注册测绘师

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EFP法LMCCD影像光束法平差

笔者1980年至1982年在ITC学习期间就开始了等效静态摄影片法（简称ESP）的探讨，回国后改为EFP（Equivalent Frame Photo）三线阵CCD影像光束法平差，平差只计算EFP时刻（类似定向片时刻）的外方位元素。1985年在国内发表的论文曾被张森林同志带到德国并示于其导师，德国同行惊叹中国这么早就有人研究这方面的问题，而且立论的思路与他们不谋而合。很长时期以来，笔者将此命题只当作个人的学术自留地研究，无工程背景。断断续续的模拟试验研究中采用与德国学者相似的低频正、余弦多项式，模拟卫星平台稳定度并设定角元素变化率为10-3°/s，先后提出了在光束法平差中增加同类外方位元素二阶差分等零条件（基于卫星飞行平稳，外方位变化轨迹视为连续）作为带权观测值参与平差。EFP法的特点是在构成空中三角锁的框架下，选定EFP上的像点配置，设定基线/EFP时刻间距=10（整数），即一条三线阵CCD影像航线包含十个EFP空中三角锁，解算中没有法方程式求逆奇异问题，光束法平差精度有所改善，但航线模型依然有较大的扭曲，其量级与德国学者定向片法发表的基本相当。为判断宽/高比太小是否是最主要原因，采用宽/高比=1作模拟计算，航线模型扭曲状况并无明显改善，说明宽高比太小并不一定是航线模型扭曲大的最主要原因。经过很多的模拟计算，分析发现尽管在各EFP时刻三角锁之间在外方位元素方面有二阶差分等零条件约束，但在模型方没有有效的联接条件，使得全航线模型不能得到好的整合，在三线阵CCD影像模式下，无法建立有效的联接点条件才是最主要原因，进而创造了称之为LMCCD相机的设计思想，即由三个线阵CCD和四个小面阵CCD混合配置，其中四个小面阵CCD配置在正视相机上的CCD线阵两侧。这样，在EFP时刻采样时不但有三个CCD线阵影像，还有四个小面阵影像均属于该EFP时刻的中心投影影像，选择其中的影像作联接点，能有效地在模型空间将各EFP时刻的三角锁联接起来并整合为变形很小的航线立体模型，得到与框幅相片光束法平差建立的立体模型相类似的功能。不论是利用外方位元素观测值平差或仅用航线首末四个控制点参与绝对定向，LMCCD影像均明显优于仅有三线阵CCD影像。此外， LMCCD影像光束法平差即使航线长度只有两条基线，也能得到很好的结果。在影像分辨率为5米，利用现有卫星外方位元素观测值，在无地面控制点条件下能够满足20米等高距的1：5万比例尺地形图要求。EFP法LMCCD影像光束法平差至今仍属于笔者的学术研究，争取在我国传输型摄影测量卫星中得以应用，尚需在卫星工程实践中不断完善。笔者大量的模拟计算中还发现三线阵CCD影像光束法平差的航线模型大的扭曲与摄影机的焦距长度有关，在卫星平台稳定度为10-4°/s时，若相机焦距小于100毫米者，可以不考虑采用LMCCD原理，卫星平台稳定度越差，要求相机焦距越短，通常月球或火星探测中所用的相机焦距都不长，也许只采用三线阵CCD相机即可，如果要作为很高分辨率的摄影测量，相机焦距大于100毫米，则应该采用LMCCD相机模式为妥。

遥感测绘常用的传感器和遥感数据有那些

常用的传感器：航空摄影机（航摄仪）、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪（Multi Spectral Scanner，MSS）、专题制图仪（Thematic Mapper，TM）、反束光导摄像管（RBV）、HRV

常用的遥感数据有：美国陆地卫星（Landsat）TM和MSS遥感数据，法国SPOT卫星遥感数据，加拿大Radarsat雷达遥感数据。

遥感技术系统包括：空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器），地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正），地面实况调查系统（如收集环境和气象数据），信息分析应用系统。

中国摄影测量的发展历程

中国的摄影测量历史最早可追溯到1902年，当年的北洋大学曾用进口的摄影经纬仪做过建筑摄影测量试验。中国的航空摄影测量始于1931年，是年6月2日，浙江省水利局航测队与德国测量公司合作进行首次航空摄影，摄取了钱塘江支流浦阳江36公里一段河道的航片，航摄比例尺为1：2万，而后制作了像片平面图。1931年8月，国民党政府在参谋本部陆地测量总局正式成立航测队。这个队在此后的几年里，主要测制了中国局部地区1：1万和1：2.5万军事要塞图，以及湘黔、成渝一带l：5万地形图。

1949年中华人民共和国成立以后，大规模的经济建设和国防建设急需地图资料，航空摄影得到飞速发展。国家测绘局、林业、农业、地质、铁道、石油、水利等部门都积极开展了航空摄影。1980年前，中国利用航空摄影测量主要制作1：25000-1：100000各种比例尺地形图，采用的是分工法和全能法测图。1980年后，利用解析和数字摄影测量方法，全国范围主要制作1：50000地形图，各省市主要制作1：10000和1：5000地形图，城市则是制作1：1000和1：2000地形图，构成各类GIS的地形数据库。

21世纪初，数码摄影仪面世之后，城市大比例尺航测制作正射影像图得到了迅速发展，现在已经发展到制作三维城市电子地图。

目前，中国已经构建了1：1000000、1：250000和1：50000全国空间数据库，包括的数据产品有DOM、DEM、DLG和DRG四类，还有地名数据库和土地利用数据库等，各省市已经或正在建立1：10000全省空间数据库。许多大中城市已建立了1：500-1：2000空间数据库。这些都成为构建“数字中国”、“数字省区”和“数字城市”的重要基础。

随着国家西部大开发战略的实施，2006年国家测绘局启动了西部测图计划，使用了一批新设备、新技术、新航空航天遥感影像，将改写中国西部200多万平方公里无1：50000地形图的历史。

中国科学院资深院士王之卓教授（1909-2002）是中国摄影测量与遥感学科的奠基人。他提出了航空摄影测量中的微分关系公式，推导了在地形起伏地区可获得较高解算精度的航摄像片相对定向元素计算公式。20世纪60年代初，他首先提出了利用电子计算机进行解析法摄影测量加密的理论与实施方案，并建立了航带法空中三角测量的基本公式。70年代末，他又率先提出了全数字自动化测图的构想，随后领导了全数字自动化测图理论与方法的研究，推动了中国摄影测量技术的变革。王之卓教授同时也是一位优秀的教育家。在他的领导下，中国建立了比较完备的摄影测量学科体系，同时培养了大批的优秀摄影测量人才。

自1970年以来，中国开始发展航天事业。经过37年的自力更生、艰苦奋斗，取得了辉煌的成就。目前，中国已发射的对地观测卫星有气象卫星、海洋卫星、资源卫星、通信卫星、导航定位卫星、返回式陆地卫星、科学实验卫星、宇宙飞船等（见下表）。中国已发射的对地观测卫星

中国现在可以从地球同步轨道和太阳同步轨道上实现对地球的多平台、多传感器观测，可以获取地球表面不同分辨率的光学（分辨率可达1.9m）和雷达图像（分辨率可达5m）。

中国未来将发射的对地观测卫星包括环境灾害监测卫星、气象卫星、测绘卫星、资源卫星、海洋卫星、导航定位卫星和高分辨率对地观测卫星，等等。

利用外国和中国的各类遥感卫星，中国在过去30多年中积极开展了各种遥感应用。包括自然灾害的预警与监测、环境变化研究、自然资源调查、国家空间数据基础设施建设和社会发展应用。

中国是一个人口众多、自然灾害频发的国家，气象卫星和资源卫星已在中国用于森林火灾、洪涝旱灾、冰雪灾害、山体滑坡、城市地面下沉、台风、沙尘暴和地震的预警、监测和灾害评估，取得了较好的效果。

在森林和植被类型调查、土地利用和土地覆盖变化、陆地和海洋环境调查以及在地质与矿产调查中，遥感对地观测卫星得到了广泛应用。为了保证耕地的必要拥有量，中国利用卫星每年进行一次耕地变更调查。每年的农作物估产需要综合利用资源卫星和气象卫星的数据。作为国家空间数据基础设施的1：50000全国地形数据库，其数字正射影像（DOQ）分别采用了卫星影像和航空像片等数据。

对地观测卫星在社会发展中的应用包括SARS、禽流感和血吸虫病等流行疾病的控制、考古与文化遗产保护，精细农业、电子政务、智能化交通、网格化城市管理与服务以及天地一体化的位置服务（LBS）等方面，具有良好的发展势头。

在国家973和863计划支持下，针对我国发射的各类遥感卫星，开展了高精度卫星定轨测姿理论与方法的研究，对推扫式卫星遥感影像的成像机理、几何处理模型、大气辐射改正模型、高分辨率卫星遥感影像测图技术等进行了全面研究，研发了具有自主知识产权的遥感数据处理平台，以此为核心建立了国产卫星遥感影像地面处理系统，并开展了定量遥感反演研究。为形成我国独立自主的对地观测数据获取、信息处理与分发服务的理论和方法体系奠定基础。

为了进一步推动遥感对地观测技术的发展，我国将发展基于卫星、飞机和平流层飞艇等高分辨率对地观测系统，并与其它中、低分辨率地面覆盖观测手段结合，形成时空协调、全天候、全天时的对地观测系统，同时完善现有遥感卫星接收站等地面支撑系统，全面提升我国空间数据获取和应用能力。

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