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1、测绘科学ScienceofSurveyingandMappingVol133No15Sep.第33卷第5期2008年9月航测成图与卫星影像测图的比较分析王伟娜,葛莹,李心玉,张淑辉(河海大学土木工程学院,南京210098)【摘要】近年来,高分辨率卫星影像在测绘生产中具有了较大的应用潜力,打破了过去测图单纯依赖航测的局面,并给航测成图带来很大的挑战。本文从航测成图与卫星影像测图的发展现状出发,对两者的成像原理、立体像对的获取方式、测图原理以及实际测图应用等方面进行了比较,说明了将两者结合起来应用的必要性。【关键词】航测成图;卫星影像;测图;分辨率;灵活性【中图分类号】TP7
2、5【文献标识码】A【文章编号】1009-2307(2008)05-0065-03DOI:1013771/j1issn1100922307120081051022212卫星影像测图现状1972年,美国发射了世界上第一颗对地观测卫星—Landsat-1,其空间分辨率为80m。由于地面分辨率不高,所以该卫星影像主要用于对所拍摄地物进行分类,而不能用于测制地形图。至1986年,法国SPOT卫星的成功发射为卫星影像在测绘中的应用带来了重大影响。这颗卫星的传感器具有10m的地面分辨率,并能通过侧视观测在相邻轨道间构成异轨立体,其良好的基高比使SPOT影像适用于立体测图[7]。随后,一
3、系列中分辨率遥感卫星如IRS、MOMS等相继投入使用,这些卫星影像主要用于绘制大范围、小比例尺的地形图,而仍不能用于绘制大比例尺(1∶10000,1∶2500,1∶1250)地形图。20世纪90年代末至21世纪初,高分辨率遥感卫星IKONOS、OrbView-3的出现,开创了卫星影像测图的新纪元。IKONOS和Orb2View-3的影像空间分辨率均达到了1m,可以绘制1∶10000的地形图。目前,分辨率高达015m的卫星WorldView-1、WorldView-2和OrbView-5正在研制中。一旦这些卫星投入使用,它们将进一步推动卫星影像测图的发展。随着空间分辨率的不
4、断提高,立体成像能力的逐步增强,影像的获取价格也将呈现出下降的趋势。那时,卫星影像测图将会得到越来越多的用户认可。高分辨率卫星影像在地形图测绘中的应用也越来越广泛,并将成为地理信息更新和地形图绘制的重要数据源。3测图原理无论是航空影像还是卫星影像,利用它们进行立体测图,都是根据立体像对重建被摄物体的表面,即建立按比例缩小的地面几何模型,并通过对模型进行量测,绘制出符合规定比例尺的地形图。虽然如此,但由于航空影像和卫星影像的几何成像模型不同,导致了两者测图原理的不一致。311航测成图航空影像是将航空飞机作为摄影平台(航高一般为中、低空),利用航摄仪(包括光学航摄仪和数字航摄
5、仪)来进行拍摄的。它属于框幅式影像,且符合中心投影的几何特性。此特性使得除了单张像片的地面点、投影中心以及像点之间满足共线方程之外,立体像对与被摄地面之间也存在一定的几何关系,即立体像对上的同名像点所对应的两条核线一一对应,而这两条核线在空间的交点就是所求的地面点。这样,共线方程就构成了航测成图的数学基础,核线约束则成为航测成图的重要约束条件。通过立体像对中两张像片的内、外方位元素就可求解地面点的三维坐标。首先,对单张像片进行解析,即由航摄相机参数提供的像片内方位元素和解析得到的外方位元素,确定航摄物镜与像片间的相关位置,恢复摄影时的摄影光束,以及确定摄1引言近年来相继投
6、入使用的一系列高分辨率遥感卫星,如SPOT-5、IKONOS-2、OrbView-3,都具备了立体成像能力,并逐步用于测绘生产。预计不久的未来,随着空间技术的不断进步,商业上还会出现更高空间分辨率、更高光谱、更多时相的卫星影像。那么,在将来的测图应用中,航空影像是否能被高分辨率的卫星影像所淘汰呢?为了回答这个问题,我们从航测成图与卫星影像测图的发展现状入手,着重在测图原理及应用利弊的分析上对两者进行比较。2发展现状211航测成图现状长期以来,在基础测绘领域,航测成图是进行国家基本比例尺地图生产和更新的主要手段[1]。近年来,随着信息技术的发展,航测成图融入了许多新的技术,
7、例如航空数码相机、机载GPS/INS和LIDAR等,使它有了长足的发展[2]。这些新技术在一定程度上改变了传统的作业模式,提高了工作效率,降低了生产成本。主要表现为:第一,借助于航空数码相机,测绘工作者不仅可以直接获取数字影像,而且能得到实时的影像资料。利用它来拍摄航空影像,既可以保证摄影质量,还能降低生产成本,缩短成图周期,增强地图的现势性[3]。第二,在航测成图中应用GPS/IMU技术,可以极大地减少对野外实测地面控制点的需求,实现在没有或仅有极少地面控制点区域的航片定向和测图,提高作业效率,降低测图成本[4]。第三,LI
