浅论航空摄影测量中的卫星遥感影像应用 谭咏麟

发表时间:2020/4/30   来源:《基层建设》2020年第2期   作者:谭咏麟
[导读] 摘要:随着我国信息技术水平的飞速发展,高分辨率卫星遥感影像技术逐渐应用于各个领域,并取得了优异的成果,基于此,本文主要对航空摄影测量中的卫星遥感影像应用做论述,希望通过本文的分析研究,给行业内人士以借鉴和启发。
        宁夏回族自治区电力设计院有限公司  宁夏回族自治区银川市  750004
        摘要:随着我国信息技术水平的飞速发展,高分辨率卫星遥感影像技术逐渐应用于各个领域,并取得了优异的成果,基于此,本文主要对航空摄影测量中的卫星遥感影像应用做论述,希望通过本文的分析研究,给行业内人士以借鉴和启发。
        关键词:航空摄影测量;卫星遥感影像;应用
        引言
        众所周知,航空摄影测量是在航空图像基础上进行的测量工作,也就是根据航拍图像结合地面测量、调绘以及立体检测制定的图像进行的测量工作,在农业、工业、林业、畜牧业、城市建设以及灾害防治等领域有着较为广泛的应用。航拍图像是进行航空摄影测量的基础,航拍图像的质量水平和航空摄影测量的效率、精度水平呈正相关性,也就是航拍图像质量越高,则航空摄影测量效率、精度水平越高。传统的航空测量工作是根据飞机航摄像片进行的,该类像片以黑白为主,主要存在辨识度相对较低、影像更新周期较长、精度水平较低等不足,要求进行严格的野外核实和补测,从而增加了测量工作量,同时也导致内业处理工作程序复杂、繁琐。在内业处理过程中,要求首先消除航拍图像中的误差之处,并冲洗出符合航空测量所需的精度图片才能应用到航空测量工作中来;其次,要求通过各类模拟器恢复立体图像瞬间状态,才可以在立测仪器上建立地貌元素图;最后,根据野外测绘图像,通过图幅编辑、整绘,完成航空测量工作。该类航拍图片覆盖面有限且航线较多,消除误差的工作强度相对较大,周期性较长、效率低下且缺乏实际效用。随着感光材料、卫星遥感技术的不断发展,航空摄影图像质量水平有了极大程度的提升,特别是高清遥感卫星图像技术在航空测量中的大量应用,极大提升了航空测量工作效率、精度水平以及可靠性。
        1国内遥感卫星概述
        卫星遥感、卫星通信广播、卫星导航定位3大系统是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年))》的组成内容,其中,卫星遥感系统重点发展陆地观测、海洋观测、大气观测3个系列卫星,通过构建由7个星座及3类专题卫星组成的遥感卫星系统,形成多种分辨率配置、多种观测技术组合的全球观测和数据获取能力。截至2019年6月底,我国在轨的高分卫星、陆地观测卫星、海洋观测卫星和大气观测卫星已达27颗(CAGIS,2019)。首先是高分卫星。高分卫星依托高分辨率对地观测系统重大专项(高分专项)建设,高分专项是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006—2020年)》确定的16个重大科技专项之一,于2010年启动实施。目前在轨运行的民用卫星包括高分一号(GF-1、GF-1B、GF-1C、GF-1D共4颗卫星)、高分二号、高分三号、高分四号、高分五号、高分六号,搭载了包括光学及多高光谱、SAR、中波红外等传感器,实现了高空间分辨率(高分二号全色0.8m)、高时间分辨率(高分四号20s)、高光谱分辨率(高分五号330个波段)的对地观测。其次是资源卫星。包括中国、巴西两国合作的中巴地球资源卫星(CBERS)以及我国自主的资源一号卫星(ZY-1)。CBERS包含已退役的中巴地球资源卫星01星、02星、02B星和在轨运行的02C星和04星,2014年发射的资源一号卫星04星(CBERS-04)共搭载4台相机,其中5m/10m全色多光谱相机(PAN)和40m/80m红外多光谱扫描仪(IRS)由中方研制,20m多光谱相机(MUX)和73米宽视场成像仪(WFI)由巴方研制。2019年9月发射的资源一号02D卫星(ZY-1-02D)搭载2台相机,可获取2.5m/10m光学影像和30m166谱段的高光谱影像。


        2卫星遥感高光谱图像处理与分析系统
        高光谱图像处理与分析系统是基于我国早期的高光谱图像处理系统HIPAS发展而来,已形成覆盖高光谱遥感图像信息挖掘的预处理、信息提取、精度评价等全链条处理的工具集,包括:光谱图像工具19个,支持光谱重采样、光谱指数计算等处理;光谱特征分析算法15种,支持数据降维、特征提取等处理;端元光谱解混算法9种,支持端元数目自动估计、端元光谱提取、丰度反演等处理;高光谱图像分类算法15种,支持无监督分类、监督分类以及空间—光谱信息综合分类等处理;高光谱图像目标探测算法8种,支持异常目标探测、目标匹配探测、背景抑制探测、目标和背景综合探测等多模式处理。
        3卫星遥感云途
        遥感云途以遥感数据为核心,以云端服务为支撑,以沉浸式体验方式为用户提供高效快捷的遥感数据服务,可为遥感信息的需求者提供全流程的互联网化服务、为遥感信息的开发者提供可靠的技术和数据支撑。遥感云途可体验和购买遥感数据,并允许用户进行遥感数据挖掘,收集和共享。遥感云途已上线多款应用模式,包括遥感专题、卫星Plus、多时相、无人机倾斜摄影、绿化率计算以及宜居指数,每款应用都是基于遥感数据开发的新颖服务内容。比如遥感专题中,多维度的分析数据能和地球区块联动,适合专业用户进行定量分析;多时相模块中,用户可查看同一地区不同时间的卫星影像而不用切换界面,以方便地对比出地区内影像随时间的变化。
        4航空摄影测量中卫星遥感影像应用之解译标志
        解译标志主要是指:数据处理可全面了解影像特征变化及监测区域覆盖范围,在此基础上,工作人员才能进行实地考察工作,对全局各观察点及线路做出取样调查,将高分辨率遥感影像特征与地类相结合,找到其对应关系,对卫星影像、地形图等做出数据专题报告。通过对比以往的判断及卫星遥感影像结果,明确所测物影像特征,并以此作为解译标志。最后,建立完善的分类样本监督体系及卫星影像解译标志体系。
        5高清晰遥感卫星影像带来的变化
        高清晰遥感卫星影像带来的变化主要是:从近年中的 “1∶50000地形数据库更新综合判调生产”项目,也可看出遥感卫星在图像检测工作中的应用情况。测量工作中应用到的资料包括:原有的数字栅格地图、质量较好的数字正射影像图、原有的核心数据库、原有的地名数据库、最新的行政区划图、最新的道路信息图等。根据绘图工作要求,首先,对DOM以及矢量数据进行坐标匹配,同时根据外业定性内业定位的基本原则,在DOM上根据地物影像,增加地物信息,包括道路、居民小区、河流、植被信息,对局部变动的图像信息,也应当及时进行更正和修改。属性元素则是根据地名数据库、最新铁路信息、最新行政区划以及相关的辅助资料进行的。而传统作业中,必须通过内业立体仪器、业务平板仪器结合新增元素进行的,在航拍影像上进行测绘是从未用过的全新尝试。大量的实证经验已经证明,上述作业方式是科学、有效的,正逐渐取代传统的作业方式。
        结语
        总之,在电力勘测过程,应用卫星遥感技术可形成遥感影像地图,通过对成图数据展开分析,明确图像中不同等高线形态,将成图和实际地图展开对比,完成电力设计和规划。在此技术的应用下,促使电力勘测具备新型技术的支持,缩短勘测周期,提高勘测质量,促使电力工程的建设更加高效。
        参考文献:
        [1]李杨.无人机倾斜摄影技术在灾害调查监测中的应用[J].冶金与材料,2018,38(3):35-37.
        [2]薛跃明,黄喆,张鸣之,等.无人机倾斜摄影技术在地质灾害调查监测中的应用[J].中国科技纵横,2016(15):15-16.
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