熟和普遍. 当使用多光谱等方法摄取地面物理和几何信息时，也称为地面遥感.

根据地形图和其他测量的精度要求，该领域需要选择地面上的摄影控制点和基线端点，并确定其平面坐标和高程. 拍摄时将相机的光轴保持为水平时，可以通过以下几种方法获取立体图像对: 即光轴垂直于基线的摄影是直线摄影；光轴和基线向左或向右偏移相同角度的摄影为局部摄影；光轴相交的摄影就是相交的摄影. 其他人也可以使用倾斜摄影，使摄影光轴以一定角度上下移动，并在捕捉动态影像时对瞬时立体图像对进行同步摄影. 根据光学反演的相交原理，在地面立体测绘仪，模拟或解析测绘仪上进行内部行业测绘，得到了立体模型上各点的坐标和高程. 地形图，高程或横截面等.

地面摄影具有前后场景遮挡以及照片上近景和远景的比例等缺点，但操作灵活方便，操作条件相对简单经济. 结合工程地质学，多光谱摄影不仅可以获取更多的地质信息，还可以制作地质地形图和地质高程图，减少了测量人员和地质人员的现场工作量，提高了准确性和速度. . 因为地面摄影测量法的优点是不会接触正在研究的物体. 在水电建设中，还可以用于大坝关闭时水舌和流速的摄影测量；涡轮叶片的摄影测量，大坝表面损坏等；水力模型测试中的侵蚀，淤积和流型摄影测量法，以及烟雾，水雾，污染等的摄影测量法. 它也已广泛用于生物学，古建筑文物，工业农业和环境监测等其他领域[1]

航空摄影测量学也被称为“航空勘测”. 简称“航测”. 摄影测量法. 绘制地形图的主要方法. 该过程是使用航空相机在飞机上连续拍摄地面照片，然后通过控制测量，测量和制图，测量和制图成地形图的步骤. 它可以分为综合方法映射，微分方法映射和全面方法映射. 它可以将大部分地形测量的野外工作转移到室内，克服了难以到达地区的野外测量的困难，并且可以真实地详细反映地面特征和地貌. 它广泛用于地形图的测绘，地质勘探，路线调查，森林调查和军事侦察[2].

空间摄影测量法是卫星摄影测量法. 它使用航空航天卫星，飞船和航天飞机作为平台，并使用照相机，多光谱扫描仪和雷达来获取地球和其他行星的图像. 因此人们也称其为航空航天遥感. 由于获取了地面上从紫广，面积大，应用时便于进行宏控制和判断；阶段多，频段多，信息量大，便于图像合成，信息的增强和提取. 覆盖期短，方便提供地面动态信息. 该技术已广泛用于资源调查，气象，环境信息以及1: 50,000比例尺地形图的修复. 遥感可以从高空观察地面，并通过图像和录音带记录信息，使人们可以学习大量地面上无法感知的信息，这引起了极大的关注，并为人类识别和识别人类创造了新的条件. 改变自然[1].

其他摄影测量调查包括双媒体摄影和水下摄影测量，这主要用于制作海底地图，并为水下考古学和其他科学提供测量方法. 第一种摄影类型是被摄体和照相机在水下. 首先是物体在水下，相机在空中，成像光穿过两种不同的介质. 成像时，必须考虑每种介质的光学特性. 特殊问题（例如介质界面的位置和形状）可通过分析方法或分析绘图仪器进行测量. 这种方法的技术要求比较复杂卫星大地测量，实际应用很少[1].

卫星摄影测量法是一种在地球表面执行太空遥感和图像处理的空间摄影法[3]. 地图学中的应用主要用于地形图的修订和更新，图像图的生成以及专题图的编辑.

卫星摄影测量法使用航天器来进行摄影测量和测绘，也称为“空间摄影测量法”. 摄影测量的一种类型是随着航空航天技术和图像处理技术而迅速发展的一门新科学. 太空摄影运载工具包括: 测绘卫星，侦察卫星，航天飞机和宇宙飞船. 航空摄影测量主要包括卫星摄影定位和卫星测绘. 前者确定目标点的坐标，后者从航空航天照片中提取几何空间信息（例如地面特征的形状，大小和位置）以进行制图. 由于航空照片的规模小且地面分辨率低，因此现在仅可以测量小型平面图和地形图. 航空摄影测量学是航空摄影测量学的发展和飞跃卫星大地测量，其特点是数据采集迅速. 大覆盖范围不受区域和国家边界的限制，因此可以进行全球地图绘制[4].

卫星摄影测量主要用于地球资源勘探和军事侦察，环境保护监测，绘制小型地形图，月球图或其他天体图[5].

卫星摄影测量技术是一种使用地球卫星或其他太空飞行器上的相机在地球或其他天体表面上拍摄图像和地图的技术. 它主要用于从1: 250,000到1: 1,000,000比例尺地图的映射. 1959年，苏联的“月球” 3号卫星首次拍摄了月球背面. 从1971年到1972年，美国“阿波罗”号航天器上的摄影系统拍摄了满足摄影测量要求的月球表面照片. 美国于1973年5月发射的“天空实验室”. S190B高分辨率地形相机的镜头焦距为457mm，可以捕获114mm×114mm的图像，覆盖109km ×109公里摄影比例为1:95百万. 1983年11月，由欧洲航天局开发的太空实验室由美国哥伦比亚号航天飞机运载. 安装在其上的Zeiss RMKA30 / 23测量相机的镜头焦距为30.5cm，图像宽度为23cm×23cm，覆盖地面190km×190km，比例为1: 200,000，连续拍摄1800〜2300km（航向重叠60％ 〜80％），工作带为0.4〜0.95μm，可使用黑白，彩色和彩色红外胶片. 1984年10月，美国航天飞机挑战者号携带的大幅面相机，图像尺寸为23cm×23cm，镜头焦距为305mm. 1982年4月，前苏联发射的礼炮6-7航天器装有一个多光谱相机，焦距为125mm，图像宽度为55mm×81mm，覆盖地面为114.4km×168.5km. 在可见光波段〜22m中，地面分辨率为16. 航空摄影的图像记录形式包括摄影胶片，模拟磁带和高密度数字磁带摄影. 2000年2月，美国奋进号航天飞机实施了一项全球地形图绘制计划，该计划使用了C / X波段卫星成像雷达和SIR-C / X-SIR合成孔径雷达，它们被放置在航天器的货物空间和距它60m的距离. 天线桅杆的末端，因此过去在同一条路径上两次飞行的测量值减少为一次飞行即可完成任务. 这次飞行获取了332盒高密度数字磁带摄影作品，完成了99.98％的全球地形数据，并有望在2年内完成覆盖80％地球表面的高精度三维地图. 2001年8月3日，NASA发布了一些地图测绘结果，称其准确性是迄今为止最准确的全球地图测绘. 所有地图的信息达到1万亿字节[6].

卫星大地测量学是一门研究使用人造地球卫星定位地面点并确定地球的形状，大小和重力场的理论方法的科学. 该方法分为几何方法和动态方法. 前者将卫星用作高空观测目标，并从几何地面站同步观测它们. 这些站的相对位置可以根据三维三角法来计算，以实现长距离联合大地测量. 该方法不涉及卫星的轨道运动. 后者基于卫星在轨道上的摄动力的运动定律，而来自地面站的卫星观测数据可用于同时计算卫星的轨道数，地球的重力场参数和地球的地心坐标. 地面观测站[7].

卫星大地测量研究始于1960年代中期. 首先，使用卫星摄影测量法. 以星星为背景，用特殊的照相机拍摄卫星的空间位置，以确定从测站到卫星的空间方向，以计算测站坐标. 在1970年代中期，该方法用于与中国西沙群岛永兴岛的紫金山和云南天文台的固定卫星摄像机同步观测，并将陆地大地坐标系传输到遥远的岛屿，并具有定位精度优于20米. 在卫星大地测量中，卫星多普勒接收机接收了美国子午线卫星的多普勒频移，以确定电台的位置. 取得了良好的效果，获得了1954年北京坐标系和地心坐标系之间的转换参数. 由于卫星信号系统的广播星历不准确，因此获得的电台位置和转换参数的准确性也受到一定的影响. 自1970年代后期以来，中国的几个科研单位已在37个地点联合部署了卫星多普勒网络. 经过调整计算，获得了第一颗点对点精度大于1 / 300,000的国家卫星. 该测量网络提供了更准确的地心坐标转换参数，同时，短弧定位计算机软件已准备就绪，可以处理多普勒网络应用. 自1980年代以来，越来越多的部门在该国不同地区发起了卫星多普勒联合定位，其精度逐渐提高到电表水平. 但是，由于多普勒卫星数量少，轨道少，卫星信号的接收受到一定的限制，这不利于中国的快速发展和长期使用. 鉴于在美国研究的全球定位系统（GPS）的广泛使用，中国从1987年开始引入GPS.

GPS系统由三部分组成: 空间部分，地面控制部分和用户. 空间部分包括24个卫星，这些卫星分布在6个近圆轨道上，高度约20,000公里，倾斜角为55度，因此可以随时随地在地面上同时观测至少4颗或以上的卫星. 每个L波段频率都发送一个载波信号，该信号分为细码和粗码. 仅粗码可用于全局接收. 地面控制部分由一个统一的卫星控制中心（包括注入站）和几个监视站组成，并将跟踪卫星数据传输到主控制站进行处理并注入到卫星存储中. 部分接收卫星广播的信号，并经过自动处理后获得该电台的三维位置，三维速度和时间信息. 根据用户需求，有许多不同的测量方法. GPS系统的主要优点是无需在地面上构建目标，并且可以快速，全天候获取测量点的地心坐标. 在介绍了该系统的接收机之后，中国进行了研究和实验，根据测试经验制定了中国的GPS测量规格和GPS测量仪器验证程序，并建立了中国第一个GPS仪器验证领域，然后进行GPS定位. 软件，网络调整软件和快速静态定位软件. 在1990年代初期，国家高精度GPS网络的研究和设计分为两个层次: A级网络和B级网络. 该调查于1995年完成. 从1991年开始，研究开始建立全国性的GPS追踪实验网络，以计算GPS卫星的精确星历. 1998年，在多年的研究实验和局部差分GPS系统的基础上，初步建立了一个广域差分GPS系统，该系统可用于在更广的范围内利用GPS获得更精确的定位结果，并着手建立GPS. 中国地壳变形. GPS监控网络. 自1970年代以来，中国推出了新技术，例如空间干扰技术以及卫星和激光测距. 1978年，提出了在中国建立三个非常长的基线干涉仪（VLBI）观测站的想法. 它已经完成或正在建设中，并已成功与国外站点进行了联合测试，取得了良好的效果[7].

1972年，开始研究SLR. 到1981年，中国有6个电台建立了第一代卫星激光测距系统，测距精度为1-2米. 在此期间，六个测站测量了测站的弦长和地心坐标. 第二代SLR的开发始于1970年代后期. 它于1983年安装在上海天文台. 同年11月，首先观测到了6至7000公里距离的LAGEOS卫星，然后参与了MERIT联合勘测. 准确度方面，到1984年，中国每个台站的SLR技术已达到第二代水平. 此后，上海，长春和武汉地震研究所等台站不断改进SLR，将测距精度提高到约5厘米. 同时，电子部门和测绘部门合作开发了第三代人体健康激光测距系统，该系统已通过认证，可达到国际第三代系统的运行水平[7].

参考

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http://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-232489-1.html