论航测成图与卫星影像测图的比较分析

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[摘要]本文拟以航测成图与卫星影像测图的当前现状为主体，通过对两者的成像原理、立体像对获取方式方法、测图原理和实际测图应用等方面进行比较，进行了两种方法在获取地理信息基础数据方面的利弊分析，为类似工作提供了经验。

[关键词]航测成图 卫星影像 立体像对 测图

[中图分类号] P236 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-85-1

0引言

随着科学技术的不断进步，空间技术的日益成熟，在商业领域将会出现更高的空间分辨率、光谱，以及更多的时相的卫星影像。这样发展下去，那在将来的测图应用领域里，航空影像是否可能会被时下应用率不断提高的高分辨率的卫星影像技术淘汰呢？本文拟以航测成图与卫星影像测图的当前现状为主体，从测图原理极其应用的利与弊分析来对两者进行比较，以便回答这个问题。

1当前航测成图以及卫星影像测图的发展现状

1.1航测成图之现状

随着信息技术的不断发展，许多新技术不断融入到了航测成图中，使航测成图这一技术有了显著的发展。并且在应用过程中降低了使用的成本，提高了工作效率。举例来说：（1）在航测成图中应用航空数码照相机，不但可使绘测工作者获取数字影像，还可以取得珍贵的实时影像资料。以此种方式拍摄出来的航空影像不但提高了摄影质量，而且还缩短了成图时间，大大地增强了地图的现势性。（2）通过应用GPS以及MU技术，野外实测地面控制点的需求被极大地减小了。仅这一项便极大地提高了作业效率，降低了测图所需成本。（3）将航测技术与GPS、数码相机、惯导技术进行整合，不仅成功地克服了传统的航测无法施测某些地形的不足，而且还减小了由于恶劣天气给测图工作带来的影响。

1.2卫星影像测图之现状

早期的卫星影像由于其空间分辨率不高，所以只能应用于将所拍地物分类。直到1986年才由法国发射的SPOT卫星成功地应用于立体测绘，这为卫星影像在测绘领域中的应用带来了极大的影响。随后，如MOMS等一系列的中分辨率的遥感卫星被投入使用，限于分辨率等因素，这些遥感卫星仅能绘制大范围、小比例尺的地形图。目前，随着遥感技术向三多（多星种、多传感器、多分辨率）和三高（高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率）方向发展，高分辨率卫星影像数据越来越丰富，如法国的SPOT影像全色波段分辨率达到2.5米，美国QuickBird影像全色波段分辨率达到0.61米，IKONOS全色波段分辨率达到1米，因此在进行地理信息数据更新中具有显著的优势。卫星遥感影像本身集多传感器、多级分辨率、多谱段和多时相于一身，具有更新周期短、机动性强、抗干扰能力强的特点，为地理信息更新以及地形图的绘制工作提供了大量宝贵的数据，利用卫星遥感影像进行基础地理信息的快速更新，将大大提高地理信息数据更新效率。

2测图的原理分析

航空影像和卫星影像，其立体测图都是通过测量按比例缩小的地面几何模型，来依次绘制出符合规定比例尺的地形图。但是由于两者几何成像的模型不同，使得两者测图原理也不一致。

2.1航测成图原理

航空影像是在中、低空以航空飞机作为拍摄平台，通过航摄仪等仪器进行拍摄。航测成图属于框幅式影像，此种影像具有符合中心投影的几何特性，此种特性使得立体像对单张像片的地面点、投影中心等像点所对应的两条核线一一与之对应，而且所求的地面点便是这两条核线的空间交点。据此可以了解到，航测成图的数学基础是由共线方程构成的，而航测成图的约束条件则是核线约束，地点三维坐标的解是靠通过立体像对中两张像片的内外方位的元素。首先是解析由航摄相机参数提供的单张相片，以获得像片内方位元素和外方位元素，以便确定航摄相机和像片的相关位置、摄影光束和确定摄影光束在摄影的瞬间其空间位置和姿态，而后利用航空像对内在的几何关系以及光成像原理，来进行相对定向，以形成立体模型。再借助于对相片的控制测量，以便确定模型的绝对定向元素，把测量坐标转换到地面测量坐标系，以便使建立的立体模型符合所需比例尺。最后将立体模型进行所需的测绘，便可得到所需地形图。

2.2卫星影像测图原理

较之航空影像，高分辨率遥感卫星主要是采用线阵列CCD传感器，依靠推扫帚式扫描进行成像。CCD传感器可以通过在沿轨方向上依靠前视同后视获取同规立体相对，而获取异轨立体像的获得主要是在穿轨方向上通过将一定角度左右测试的方法。因为卫星影像通过扫帚式扫描进行成像，所以其与航空影像的本质区别在于此种方式成像的每一条扫描线都会有一个与之相对应的投影中心，也可以说它具有“行中心投影”的特点。它的几何关系较之航空影像的几何关系要复杂的多。近些年来学者们提出很多种近似核线的理论，左图是基于投影轨迹法的核线几何关系的表示，以此为例，投影轨迹法中将Q点（地面点）到q点（左像像点）的光线所有的点投影到右像上，将所形成投影的轨迹定义成为q点（该像点）的核曲线，但q点的同名点（q点）却总是位于这一条核线之上。通过利用此种方式便可以使得其与航测成图相似。

3两者的利与弊的分析

因为两者成像原理测图的原理不同，所以在实际的应用过程中，两者各自展现出来一些优点和不足。具体见下表：

在获取航空影像时，由于拍摄高度的影响，航片质量极容易受到大气和地形的影响，所以在拍摄之前，必须进行实地考察，这导致获取的数据的现实性差，并且在一定程度上减缓了地形图的更新速度。由于航测的覆盖面积相对较小，所以当绘制较大区域的地形图时，所需的成本较高，消耗人力较大。反观遥感卫星，不但具有覆盖面积大，而且还能够不受当地气候地形的影响，极大的减小了工作量，降低了工作成本。

4结论

综上所述，通过对绘图技术进行研究，已经掌握了地理信息数据快速更新技术，完善了生产方法，根据航片测图和卫星影像测图两者的优点和缺点及所需地理信息比例尺和测量范围的不同，所以我们对时，合理应用航片测图和卫星影像测图技术，将两者结合有效起来工作，逐步应用到地理信息基础数据库的数据更新中，以便更好地提高工作效率，降低测图成本。

参考文献

[1]张祖勋，张剑清.数字摄影测量[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996.

[2]孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2003.