《测绘技术应用与规范管理实用手册》摄影测量和遥感测量技术的应用与规范管理

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1、第 四 篇摄 影 测 量 和 遥 感 测 量 技 术 的应 用 与 规 范 管 理第 一 章 概 述第 一 节 摄 影 测 量 学 的 定 义 与 任 务传 统 的 摄 影 测 量 学 是 利 用 光 学 摄 影 机 获 得 的 像 片 ， 研 究 和 确 定 被 摄 物 体 的 形 状 、 大小 、 位 置 、 性 质 和 相 互 关 系 的 一 门 学 科 和 技 术 。 它 包 括 的 内 容 有 ： 获 取 被 摄 物 体 的 影像 ， 研 究 单 张 和 多 张 像 片 影 像 的 处 理 方 法 ， 包 括 理 论 、 设 备 和 技 术 方 法 ， 以 及 将 所 处 理和 量

2、测 得 到 的 结 果 以 图 解 或 数 字 形 式 输 出 的 方 法 和 设 备 。认 识 世 界 ， 改 造 世 界 ， 以 推 动 人 类 的 文 明 和 社 会 的 进 步 是 全 中 国 和 全 世 界 人 民 义 不容 辞 的 职 责 。 由 于 客 观 世 界 和 所 要 研 究 的 对 象 具 有 从 宏 观 到 微 观 ， 各 种 各 样 的 复 杂 特性 ， 人 们 不 可 能 总 是 亲 身 去 接 触 这 些 物 体 。 因 此 借 助 于 非 接 触 传 感 器 获 得 影 像 ， 通 过 对影 像 的 研 究 ， 实 现 对 客 观 世 界 的 认 识 ， 是

3、非 常 重 要 而 有 意 义 的 。 例 如 ， 通 过 对 月 球 和 其它 星 体 的 摄 影 像 片 的 量 测 和 处 理 可 以 测 出 它 们 的 表 面 形 状 和 特 征 。 通 过 ! 光 透 视 片 ，医 生 可 以 方 便 地 诊 断 出 人 体 内 部 是 否 有 某 种 疾 病 。 利 用 航 空 摄 影 测 量 和 卫 星 摄 影 测 量 。可 以 比 人 工 实 地 测 量 更 加 快 速 和 方 便 地 测 制 和 更 新 地 球 表 面 的 各 种 比 例 尺 地 形 图 和 专 题图 ， 为 国 民 经 济 和 国 防 建 设 服 务 。摄 影 测 量 学

4、 的 主 要 任 务 是 测 制 各 种 比 例 尺 地 形 图 、 建 立 地 形 数 据 库 ， 并 为 各 种 地 理信 息 系 统 和 土 地 信 息 系 统 提 供 基 础 数 据 。 因 此 ， 摄 影 测 量 学 在 理 论 、 方 法 和 仪 器 设 备 方面 的 发 展 都 受 到 地 形 测 量 、 地 图 制 图 、 数 字 测 图 、 测 量 数 据 库 和 地 理 信 息 系 统 的 影 响 。摄 影 测 量 学 作 为 影 像 信 息 获 取 、 处 理 、 加 工 和 表 达 的 一 门 学 科 ， 又 受 到 影 像 传 感 器 技术 、 航 空 航 天 技 术

5、 、 计 算 机 技 术 的 影 响 ， 并 随 着 这 些 技 术 的 发 展 而 发 展 。摄 影 测 量 学 的 主 要 特 点 是 对 影 像 或 像 片 进 行 量 测 和 解 译 ， 无 需 接 触 被 研 究 物 体 本身 ， 因 而 很 少 受 各 种 条 件 ， 如 人 不 能 到 达 ， 人 不 能 触 及 等 条 件 限 制 ， 而 且 可 摄 得 瞬 间 的动 态 物 体 影 像 。 像 片 及 其 它 各 种 类 型 影 像 均 是 客 观 物 体 或 目 标 的 真 实 反 映 ， 信 息 丰 富 、图 像 逼 真 、 人 们 可 以 从 中 获 取 所 研 究 物

6、 体 的 大 量 几 何 和 物 理 信 息 。由 于 现 代 航 天 技 术 和 电 子 计 算 机 技 术 的 飞 速 发 展 ， 摄 影 测 量 的 学 科 领 域 更 加 扩 大了 。 可 以 这 样 说 ： 只 要 物 体 能 够 被 摄 成 影 像 ， 就 可 以 使 用 摄 影 测 量 技 术 研 究 所 摄 物 体 的几 何 和 物 理 特 性 。 这 些 被 摄 物 体 可 以 是 固 体 的 、 液 体 的 ， 也 可 以 是 气 体 的 ； 可 以 是 静 态的 ， 也 可 以 是 动 态 的 、 变 化 着 的 ； 可 以 是 微 小 的 ， 如 在 电 子 显 微 镜

7、 下 放 大 几 千 倍 的 细胞 ， 也 可 以 是 巨 大 的 ， 如 宇 宙 星 体 ， 这 些 灵 活 性 使 得 摄 影 测 量 成 为 可 以 多 方 面 应 用 的 一#$第 一 章 概 述种 测 量 手 段 和 数 据 采 集 与 分 析 的 方 法 。 由 于 摄 影 测 量 的 非 接 触 传 感 的 特 点 。 自 ! 世 纪# 年 代 以 来 ， 从 侧 重 于 解 译 和 判 读 应 用 的 角 度 出 发 ， 人 们 又 提 出 了 “ 遥 感 ” 一 词 。! 世 纪 # 年 代 ， 美 国 地 球 资 源 卫 星 （ $%&(%)） 上 天 后 ， 遥 感 技

8、术 获 得 了 极 为 广 泛的 应 用 。 由 于 遥 感 技 术 能 为 资 源 勘 察 和 环 境 监 护 等 提 供 极 丰 富 的 大 量 信 息 ， 很 快 就 得 到全 世 界 的 重 视 。 在 遥 感 技 术 中 ， 除 了 使 用 对 可 见 光 摄 影 的 框 幅 式 黑 白 摄 影 机 外 ， 还 使 用子 彩 色 、 彩 红 外 摄 影 机 、 全 景 摄 影 机 、 红 外 扫 描 仪 、 多 光 谱 扫 描 仪 、 *+（ 电 荷 耦 合 器件 ， 英 文 *,%-./ *0123/ +/456/( 的 缩 写 ） 推 帚 式 行 阵 列 扫 描 仪 或 矩 阵

9、数 字 摄 影 机 以 及 各种 主 动 成 像 的 合 成 孔 径 侧 视 雷 达 等 等 。 它 们 提 供 比 黑 白 像 片 丰 富 得 多 的 影 像 信 息 。 各 种航 空 航 天 飞 行 器 作 为 传 感 平 台 ， 围 绕 地 球 长 期 运 转 ， 为 我 们 提 供 大 量 的 多 时 相 、 多 光 谱和 多 分 辨 率 的 丰 富 影 像 信 息 ， 于 是 摄 影 测 量 发 展 成 为 摄 影 测 量 与 遥 感 。国 际 摄 影 测 量 与 遥 感 学 会 （ 789:8） 在 ;6? ） 于 !#? 年 发 明 了 摄 影 术 之 后 ， 摄 影 测 量 学

10、 才 开 始 获 得 真 正 的 意 义 。 环 球 杂 志 !# 年 第 ! 期 上 有 趣 地 介 绍 了 世 界 上 第 一 张 照 片 的 由 来 ： !#? 年 # 月!& 日 ， 法 国 科 学 院 大 厅 向 世 界 展 出 了 第 一 张 光 学 照 片 ， 轰 动 巴 黎 。 巴 黎 人 物 肖 像 画 家纷 纷 上 书 法 国 政 府 ， 要 求 取 缔 之 。 德 国 报 刊 也 愤 怒 抨 击 说 ： “ 把 镜 子 里 面 漏 掉 的 形 象 抓回 来 ” 、 “ 简 直 是 无 稽 之 谈 ” ， “ 这 项 发 明 是 亵 渎 神 明 ， 是 欺 骗 。 ” 事

11、实 上 ， 正 是 从 这 里 ，引 出 了 当 今 的 摄 影 测 量 与 遥 感 科 学 。不 妨 看 看 达 盖 尔 发 明 摄 影 术 的 过 程 。 !#$ 年 ， 达 盖 尔 用 涂 有 沥 青 的 锡 片 作 底 片 ，在 太 阳 下 曝 光 # 小 时 ， 露 光 部 分 变 硬 ， 未 露 光 部 分 变 软 。 然 后 用 熏 烟 草 花 油 和 松 节 油 冲洗 ， 首 先 显 示 出 庄 园 和 景 色 照 片 。 !?#A 年 ， 他 正 使 一 张 片 子 感 光 ， 忽 然 太 阳 被 云 遮 住了 ， 他 只 好 把 感 光 不 足 的 薄 片 子 放 在 化

12、学 药 品 柜 内 ， 三 天 后 取 片 时 ， 发 现 照 片 异 常 清晰 。 当 时 ， 他 取 出 柜 中 所 有 的 化 学 药 品 ， 甚 至 连 温 度 计 里 的 水 银 也 倒 出 来 化 验 ， 以 便 证实 他 的 发 现 是 否 可 靠 。 他 使 碘 化 银 薄 片 短 时 间 感 光 ， 然 后 放 入 稀 释 水 银 溶 液 中 显 影 ， 再用 苏 打 碱 溶 液 冲 洗 定 影 ， 最 后 获 得 清 晰 照 片 ， 诞 生 了 世 界 上 第 一 张 照 片 。真 正 的 摄 影 测 量 学 创 始 人 一 般 公 认 为 法 国 陆 军 上 校 劳 赛

13、达 特 （ =)+,0/48/） 用 !% 只 风 筝 吊 着 巨 型 相 机 ， 用 !#?# 英 寸 的 大 底 片 从 空中 拍 摄 了 照 片 。 到 本 世 纪 初 ， 怀 特 兄 弟 发 明 了 飞 机 ， 飞 机 制 造 业 突 起 ， 利 用 飞 机 进 行 航空 摄 影 成 为 可 能 ， 一 张 法 国 炮 兵 阵 地 的 航 空 像 片 就 是 在 轻 质 飞 机 上 拍 摄 的 。如 何 用 像 片 来 建 立 和 量 测 被 摄 物 体 的 位 置 、 形 状 和 大 小 呢 ？ 在 摄 影 测 量 发 展 的 早 期阶 段 ， 限 于 当 时 的 计 算 技 术 ，

14、 不 可 能 对 摄 影 测 量 的 复 杂 几 何 关 系 直 接 计 算 ， 因 此 ， 人 们只 好 依 赖 当 时 的 光 学 和 机 械 学 技 术 ， 来 重 建 经 缩 小 的 摄 影 时 的 几 何 模 型 ， 这 样 摄 影 测 量使 以 模 拟 法 起 步 了 。!H第 一 章 概 述摄 影 测 量 学 发 展 的 早 期 阶 段 （ ! 世 纪 末 到 第 一 次 世 界 大 战 前 ） 中 ， 一 些 欧 洲 学 者曾 做 出 了 基 础 的 贡 献 。 德 国 的 芬 士 特 瓦 尔 德 （ #$%&()*+,-./*+） 利 用 投 影 几 何 原 理 提 出 了空

15、 间 后 方 交 会 和 像 片 对 的 相 对 定 向 和 绝 对 定 向 概 念 ； 奥 地 利 的 向 甫 鲁 （ 0$#12*&）提 出 像 片 纠 正 、 双 像 投 影 测 图 仪 以 及 辐 射 三 角 测 量 的 概 念 。 耶 拿 蔡 司 厂 的 普 弗 里 希（ 8$12） 提 出 了 立 体 观 测 的 量 测 原 理 ， 并 于 !:! 年 制 造 了 立 体 坐 标 量 测 仪 ， 在 德 国被 称 为 “ 立 体 摄 影 测 量 之 父 ” ； !: 年 根 据 奥 雷 尔 （ ;$+*.） 的 建 议 ， 蔡 司 厂 制 成立 体 自 动 测 图 仪 （ #)*+

16、*=7+， 可 对 理 想 像 对 进 行 测 图 ， 至 今 仍 可 用 于 地 面 摄 影 测量 。第 一 次 世 界 大 战 格 外 加 速 了 航 空 摄 影 测 量 事 业 的 发 展 ， 摄 影 机 日 趋 成 熟 和 完 善 。 在第 一 次 世 界 大 战 中 ， 热 情 的 英 国 飞 行 员 带 着 相 机 上 天 ， 拍 下 了 照 片 ， 并 绘 制 出 战 壕 分 布位 置 。 尽 管 英 国 官 方 说 “ 绘 制 战 壕 位 置 分 布 图 不 是 英 国 皇 家 空 军 干 的 事 ” ， 但 空 中 摄 影的 明 显 优 点 和 价 值 不 得 不 使 英 国 官 方 很 快 改 变 了 调 子 。 第 一 台 航 空 摄 影 机 是 第 一 次 世 界大 战 期 间 在 美 国 由 巴 格 莱 （ ?7） 和 布 罗 克 （ ?+=1） 制 造 的 。在 两 次 世 界 大 战 之 间 的 A: