摄影测量与遥感学科发展现状与趋势

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1、摄影测量与遥感学科发展现状与趋势万幼川 , 张永军(武汉大学遥感信息工程学院 , 武汉 430079)摘要 : 近年来 , 随着多种新型传感器和遥感平台的出现与成熟 , 遥感数据获取的能力得到了显著地增强 , 也为遥感数据的处理与应用带来了新的机遇与挑战 。利用多传感器集成与各种影像 、点云等 数据之间的融合技术 , 能够有效地提高遥感数据的精度与可靠性 , 已成为摄影测量与遥感领域的重要发展趋势 。本文分别从摄影测量和遥感两个方面对本领域的最新研究进展进行论述 。其中摄影测量部分主要对各种新型传感器与平台的发展与应用进行探讨 , 其中包括 : 无人机系统 、高分辨率遥 感卫星 、航空数码相机

2、 、机载与地面激光雷达系统以及移动测图系统 , 同时也对数字摄影测量处理平台 、激光点云与光学影像的融合等技术进行深入分析 。遥感部分则从基础物理与建模 、合成孔径雷达 、高光谱遥感 、分类与变化检测算法等角度进行阐述 。在文章的最后 , 对摄影测量与遥感整个 学科的发展前景进行了展望 。关键词 : 摄影测量 ; 遥感 ; 数据融合 ; 发展中图分类号 : P237文献标识码 : BProgresses and trends of photogra mmetry and remote sensingWan Youchuan , Zhang Yongjun( School of Geodesy

3、and Geomatics , Wuhan University , Wuhan 430079 , China)Abstract : In recent years , along with the various new types of sensors and platforms emerged and graduallymatured , the capacity of remote sensing data collection has been remarkably enhanced , which brings more opportunities and challenges f

4、or data processing and application. Meanwhile , with the application of some multi2 sensor and data integration methods , such as data fusion between images , point clouds and other data sources , both the accuracy and the reliability of remote sensing data processing will be effectively improved ,

5、which is considered as one of the most important research areas in photogrammetry and remote sensing. In this article , photogrammetry and remote sensing are respectively discussed. The photogrammetry part mostly focuses on the progress and application of new types of sensors and platforms , such as

6、 high2resolution satellite , digital aerial camera , airborne and terrestrial laser scanning , unmanned aerial vehicle and mobile mapping system. And the digital photogrammetry workstations , integration of LiDAR and photogrammetry technique are also discussed in detail. In remote sensing part , the

7、 content is organized as follows : fundamental physics and modeling , SAR , hyper2spectral remote sensing , classification and change detection algorithm. Finally , an expectation is made on the development of photogrametry and remote sensing in the coming years.Key words : photogrammetry ; remote s

8、ensing ; data fusion ; progress取 , 可以满足大比例尺测图 、高精度的城市三维建模以及各种工程应用的需要 。由于作业成本较低 ,机动灵活 、不受云层影响 , 而且受空中管制影响较 小 , 有望成为现有常规的航天 、航空遥感手段的有效补充 。1摄影测量学科发展研究现状与趋势111摄影测量学科新进展11111轻小型低空遥感平台日趋成熟 轻小型低空遥感平台的发展历史较短 ,但由于具有机动灵活 、经济便捷等优势 , 在近年来受到摄影测量与遥感等领域的广泛关注 , 并得到了飞速发 展 。低空遥感平台能够方便地实现低空数码影像获收稿日期 : 2009203209作者简介 :

9、 万幼川 (1960 - ) , 男 (汉族) , 浙江淳安人 , 博升机和无人飞艇等 。目前国内已有武汉大学 、中国展 , 其中主要包括 : 高精度的有理函数模型求解技术4 。高分辨率遥感卫星通常采用线阵 CCD 进行成像 , 卫星影像提供商一般采用有理函数模型代替 严格几何模型提供给用户 。因此高精度的有理函数模型解算方法 , 以及如何有效地利用控制信息提高有理函数模型的精度 , 对利用高分辨率卫星遥感数 据进行测图生产有着重要的意义 。 稀少地面控制点条件下的大范围区域网平差技术 。随着遥感卫星 轨道精度的不断提高和姿态控制测量技术的进步 ,使高分 辨 率 卫 星 遥 感 影 像 的 直

10、 接 定 位 逐 渐 成 为 可 能 , 在满足成图精度前提下 , 在地面选取少量控制点就可控制较大范围的区域 。如果同时能有效地分析遥感影像的各类几何特性 , 对轨道和姿态角误差 带来的影响进行补偿 , 可进一步减少对控制点数量的要求 。 无控制条件下自由网平差技术 。无地面 控制条件下自由网平差技术的使用能有效解决边境地区控制点布设和测图困难的问题 , 使得大范围边 境区域 和 境 外 地 形 图 测 绘 成 为 可 能 。 基 于 多 基 线 、多重匹配特征 (如特征点及特征线等) 的自动 匹配技术23 。其中主要包括基于物方几何约束 , 并能够同时处理多幅影像的多基线影像匹配算法 ,

11、影像匹配的精度和可靠性大大提高 , 有效解决复杂地 形条件下数字地面模型全自动提取的难题 , 并可大幅度减少地表三维信息提取过程中的人工编辑工作 量 。11113 航空数码相机成为摄影测量 数 据 获 取 的 重 要手段二十世纪末全世界用于摄影测量生产的胶片式 航测相机超过 2500 台 , 而现在只有大约 600 台仍在 服役 , 与此同时 , 自 2001 年以来已有 300 台左右的大型航空数码相机被售出 。可以预见 , 随着传统胶片式航测相机的相继停产 , 航空数码相机有望取代 传统的胶片型航测相机成为大比例尺地理空间信息 获取的主要手段 。Vexcel 、Leica 等 多 家 厂

12、商 , 在 2008 年 推 出 了UltraCamXp 和 ADS80 等新型号的航空数码相机 , 其 硬件性能进一步提高 。与此同时 , 也出现了一些新的航空数码相机 , 如 DiMAC WiDE、RolleiMetric AIC4 大幅面航空数码相机 , Applanix DSS 439 中幅面测绘科学研究院等多家研究机构 , 对采用无人驾驶固定翼型飞机和无人飞艇进行地形测图展开研究 ,现已取得一定的研究成果 。当前的研究重点主要集 中于对采用无人飞行器平台进行摄影测量的可行性和适应性进行论证 , 并在生产效率 、生产成本 、质 量与安全等方面对无人飞行器与传统遥感平台进行比较和分析5

13、。其中所涉及的关键技术主要包括 :低空遥感平台多传感器集成技术 ; 自动化 、智能化 的飞行计划及飞行控制技术 ; 轻小型遥感平台的姿 态稳定技术 ; 不同重叠度 、多角度 、多航带影像的摄影测量处理技术等 。目前国内采用无人机进行摄影测量已逐步进入 实用阶段 , 现已有部分大比例尺测图任务由无人机航测完成 。无人机可在超低空进行飞行作业 , 对天 气条件的要求较宽松 , 且不需要专用机场 , 在灾难的应急响应中 , 展现出巨大的潜力 。如在汶川地震 的救灾重建工作中 , 由于天气因素的影响 , 高分辨 率遥感卫星和常规航空摄影飞机难以及时地获取无 云的影像数据 , 而低空遥感平台能够在云下进

14、行飞行作业 , 快速获取高清晰的地面影像 , 为灾难评估和灾后重建工作提供了可靠的数据保障 , 取得了良 好的社会效益和经济效益 。11112 高分辨率卫星遥感影像在西 部 测 图 中 发 挥 重要作用近年来 又 有 多 颗 高 分 辨 率 遥 感 卫 星 被 成 功 发 射 , 如印度于 2005 年发射的 Cartosat21 (又称为 IRS2P5) 卫 星 和 2007 年 发 射 的 Cartosat22 ( 又 称 为 IRS2P7) 卫星 , 2006 年日本发射的 ALOS 卫星和韩国发 射的 KOMPSAT22 卫 星 , 其 全 色 波 段 的 地 面 分 辨 率均达 到

15、1 215m , 而 美 国 于 2008 年 9 月 发 射 的Geo Eye21 卫星的地面分辨率则高达 0141m 。除影像 分辨率的不断提高之外 , 遥感卫星传感器的成像方 式也向多样化的方向发展 , 单线阵推扫式成像方式 逐渐发展到多线阵推扫成像 , 立体模型的构建方式也随之多样化 , 更加合理的基高比和多像交会方式可进一步提高立体成图的精度 。随着商业高分辨率 遥感卫星数量继续保持快速增长 , 市场上可供选择的卫星影像数据日益增多 , 为大规模 、快速采集地 理空间信息提供了可靠的数据保障 。目前 , 高分辨率卫星遥感影像已成为我国测图困难地区 , 如西部1 : 50000 地形图

16、空白区域基础地理信息获取的重要 数据源之一 。航空数码相机及 Wehrli 32DAS22 三线阵数码相机等 。在过去几年里 , 我国使用的大幅面航空数码相机均需从国外进口 , 而在 2007 年 5 月 , 由刘先林院士主 持研发的 SWDC 系列航空数码相机正式通过产品鉴定 , 结束了国外硬件厂商的垄断局面19 。该系统基于多台非量测型相机构建 , 其系统售价比国外同类 产品低 50 %以上 , 经过严格的相机检校过程 , 可拼 接生成高精度的虚拟影像 。经过大量试验发现 , 在 选用 50mm 镜头时 , SWDC24 型大幅面航空数码相机 的高程精度高达 110000 , 系 统 的

17、整 体 技 术 指 标 达到国际先进水平 。相对于传统的胶片式航测相机 , 数码相机的最 大优势是在不增加飞行成本的条件下 , 获取大重叠度的影 像 数 据 , 多 视 影 像 中 相 邻 影 像 间 的 变 形 较 小 , 如果采取多基线摄影测量的方法 , 将多幅相邻影像同时处理 , 则可以大大增加交会角 , 能够大幅 度提高影像匹配 、立体测图和三维重建的精度和可 靠性 , 并有利于真正射影像的制作 。受现阶段 CCD制造工艺的限制 , 大幅面 CCD 的制造还存在很大困 难 , 因此目前大幅面的航空数码相机均采用多个中等幅面的 CCD 分别成像 , 再拼接为大面阵影像7 。 在虚拟影像拼

18、接的过程中 , 虽然经过硬件厂商的检校 , 但往往仍存在着一定的残余系统误差 , 如能采 用一定的处理手段 , 如带有附加参数的自检校方法 或是虚拟检校格网法进行整体区域网平差 , 减弱残 余系统误差的影响 , 则可进一步提高立体测图的精度 。11114 新一代数字摄影测量处理平 台 进 入 实 用 化 阶段近几年来 , 随着航空数码相机 、机载激光雷达 等新型传感器的迅猛发展 , 摄影测量系统的数据获 取能力有了空前的提高 , 也给空间数据的处理与存 储管理技术带来了新的挑战 。目前国内的摄影测量 数据处理流程中 , 还延续着传统基于单机模式的数 据处理方法 , 无法满足超大范围摄影测量数据

19、快速 处理的需要 。为有效 解 决 海 量 遥 感 数 据 处 理 技 术 的 瓶 颈 问题 , 武汉大学将计算机网络技术 、并行处理技术 、 高性能计算技术与数字摄影测量技术相结合 , 研究开发了新一代航空航天数字摄影测量数据处理平台数 字 摄 影 测 量 网 格 ( Digital PhotogrammetricGrid , DPGrid) 24 。DPGrid 系统的硬件组成主要包括 高性能刀片式计算机系统 、磁盘阵列和后备电源 ,总体上构成一个高速网络模式下的并行分布式 、一体化 、自动化和智能化的对地观测数据处理平台 ,同时也是以最新的影像匹配理论与方法为基础的海 量遥感数据自动处理

20、系统 。该系统主要特点是 : 基于网络与集群计算机进行数字摄影测量自动化的率 。 将 “观测值保持独立”的思想引入到影像匹配中 , 解决观测值独立性与连续光滑约束条件的矛 盾 , 实现了由 “无约束”到 “有约束”的循环迭代 过程 , 建立了观测值独立与连续光滑约束对立统一 的影像匹配系统 。 将人机协同处理与自动化处理 完全分开 , 合理组织 , 建立了人机协同的网络全无缝测图系统 , 革新了摄影测量的生产流程 , 既能发挥自动 化 的 高 效 率 , 也 能 大 大 提 高 人 机 协 同 的 效 率 。DPGrid 系统实现了航天 、航空遥感数据的自动 快速处理 , 其性能远远高于当前的

21、数字摄影测量工作站 , 能够满足灾难快速响应等诸多领域对遥感影 像快速处理的迫切需要 , 为三维空间信息快速采集与更新提供了坚实的保障 。该系统在 “5112”汶川大地震抗震救灾影像的处理中发挥了重要作用 , 在 短短 110 小时内成功制作了 4000 余幅航空数码影像的 DSM 及 DOM 产品 , 为抗震救灾决策提供了宝贵的现势资料 , 受到国家相关部门领导的高度赞扬 。DPGrid 系统的出现 , 大大改变了当前信息提取及测绘生产的模式和技术流程 , 同时也为正在开展的西 部 150000 地形图空白区域测图 、国产高分辨率测 绘卫星等工程提供了坚实的技术基础 。11115 机载激光雷

22、达技术得到广泛应用机载 激 光 雷 达 ( Airborne LiDAR) 集 激 光 扫 描 仪 、全球定位系统 ( GPS) 和惯性导航系统 ( INS)三种技术于一体 , 通过主动发射激光 , 接收目标对 激光光束的反射及散射回波来测量目标的方位 、距 离及目标表面特性 , 能够直接得到高精度的三维坐 标信息 。与传统的航空摄影测量方法相比 , 使用机 载激光雷达技术可部分地穿透树林遮挡 , 直接获取 地面点 的 高 精 度 三 维 坐 标 数 据 , 且 具 有 外 业 成 本 低 、内业处理简单等优点 , 成为摄影测量领域的热点研究方向之一 , 受到各国研究人员的广泛关注 。经过十几

23、年的发展 , 机载激光雷达系统的硬件技术已经比较 成 熟 , 以 最 新 的 Leica ALS60 机 载 激 光 雷 达系统为例 , 其激光器脉冲频率已经高达 200kHz , 激光测距精度达到厘米级 。不过 , 相对于硬件技术的飞速进步 , 机载激光雷达数据处理软件的发展则相对滞后 , 数据处理过程中的诸多算法和模型还不 够完善 , 目前国际上还没有十分成熟的机载激光雷达数据处理软件 。市场上各种数据处理软件功能不 一 , 优点各异 , 用户往往需要同时使用多种软件才能完成某项工作 。作为一种多传感器集成系统 , 机载激光雷达系平差带来了难度。当前主流的商业机载激光雷达传感器 , 通过定

24、位 、定姿和成像等传感器在移动状系统中均集成了中小型幅面的数码相机或数码摄像机 , 因此将点云数据与影像数据进行融合 , 能够有 效地提高测量的精度和可靠性 , 并可进一步简化摄影测量的数据处理流程 。目前国 内 引 进 的 机 载 激 光 雷 达 系 统 已 有 十 余 套 , 现已被成功应用于大比例尺测图 、带状目标测量 、电网 设 计 、输 电 线 路 巡 线 检 修 、城 市 三 维 建 模 、海岸带测图 、生物量监测等领域 , 获取到的点云数据主要用于快速生成数字高程模型和数字正射 影像 , 在 数 据 应 用 的 深 度 上 , 还 有 很 大 的 潜 力 可挖 。目前国内在机载激

25、光雷达领域的主要研究方向主要限于点云的显示 、滤波以及三维建模等方面 ,已取得了一定的研究成果 , 在总体上还没能形成一 个完整的数据处理平台 。11116 地面激光雷达成功应用于三维建模采用地面激光雷达技术可以直接获取待测地物 高密度 、高精度的三维坐标信息 , 为几何模型的快 速建立 提 供 理 想 的 解 决 方 案13 。经 过 近 几 年 的 发 展 , 地面激光雷达的测量速度已有明显的提高 , 测距精度可以达到毫米级 , 并能获取一定的回波强度信息 。在地面激光雷达系统的硬件组成中 , 除包括 激光扫描仪之外 , 通常都会装配有小型数码相机 ,同时也可集成位置与姿态测量装置 。将激

26、光扫描仪 测量得到的点云数据与数码影像进行融合 , 则能够 快速完成三维模型的纹理映射 , 由于省去了近景摄 影测量中复杂的影像匹配步骤 , 可以显著地提高工 作效率 。目前地面激光雷达在测量中的应用还处于 起步阶 段 , 主 要 的 应 用 方 向 包 括 数 字 城 市 三 维 建 模 、数字化文化遗产 、工程测量 、变形监测 、灾害评估 、林业测量 、工业设计和逆向工程等领域25 。在数字文化遗产的几何建模过程中 , 由于文化 遗产的多样性和复杂性 , 采用单一的测量技术往往 难以满足实际需求 , 因此通常需要将地面激光扫描 与近景摄影测量 、工程测量等技术相结合使用 。例如山海关长城测

27、量项目中 , 就同时采用了地面激光雷达 、机载激光雷达 、航空摄影测量和多基线近景 摄影测量技术 , 取得了良好的效果 。与普通的数码相机相比 , 地面激光雷达系统的价格还过于昂贵 ,限制了地面激光雷达的大范围推广使用 , 但不难预 测 , 随着地面激光雷达系统硬件成本的不断下降以及数据处理方法的成熟 , 地面激光雷达系统将逐渐成为三维建模的主要设备 。态下自动采集各种定位定姿数据 、影像数据和激光扫描数据 , 通过统一的地理参考和摄影测量解析处 理 , 实现无控制的空间地理信息采集与建库 。目前移动测图系统主要指基于机动车辆的移动道路测量系统 , 同时也包括不太常见的铁路机车及人工便携 式的

28、移动测图系统 。移动道路测量系统通过机动车上装配的 GPS 、INS、数码相机 、数码摄像机和激光 雷达等设备 , 在车辆高速行进之中 , 快速采集道路及道路 两 旁 地 物 的 空 间 位 置 数 据 , 特 别 适 合 于 公 路 、铁路和电力线等带状地区的基础信息获取 , 在 电子地图的制作与修测 、城市三维建模等领域具有独特的优势 。我国在移动测图领域的研究起步较早 , 现已在 多传 感 器 集 成 、系 统 误 差 检 校 、直 接 地 理 参 考 技术 、交通地理信息系统等方面取得突破性的进展 ,并已有 LD2000 型系列移动道路测量系统等实用产 品研制成功 , 其系统硬件 、软

29、件已出口韩国 、意大 利 、伊朗等多个国家18 。移动道路测量系统作为一 种全新的地理空间数据采集方式 , 已逐渐受到地理数据生产商的重视 , 如世界上最大的两家导航数据生产商 NavTech 和 Tele Atlas 公司均已将移动测量系 统作为其数据采集与更新的主要手段 , 可见移动测量技术已经成为地理空间数据采集过程中最好的解 决方案之一 , 将在地理空间数据采集与更新中发挥 越来越重要的作用 。112 摄影测量的发展趋势随着航空数码相机 、激光雷达等新型传感器数 据获取能力的提高与应用领域的不断扩展 , 以及新 型遥感平台的逐渐成熟 , 多种传感器之间的集成与数据融合 , 地理信息的快

30、速获取和更新将成为摄影测量学科发展的重要趋势 , 具体表现在以下几个方 面 :(1) 传感器平台的多样化 。随着低空遥感平台 、小卫星技术与移动测图系统的发展 , 传感器平台的选择进一步丰富 。在实际作业生产中 , 应根据生产 任务的需要 , 灵活地选取传感器和传感平台 。在满足作业 需 求 的 情 况 下 , 可 优 先 选 用 轻 小 型 遥 感 平台 , 有效节省生产成本 。(2) 新型传感器的市场份额继续增长 。航空数 码相机有望在近期取代传统的胶片型航测相机成为用户的主流配置 。而机载激光雷达系统通常集成了中等幅面的数码相机 , 可同时获取点云数据与影像数据 , 并具有外业成本低 、

31、内业处理简单等优点 ,将成为摄影测量数据获取的重要手段 。(3) 摄影测量软件平台的并行化与智能化 。随 着新型数字航摄仪的出现及遥感传感器分辨率的提 升 , 获取得到的数据量成倍增加 。另外 , 随着测图 周期的缩短以及应急响应的需求 , 要求数据处理必须能在短时间内完成 , 给摄影测量平台的数据处理能力带来了新的挑战 。这将推动摄影测量数据处理 平台向并行化架构方向发展 , 并在软件开发中采用更为合理的并行计算模式 。(4) 多传感器的有效集成 。同时采用多种传感 器进行 观 测 , 可 有 效 提 高 测 量 结 果 的 精 度 和 可 靠性 , 现已被广泛地应用于摄影测量的数据获取过程

32、中 。但目前多传感器集成的潜力还远未被挖掘 , 数 据集成 算 法 的 优 化 将 成 为 多 传 感 器 集 成 技 术 的 关 键 。其中激光点云数据与光学影像之间的融合技术 将成为未来几年的重要研究方向 。改进大气辐射传输模型以及进行地物 BRDF 建模和验证 , 总体上有一些进展 , 但是该领域仍然是遥感 研究的前沿和重点 , 有些问题一时尚无法解决1 。21212 新型传感器 SAR 系统及其数据处理SAR 技 术 发 展 至 今 , 出 现 了 很 多 高 空 间 分 辨 率 、多极化 、多频率 、多卫星组合的全方位观测的新型传感器系统 , 合理高效地处理 SAR 数据和提取 信息

33、是当前的重点问题 , 在几何信息提取方面 ( 尤 其是 DEM) 6 , 干涉测量中的大气影响消除 、基线估算 、影像配准和相位解缠仍然是国际上的研究热 点 , 永久散射体 、GPS 、GIS、影像信息辅助以及一些能简化计算的经验模型还是用于提高精度和效率17的重要手段 和 途 径 ; 在 立 体 SAR 方 面 , 构 像 方程建立 和 平 差 参 数 选 取 以 及 精 度 评 估 仍 是 研 究 重 点 ; 在物理参数提取方面 , 经历了从简单聚类到基 于概率分类到基于知识的识别过程 , 处理对象也从像元到同质像斑变化 , 在充分利用多频率多极化特 征基础上 , 结合可见光 、红外 、干

34、涉以及引入各种专业的经验或理论模型来提高地物分类和识别精度 仍然是主要途径 , 但是效率成为一个新的待解决的问题 。SAR 数据参数提取的精度和时效性成为影响 其广泛业务化应用的障碍 。21213 高光谱信息提取技术得到长足的发展海量数据压缩 、存储 、显示和处理分析成为该 领域的研究重点 。从数据处理与分析看 , 波谱曲线的分析技术中的光谱库建立 、光谱匹配方法 、波长 变量分 析 、地 物 光 谱 重 建 中 的 大 气 影 响 是 研 究 热2遥感学科发展研究现状与趋势211 遥感平台与传感器新进展21111 高空间分辨率的测图卫星正 极 大 地 影 响 着 传统的测绘技术体系载有高空间

35、分辨率光学传感器的对地观测卫星在高精度导航 、定位 、姿态控制和时间测量技术的 支持下 , 通过获取大范围同轨或异轨立体影像 , 正 引起地形测量和地形测绘技术体系的变革 , 这些传感器为 11 万15 万的中等比例尺地图制图提供 了丰富的数据源 。21112 小卫星编队飞行或小卫星星 座 预 示 其 强 大 的应用价值高性价比 、机动灵活 、高时间分辨率 、更新方 便快捷等特点使得小卫星编队飞行或小卫星星座正成为 当 前 大 卫 星 的 一 种 有 效 补 充 , 其 在 军 事 、减 灾 、测绘 、土地 、农业 、林业等领域的优越性越来11点; 光谱特征空间分析技术中的波段选择和特征选择仍

36、是光谱降维的主要手段 , 特征分类未摆脱传 统的分类技术 , 一些新型的基于数据挖掘的分类技术还在探索研究中 ; 混合像元分类研究还集中在端20元提取和混合像元建模两大方面 。21214 多源遥感数据融合仍然是未 来 的 重 要 研 究 方向在多源数据融合方面 , 不同尺度遥感影像间的 自动配准仍然主要基于点和线特征 , 在点匹配方面目前主要是寻找最优化搜索策略 , 而线特征配准是 当前的研究热点 ; 在融合方法方面 , 除改进传统算 法外 , 各种新的融合方法 ( 小波 、多尺度变换 、多尺度分析 、智能技术) 如雨后春笋般出现 , 它们的 目标都是尽量保持丰富的光谱信息并突出空间特征和提高

37、计算效率 。但是融合技术并未形成相应的理 论框架和体系 , 缺乏统一的融合模型和客观评价手越凸显出来 , 相信随着小卫星技术的日益成熟 ,其应用价值必将会得到足够的重视9 ,14。21113智能传感器是传感器研制的发展方向智能传感 器 的 研 制 已 经 有 些 年 头 了 , 但 是 在2008 年北京 ISPRS 大会上没有相关的研究论文 , 但 是笔者认为这丝毫不影响它未来方向性 , 也不代表它不是当前研究的热点 , 只是表明各国在该领域的 研究还处在保密阶段 , 我们应该给予足够的重视 。212遥感科学与技术的发展趋势21211基础物理与建模3段 , 这些仍然是未来的重要研究方向。出现

38、了前所未有的进展 , 一方面体现在分类算法和评估 、灾害管理和辅助决策的全过程 , 不过遥感技方法上 , 各种具有智能化 、自动化的高级新算法被提出来12 , 面向对象的分类 (针对高空间分辨率数 据为主) 和亚像元分类 (针对高光谱分辨率数据为主) 成为新的热点16 。这些新的算法不再要求样本正态分布 、能处理高维特征属性 , 可以将影像中丰 富的几何 、光谱 、纹理和关系以及其它辅助数据和知识纳入分类器设计之中 , 分类精度有明显提高 ;另外 , 分 类 的 不 确 定 性 分 析 和 精 度 评 价 也 得 到 重 视 , 尤其针对传统的精度评估手段不适用于高维特征空间和少量训练样本情况

39、的瓶颈展开了大量的研究 。不过 , 面向对象的影像自动分割与效果评价 、 对象的组织表达 、混合像元分解 、影像处理与分类 算法的不确定性 、新型分类精度评价方法仍将是未 来高级分类研究的热点与重点 。21216遥感可反演参数的类型和精 度 有 所 增 多 和 提高在参数反演方面 , 将多种改进的反射率模型和 大气辐射传输模型进行耦合 , 通过引进一些先验知识 , 改进参数反演策略 , 可反演参数的类型 ( 涉及 陆地 、海洋 、大气 、生物和社会经济等领域) 和反演的精度有所增多和提高22 。21217时态数据处理与变化检测仍 然 值 得 深 入 研 究在时态数据处理与变化检测方面 , 数据

40、选择出 现了多样化趋势 , 使得数据间的辐射校正成为重要的关注点 , 可供变化性息提取的特征 ( 几何的 、光 谱的 、纹理的等) 越来越多 , 如何合理高效使用这些特征成为当前的难题 , 各种变化检测算法得以研 制 , 由于缺乏统一的精度评价标准 , 人们受困于精度评 价21 。真 正 意 义 上 的 自 动 化 、实 时 化 、在 轨 化 、智能化变化检测还有很多问题要解决 , 涉及每 一个步骤 , 缺乏可靠的理论基础和评价标准是问题 中的问题 , 值得深入研究10 。3摄影测量与遥感技术的应用现状与前景术在这些领域尚有一定的滞后性 , 还必须加强与历史数据 、地面实测资料等其它数据结合提

41、高其时效 性才能发挥更大的作用 ; 在资源调查与管理方面 ,土地资源 、矿产资源 、水资源 、森林资源 、农业资 源 、海洋资源等调查都已经离不开摄影测量与遥感 技术的 支 持 , 不 过 对 这 些 资 源 调 查 的 信 息 提 取 精度 、可靠性和稳定性还有提升空间 ; 在文化应用方 面 , 数码相机 + L IDAR , 摄影测量 、工程测量等已经成为 文 化 遗 产 实 物 三 维 建 模 的 重 要 数 据 获 取 技 术 , 定位精度可达 510mm , 但是基于获取数据的目标提取 、影像处理方面 , 自动化程度仍是一个问 题 , 另外适应文化遗产不断变化的需求对摄影测量 遥感

42、技 术 是 个 挑 战 ; 环 境 应 用 方 面 , 从 大 气 到 水下 、从赤道到极地 、从高山到大海 , 无不纳入遥感 应用的范畴 ;应用的深度达到更高的层次 , 应用模型开始由 经验 、半经验模型向更严密的物理模型方向发展 ,模型与遥感参数的结合更为紧密 , 各种新模型 、新 技术 、新方法更使得遥感离实用化更近 , 更高 、更 深层次的定量 、综合和全面应用是推动摄影测量与遥感技术前进的动力 。参 考 文 献1V. Akbari , J . Amini , M. R. Saradjian , et al . Estimation of atmospheric temperature

43、 and humidity profiles from MODIS and radiosond data using artificial neural network. In : CHEN J un , J IANG Jie , Alain Baudoin eds. , the International Archives of the Photogrammetry , Remote Sensing and Spatial Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B7 .A. F. Habib , A. P. K

44、ersting. L IDAR strip adjustment using conjugate linear features in overlapping strips. In : CHEN J un , J IANG Jie , Alain Baudoin eds. , the International Archives of the Photogrammetry , Remote Sensing and Spatial Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B2 .Y. Jia , R. S. Blum

45、. A fusion method of SAR and optical images for urban object extraction. In : CHEN J un , J IANGJie , Alain Baudoin eds. , the International Archives of the Photogrammetry , Remote Sensing and Spatial Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B7 .X. Lin , X. Yuan. Improvement of th

46、e stability solving rational polynomial coefficients. In : CHEN J un , J IANG Jie , Alain Baudoin eds. , the International Archives of the Photogrammetry , Remote Sensing and Spatial Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B2 .Z. Lin. UAV for mapping. In : CHEN J un , J IANG Jie

47、, AlainBaudoin eds. , the International Archives of the Photogrammetry ,23应 用 领 域 越 来 越 广 , 涉 及 到 人 口 、资 源 、环境 、社会 、减灾和文化等领域的方方面面 , 与其它 学科的联系愈来愈紧密 。在人口与社会领域方面 ,遥感已经广泛用于人居环境与影响分析 , 城市 ( 建筑 、交通 、绿 化 、景 观) 、健 康 、疾 病 、生 育 、公 共卫生 、体育等领域的应用已经有了良好的开端 ,但是还未用足该技术 , 前景是非常光明的 ; 在灾害45Remote Sensing and Spatial

48、Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B2 .G. Liu , S. M. Buckley , X. Ding et al . Mapping ground deformation by Radar interferometry based on permanent2scatterer network : algorithm and testing results. In : CHEN J un , J IANGJie , Alain Baudoin eds. , the International Archiv

49、es of the Photogrammetry , Remote Sensing and Spatial Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B7 .R. Passini , K. Jacobsen. Accuracy analysis of large size digital aerial cameras. In : CHEN J un , J IANG Jie , Alain Baudoin eds. , the International Archives of the Photogrammetry

50、, Remote Sensing and Spatial Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B2 .P. Rnnholm , E. Honkavaara , A. Erving , et al . Registration ofairborne laser scanning point clouds with aerial images through terrestrial image blocks. In : CHEN J un , J IANGJie , Alain Baudoin eds. , the

51、 International Archives of the Photogrammetry , Remote Sensing and Spatial Information Sciences , Beijing , 2008 . Vol . XXXVII , Part B2 .R. Sandau , K. Brie . Potential for advancements in remote sensing using small satellites. In : CHEN J un , J IANG Jie , Alain Baudoin eds. , the International A

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