关键词：摄影测量与遥感技术 高分辨率影像 无人机 3S技术
中图分类号：P23 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（a）-0000-00
基金项目：国家教育体制改革试点项目：《高校产学研结合的创新模式建设及示范推广》
编号：08-128-238
摄影测量与遥感技术发展迅速，尤其在近半个世纪，已经成为了测绘产业当中最主要的力量。摄影测量分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量，经典的摄影测量基本理论技术已经非常成熟，遥感技术近些年发展迅速，在各个行业当中应用广泛，在这里就以后摄影测量与遥感技术的发展做以分析。
1 多线阵、多角度传感器的应用日益广泛
以往摄影测量技术的主要任务是生产各种数字测绘产品，主要是4D数据的生产，而遥感技术则主要以研究地物的非几何信息为主，摄影测量技术及遥感技术虽然理论技术方法基本一致，但侧重点不同，但是随着摄影测量与遥感技术的发展，摄影测量用的摄影机及遥感传感器的融合，现代摄影测量与遥感技术也发生了很大的变化，以目前的ADS数字航空摄影机为例，即具有获取全色普通数字影像的功能，同时能获取多光谱影像用于定性分析。。
相对于传统模拟航空摄影的产品单一性而言，ADS40数字航空摄影系统由于自身的多线阵、多角度的设计原理， 每一条线阵的CCD可以获取一个波段的影像。因此一次飞行可以获取更多的产品， 可以满足不同的需求。其强大的几何及光谱特性，具有同时获取几何及属性信息的能力，必将代替传统的航空摄影传感器，广泛的应用于摄影测量领域。
2 无人机低空遥感测绘技术日趋成熟
无人机低空遥感测绘技术集成传统摄影测量技术、无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、GPS差分定位技术、通讯技术等，以无人机为承载平台，以遥感传感器为基础获取地表的多光谱影像。无人机遥感技术发展快，相对于传统的摄影测量与遥感技术，最大的优势是反应速度快、效率高、操作简单、场地要求灵活、环境要求不是很苛刻等，已广泛的应用于测绘生产当中，尤其是的自然灾害的应急处理工作中，起到不可替代的作用。一架典型的无人机由飞行器、控制站、起飞发射、回收装置及检测系统等组成，无人机与航空模型的区别在于无人机通常具备自动驾驶功能，其要按设定好的航线进行飞行，有专门的飞控装置。无人机技术的发展影响着整个无人机测绘的发展，近几年，很多测绘单位都已经掌握了无人机的生产技术，可以自行生产无人机，这样大大的减少了生产成本，而且无人机控制技术也日趋成熟。以天水三和数码测绘院为例，近5年内，充分掌握了无人机的生产技术、控制技术，成立飞行大队，不用再依靠去委托其他单位去拍摄航空影像，从而大大的提高了航空摄影的效率，减少了生产成本。目前很多测绘单位都看到了无人机航空摄影测量技术的优势，未来几年，无人机航空摄影技术无疑会得到更加广泛的发展，普及到各个测绘单位。
3 高分辨率遥感卫星影像的应用
就生产成本而言，通过传统的数字化测图方法生产测绘数据成本肯定是最高的，效率也是最低的，采用摄影测量的方法，是现在测绘行业中生产数字化测绘产品的首选方法。然而遥感传感器也具备和数字摄影机一样的功能，也可以获取地面的数字影像，甚至立体影像、多光谱影像。那么遥感影像也可以用于生产数字测绘产品，关键问题在于遥感影像的分辨率问题，遥感影像分辨率能否满足测图要求。对于中小比例尺的地形图，使用遥感影像测图完全能满足测图要求，以快鸟卫星为例，能提供亚米级分辨率的商业卫星。
高分辨率对地观测卫星可以划分为军用和民用两类用途，而且二者都有广阔的应用市场。军用遥感卫星和民用遥感卫星在原理上并无二致，主要区别体现在卫星所使用的谱段和对地面分辨率要求上的差异。军用遥感卫星主要在可见光或近红外谱段成像，分辨率优于1米。军用遥感卫星大部分都属于高分辨率对地观测卫星，只有少数用于普查的军用遥感卫星为了提高时间分辨率，而选择较高的运行轨道，从而使得卫星的空间分辨率有所减弱。与之相比，民用遥感卫星则主要在多光谱成像，以便识别地面各种特征，其分辨率高低差异参差不齐，但其总体水平普遍在军用卫星之下。在军用高分辨率光学成像遥感卫星领域，美国锁眼12号卫星最为突出。它采用了大面阵探测器、大型反射望远镜系统、数字成像系统、自适应光学成像技术、实时图像传输技术等，镜头口径3米，焦距27米，分辨率达0.1米。可见厘米级精度的遥感卫星数据获取已经不再是技术问题，能否商业化应用只是时间问题。
4 数字摄影测量与遥感技术和GIS及GPS的结合
摄影测量与遥感技术属于是服务于测绘与地理信息行业的主要技术工具，如何更好的与GIS及GPS技术结合，发挥好各自的优势，是GIS发展要考虑的问题，也是摄影测量与遥感的发展要考虑的问题。就三者的结合来说，很早就提出了3S技术GPS、GIS、RS，虽然三者相互结合，但是就测绘与地理信息行业来说，尤其对于摄影测量本身来说，其和GPS、GIS的一体化发展还是最近些年才付诸于实际，例如GPS/IMU配合数字摄影机进行摄影测量工作，可以大大的提高外业航摄的效率和精确度。目前的GIS软件及摄影测量软件业在很大程度上进行了结合，已经有部分GIS软件开始在其模块中加入摄影测量与遥感数据处理的功能，直接用于摄影测量与遥感数据的获取及处理，满足GIS系统数据跟新的要求，不再像以前一样，通过摄影测量与遥感系统获取数据，然后数据转换，再到GIS系统里录入编辑数据。简化了这个繁琐的过程，方便与用户使用系统。
总之，摄影测量与遥感技术作为测绘与地理信息产业的主要技术工具，其发展是非常迅速的。基于以上分析可知，摄影测量与遥感技术的发展，主要是传感器的发展、承载平台的发展及其与3S技术的结合。影像是空间信息的主要承载，摄影测量与遥感技术的发展是社会发展的需求，摄影测量与遥感技术必然在社会发展的过程中扮演越来越重要的作用。
参考文献
[1] 李德仁.摄影测量与遥感学展望.武汉大学学报，2008.12
[2] 刘先林.航空摄影科技发展成就与未来的展望.前沿科学，2007.3
关键词：应用；遥感技术；展望；无人机
引言
遥感技术起源于1960年左右，它是探测领域中非常重要的一项技术。它依据了电磁波的有关理论，结合了各种先进的传感仪器，把距离较远的目标反馈回来的信息加以搜集，再对这些信息做相关的处理，最终形成目标的全景图像。当下，在借助人造卫星的基础上，遥感技术可确保18天以内就能返回一次全球的真实图像。同时，在运用了遥感技术之后，还可高效地测绘出研究区域对应的地图。
1 无人机遥感技术的简述
关于无人机遥感这种技术的描述可从四个方面来把握。第一是技术的组成，无人机遥感综合了以下几种技术：一是传感技术；二是通讯技术；三是遥控技术；四是遥感对应的应用技术；五是GPS技术。第二是获取的方式，获取方式有以下三点特征：一是专题化；二是智能化；三是自动化。第三是获取的信息，获取的信息主要有以下几种：一是环境信息；二是国土信息；三是资源信息。第四是技术的重要优势，这些优势尤其表现在以下几点：一是起飞速度快；二是成本低廉；三是结构较为简单。
2 无人机遥感技术的具体情况
2.1 无人机遥感技术所具备的特征
跟载人飞行器相比较，无人机遥感有着独特的技术优势。这些技术优势尤其体现在下列几点：（1）由于无人机不需要载人，所以它可以飞行到一些较高或者较危险的区域进行航拍，这是载人飞行器无法与无人机比拟的地方；（2）与载人飞行器相比较，无人机在实际的飞行中所耗费的资金更为低廉；（3）无人机被划分到我国的遥控飞行器一类，所以它的整个审批流程较为简单，相反载人飞行器属于现实中的飞行器，它的整个审批流程非常复杂；（4）载人飞行器有着极为严格的起降要求，而无人机却没有过于严格的降落场地和起飞场地要求，所以它在航拍飞行中实现中途转场比较容易；（5）航拍中，无人机所具备的安全性能也远远超过了载人飞行器；（6）同载人飞行器比较，无人机可随时进行重新拍摄，并且拍摄时间极短，成像效果也非常清晰。
尽管无人机遥感有着如此多的技术优势，但它的技术劣势也较为明显。这些技术劣势主要表现在下列几方面：（1）无人机遥感所返回的遥感影像有着极高的分辨率，这种分辨率甚至实现了以分米级来计算的精密程度。但是，影像的相幅偏小，相片数量非常庞大，甚至达到了千张以上。这种大工作量的工作方式，降低了无人机遥感工作的效率。同时，影像倾角的角度一般来说较大，并且倾斜方向没有任何规律可遵循。所以，无论是连接点的布设还是提取工作都变得非常困难。（2）载人飞行器通常比较稳定，相比之下无人机就显得不够稳定。假如高空中的风速较大，那么航飞轨迹就会出现不规则的现象，甚至偏离了本身的主航道。这样，无论是拍摄中的旁向重叠度还是航向重叠度都不够规则，影像间的实际重叠程度就更大。（3）无人机无法携带专业化的测量相机。所以，它拍得的影像难免会有所变形。这是由于地面事物跟单幅相机间的投射关系很复杂，所以影像内存在的几何关系也就很不稳定。在这种影响下，影像就会呈现出倾斜的效果甚至变形。
2.2 无人机遥感的影像处理流程
2.2.1 影像的畸变差纠正
当前的无人机航拍方式是中国航拍方式中最为先进的一种方式。它有着独特的技术优势，可在任意时刻进行航拍，并且拍摄的时间极短，成像效果也非常清晰。所以，无人机航拍这种方式被大范围的运用。现实中，无人机有着不同的类型，所携带的相机也有着不同的类型，不同的搭配方式使得最终的成像质量也有巨大的差异。不过，一般情况下无人机都是配备的普通相机。普通相机拍出来的相片边缘会出现畸变的现象。这可能给后续的数据处理带来极大的误差。为了最大限度控制数据的误差，对影像的畸变加以纠正就成了必备的工作。处理方式主要包含了以下几种：一是消除畸变；二是消除主点偏移；三是旋转影像。
2.2.2 影像的三角测量
三角测量的过程是在空中自动完成。以往，影像的转点工作与选点工作都是以人工方式来操作完成。可是，无人机遥感却能让这两项工作在空中便自动完成。同时，像点中的各个坐标也是自动获取。它能为区域网平差程序结算提供依据[1]。这样，坐标系中加密点所处的空间位置及其定向参数都能随之而获得。三角测量主要对以下几方面的内容加以测量：一是内定向的相关测量；二是相对定向的相关测量；三是模型连接的相关测量；四是模型转点的相关测量；五是偏移量的相关测量；六是连接点的相关测量；七是特征点的相关测量。
2.2.3 DOM影像与DEM影像的生成
DOM影像与DEM影像的具体生成步骤如下：首先，借助平差程序可解算出拍得的影像对应的外方位元素；接着，把相邻影像跟外方位元素充分匹配，便可迅速取得相关的同名特征点；然后，通过这些同名特征点便可以生成DEM影像；最后，让生成的这个DEM影像跟相关的同名特征点再次拼接，便可得到需要测量区域的DOM影像图片。
2.3 无人机遥感的关键技术
现实中，遥感技术是把多种技术综合以后取得的技术成果。上述已经谈到：无人机遥感综合了五种主要的技术，第一种是传感技术，第二种是通讯技术，第三种是遥控技术，第四种是应用技术，第五种是GPS技术。在这五种技术中，最为关键的技术又可细分成八种。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是专用数据对应的处理技术。第三种是传感器对应的控制技术。第四种是平台稳定涉及的相关技术。第五种是相机定标的相关技术。第六种是相机校验的相关技术。第七种是快速处理的相关技术。第八种是3S技术。而依据平台框架的情况来具体划分，关键技术又应该被划分成三种基本的技术。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是获取数据的相关技术与下传数据的相关技术。第三种是地面接收与处理技术[4]。文章将对这三种最为关键的技术进行一一的介绍。
2.3.1 无人机遥感平台集成技术
无人机中，平台结构主要包含了以下几种：一是飞行器对应的系统；二是信息传输对应的系统与测控对应的系统；三是保障对应的系统；四是信息获取对应的处理系统。平台结构具体如图1所示。无人机中安装的是面阵CCD相机[2]。通常，拍摄操作是由相机头部来具体完成。相机头部又由三个部分构成，第一部分是数码后背，第二部分是镜头，第三部分是机身。对无人机来说，遥感平台需要体积小且分辨率偏高的相机。因此，大面阵CCD数码与120中型幅面相机是最佳的组合[3]。再者，高清图像是无人机影像的一个重点。所以，拖影便成了影像中的一个重要障碍。为此，遥感平台必须尽量把拖影的像元控制在0.5以下。假设像元是9um×9um，高度是500m，速度是每秒钟33m，焦距是50mm。那么可得出曝光时间是1/733秒，快门应选用1/1000s以上[5]。假设焦距用字母f来表示，成像面尺寸用字母L来表示，视场角用字母θ来表示。那么焦距公式是tg（θ/2）=（L/2）/f[6]。而主控计算机需要起到三方面的作用，首先是对相机进行良好的控制，其次是对图像加以传输，再次是对图像加以保存。因此，PC/104+嵌入式计算机是最好的选择[4]。
2.3.2 下传数据的相关技术与获取数据的相关技术
因为无人机遥感会产生极大的数据量，所以下传图像的过程中一般来说会选择高压缩比的压缩技术。压缩方案具体如下：系统中的数据链路共有两条，传输中多模态遥感器会与工控机互相配合，一方面可通过其中一条链路把遥感数据传送到硬盘中做备份处理，另一方面可通过另外一条链路把遥感数据传送到压缩模块中做压缩处理。
另外，图像获取的具体步骤如下：（1）系统中的IO设备可把遥感数据统统读取出来；（2）遥感数据在控制板是BMP这种格式的数据，通讯程序可把这种格式的数据全部读取出来，再把数据全部写入到DSP中；（3）DSP中具备压缩模块，压缩模块会把这些图像由BMP格式转换成JPEG格式；（4）JPEG格式的所有图像会被存储到指定的内存中；（5）通讯程序从指定内存中把JPEG格式的所有图像给读取出来再传送到数据链路中。
2.3.3 地面对数据的接收与处理
对无人机来说，无论是地面的接收工作还是地面的处理工作都必须依托于数据接收站。数据接收站既可以是固定式也可以是移动式。而无论是哪种类型的数据接收站都必须具备以下五种基本功能：一是存储海量数据的基本功能；二是建立海量数据库的基本功能；三是管理海量数据的基本功能；四是分发海量数据的基本功能；五是纠正数据的基本功能。
3 结束语
综上，文章首先阐述了无人机遥感这种技术的本质。其次，文章阐述了无人机遥感这种技术的基本情况：一是这种技术所具备的特征；二是这种技术在处理中的详细流程；三是这种技术具体包含了哪些关键技术，并对这些关键技术分别加以介绍。
参考文献
[1]兵远远.无人机遥感在某铁矿矿区资源监测中的应用[D].辽宁工程技术大学，2012.
[2]马瑞生.微型无人机航空遥感系统及其影像几何纠正研究[D].南京农业大学，2013.
[3]范成晓，韩军，熊志军，等.无人机遥感技术现状及其应用[J].测绘科学，2014，27（22）：16-19.
[4]欧新伟，周李建，冯青山，等.无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用[J].科技创新导报，2011，5（21）：21-23.
【Abstract】With the support of advanced science and technology， the development of various social industries has been improved to varying degrees. In recent years， the research and application of UAV remote sensing technology provides important technical support for the mapping of geography and geology. Based on the great impact that the geological disasters broght to people's lives， in order to master the real situation of the development of geological disasters better，to carry out a full range of monitoringit is the focus of the work. therefore， this paper introduced the composition and characteristics of UAV remote sensing technology system and analyzed its practical application in geological hazard monitoring， which aims to promote the application of remote sensing technology in geological hazard monitoring.
【关键词】无人机遥感技术；地质灾害；灾情区域监测
【Keywords】 UAV remote sensing technology； geological disasters； regional disaster monitoring
【中图分类号】P231 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0090-02
1 引言
在对地质灾害区域进行检测的过程中，传统航拍的方式不仅时效较低，同时空间的分辨率相对较低，从整体的视觉效果方面进行观察得知，其综合效果较差。随着科技的进步，人工智能化水平加强，无人机技术得到了广泛应用与发展，从单纯的军事用途逐步应用于民用及商用，为人们的生活和工作带来了较大的便捷。由于地质灾害对人们生活产生极大的影响，掌握地质灾害发展的真实状况能在一定程度上降低灾害的不良影响。因此，本文主要从以下几个方面进行论述。
2 无人机遥感技术简介
2.1 无人机遥感系统组成
在无人机遥感系统当中，主要划分为三大部分：
①地面系统。该系统中主要包含了地面辅助设备、地面监控分系统、起飞着陆系统的地面部分、遥控遥测系统地面部分以及地面遥感测站等。
②任务载荷。该系统中主要包含了火控系统、目标探测系统以及武器外挂系统。而目标探测系统中又分为光电系统、雷达系统和激光测距。
③飞机系统。无人机遥感机因飞行的灵活性、适于低空飞行作业和操作便捷等特点，飞行过程中能获取高分辨率的成像，在测绘领域当中得到广泛的应用[1]。
2.2 无人机遥感技术的特征
通过上文的简介得知，无人机遥感技术的应用能改善传统航拍的影像效果。在其实际工作中，无人机遥感测绘一般以无人机为主要载体，并携带相机和传感设备作为辅助，能准确快速地完成低空小范围区域高精度的测绘作业，其主要优势是应用范围大，投入成本低，这些特点使得其具有的优势多于有人机测绘。
此外，无人机遥感技术具有的另一特征是对测绘数据和信息高效处理的能力，无人机遥感系统的测绘作业以遥感数据为主，此系统精准空间分辨率高，时效性强，测绘周期短，同时相对于测绘数据而言主要是对影像数据的处理研究。依据一般无人机技术特点优势而言，对影像的处理包括影像匹配、像素处理以及正摄纠正等。对数据和图像的处理技术使得到结果的真实性较高[2]。
3 无人机遥感技术在地质灾害检测中的应用分析
3.1 快速测绘
在采用无人机遥感技术时，由于其和传统测绘方式相比，最大的特征是具有灵活机动的飞行特征，无人机的飞行速度较快、重复周期较短，能在短时间内实现所要拍摄的图像，同时能达到短周期内重复进行拍摄，应用这样的检测方式对地质灾害发生地区产生的影响相对较小，能起到对灾情动态检测的作用。辟如，六旋翼无人机在鲁甸地区地震中的应用，拍摄的速度为72次/s，拍摄的精度高达40mm。由于无人机的可操作性较强，参与操作的人员只需要在短时间内进行专业的培训，便能开展正常的测绘工作。对地震灾区进行无人机测绘的结果如图一所示。从测绘效率的角度得知，在测绘活动开展的第一次飞行的7min内，完成测绘的面积为100000m2；从测绘精准度的角度而言，精识却锏40mm，通过对图片的观察能清楚地看到树木的纹理分布；依据测绘可视化的角度，处理并合成的影像数据可以从电脑上清楚地看到地质灾害区域的俯视图和仰视图，从不同角度访问全面地了解到灾区的真实状况，这对灾情影响范围的控制和救援工作的开展提供了切实可行的参考。
3.2 地质灾害排查测评
通过采用无人机遥感技术，得到了相应的影像数据，提取灾区地质状况的二维和三维的图像，实现了对灾区地质地貌的全面展示。在对地质灾害程度进行测评时，无人机遥感测绘技术作为数据的主要来源，能够充分地利用GIS技术，针对地质灾区的内地质条件、气候预测还有植被破坏的程度等方面的内容予以专题图的绘制，采用GIS对空间分析的能力，来对地质灾害区域进行等级评定，为地质灾害区域将要发生灾害次生的类型、规模以及区域等方面的信息予以全面的标识，这样等级评定，对后续救援路线和资源的分配具有重要的作用。
4 无人机遥感技术未来发展前景探究
在先进科学技术的支持下，无人机遥感技术得到较好的发展与应用，在地质灾害监测中，由于其自身具有灵活和精准度高的特征，在未来的发展中强化软件性能在很大程度上提升测绘的技术。硬件方面，无人机自身飞行具有稳定性、抗逆性，影像拍摄的频率得到很大的提升。从而提高影像获取的硬件支撑能力，尤其是在空间分辨率方面和对不良天气的抵抗力方面能得到适当的提升。对无人机硬件方面的改良主要是为了获取高精准度和低噪点的影像与数据，进而节省后续对图像处理的成本和时间。对于软件开发方面，最主要的发展方向是研发抗干扰能力和数据加密技术能力的提升。
5 结论
通过本文的论述得知，无人机遥感技术具有较强的灵活性和较高的精准度，在对灾区地质进行监测和地貌测绘方面，与传统的航拍和有人机相比，性能较好，生成的三维模型更真实。在此次的研究中，对无人机遥感技术应用在地质灾害监测中快速测绘、三维建模、地质灾害排查测评的分析，充分证明了该项技术具有的优势。本文最后对无人遥感技术未来发展的前景进行了分析，望此次研究的内容和结果为地质测绘技术的应用起到参考性的作用。
【参考文献】
Abstract： UAV remote sensing technology has been widely applied to long-distance pipeline because of the difficult management problems of long-distance oil and gas pipeline， such as the long distance， wide distribution， advantageous location of transmission line pipeline， pipeline security protection， and so on. So it needs the help of UAV remote sensing technology. Aiming at the application of UAV remote sensing technology in the long-distance pipeline， combined with the principle of UAV remote sensing technology， this paper discusses how to strengthen the role of UAV in pipeline management.
关键词： 无人机遥感；长输管道；应用；管道管理
Key words： UAV remote sensing；long-distance pipeline；application；pipeline management
中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）32-0197-02
作者简介：常文见（1975-），男，河南开封人，北京分公司经理，研究方向为注册工程、测量工程。
1 无人机遥感在长输管道中的应用现状
无人机遥感的发展直接推动了长输管道的应用，在最近十年特别明显。高清晰度卫星的发展是无人机遥感对长输管道管理发展的契机。早在上世纪末，1999年美国发射的Ikonos卫星开启了无人机遥感技术对长输管道管理的先河。紧接着2000年以色列成功发射了EROS-1A卫星以及2001年发射的Quick Bird（0.61m）卫星，高分辨率数据应用技术逐渐成熟，应用的范围也变得越来越广。特别是2002年SPOT-5（2.5m）卫星的升空，航空遥感获得的高分辨率影像数据得以满足工程管道监测的需求。同时也因此增加了卫星数据的应用范围，在深度与广度上都得到了扩展，卫星数据的应用范围依次也得到了延伸，逐渐广泛地涉足到工程建设管理领域。我国卫星遥感数字处理的进程较早，适普公司开发的Imagexuite RS是摄影、测量、数字图像处理以及计算机技术的完整集成，它将遥感影像的处理推向“多功能化、和极简化”的发展方向，这有利于将遥感图像的特点应用到油气工程管线的管理中。而它也成为了保证我国能源动脉安全的重任，而长输管道主要埋设在地段险要，交通不便的地方，这影响了油气管管理员的徒步巡线工作。而缺乏常规人巡线的工作势必会给管道定期巡检带来诸多困难，特别目前打孔盗油现象较为频繁，这些都为管道安全保卫带来了隐患。无人机遥感技术正好与长输管道监测要求相契合，对管道管线空间信息的获取是最主要的功能，这项技术也很快被我国掌握而迅速运用到长输管道管线的管理中。包括“山区管道巡检、近海油气管道监视、灾后次生灾害评价，无人机遥感技术首次应用于管道巡线，补充了传统人工巡线方式，能够帮助迅速定位管道的位置，以更好地应对管道的保卫工作。
2 无人机遥感技术原理
无人遥感技术是一项综合性强，并融合了多学科的综合性现代化卫星信息技术。它融合了无人驾驶飞行器、遥感传感器、遥测遥控、通讯、GPS差分定位和遥感等多种先进技术，真正实现了“自动化、智能化、专题化”。无人遥感技术通过获取遥感的数据，分析处理转换成管道管线的空间信息，其特点是成本低、功耗低、可以重复利用、风险小。诸多优势下无人机遥感很好地完成了空中监测、地面覆盖和数据处理的几大任务。无人机遥感空中部分由遥感传感器、遥感空中控制、无人机平台组成，地面部分由航迹规划、无人机地面控制以及数据接收几部分组成。
其主要作用是通过卫星的控制器控制空中拍摄的状态，在控制半径内通过更改部分控制参数来设计地面规划的控制轨迹，无人机航空控制模块确保了对预定航线遥感影像的采集工作，以及对无人机数据采集、实时接收和遥感影像的后期处理，它关系到了数据采集的实时性和准确性，是无人机遥感技术在长输管道中应用技术的一个关键环节。无人机遥感技术的拍摄相当复杂，拍摄需要进行几何校正，倾角大而无规律，通过若干次的变形再由无人机遥感影像的几何校正原理采取多种方式的集合校正，让数据结果更精确。而多项式校正法的重点并不是空间集合关系，而是对图像变化的模拟，通过对图像变形的“平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲”达到更好的综合变形效果。多次校正后，根据前后影像的的坐标关系的对比，找出一个适当的多项式（包括一次、二次、三次多项式几何校正）来获得精确度较高的结果，这是长输管道管理这个对精确度要求较高行业的客观要求。结果三次多项式的校正，其变换的几何校正法的变换方程为：
x=a1X3+a2Y3+a3X2Y+a4XY2+a5X2+a6Y2+a7XY+a8X+a9Y+a10y=b1X3+b2Y3+b3X2Y+b4XY2+b5X2+b6Y2+b7XY+b8X+b9Y+b10
多项式的系数并不是任选的，而是通过分析遥感获得的原始图像数据变化和像素亮度值而求出，通过变化的多项式系数可以对变换后的像素亮度值进行7个空间的灰度转换。整数的内插得出新的像元值灰度的插值，常用的插值方法很多，包括“最邻近插值、双线性插值、双三次插值”等。应用于长输管道的无人机遥感技术主要采用的是双线性插值。具有没有连续灰度的特点，同时运算量又极大地少于双三次插值，最大程度地保证了数据的准确性。
3 以兰成渝输油管道为例无人机遥感技术的应用
兰成渝输油管道作为我国最长的长输管道，管道沿线地貌复杂多变，大部分地段地质复杂、交通条件恶劣、不利于常规巡线工作的进行，在此，无人机遥感技术就得到了充分的应用，而其主要作用有以下两点：①传统巡线方式的补充巡线作为管道管理的重要内容，巡线工周期性的进行现场巡线就是对管道安全输送的保证，因为管道的路线长、分布范围较广，每个输油站的管道的管理都需要花费不少人力和物力，对于人力无法巡查的地界，采用无人机进行管道的巡线，代替人工巡线，避免巡线的遗漏。与传统人工巡线比较，无人机巡线可以代替几十个人工巡视，缩减人力物力的同时，节省了时间，提高了在恶劣自然气候时的巡线效率，同时受到自然气候和地形的影响较小，代替人员巡线获取管道的地理位置信息。人工巡线的另一大麻烦就是徒步巡线在高海拔、险要地区危险性大，而无人机遥感技术能很好地弥补这一缺点。②无人机遥感技术还能防止管道因为被打孔盗油导致原油泄漏，进而造成的环境污染和管材破坏。这对于打击盗油行为起到了一定威慑作用，超强的反侦察能力，能够加强对盗油现象的监控，由于在巡线不方便的区域往往是打孔盗油的高发地区，巡线人员很难发现盗油人员。而且通过无人机的视频拍摄技术，能够清楚地监测到现场的实际情况，对可疑人员起到监视作用，帮助公安机关找到盗油人员。此外还能够做定点盘旋跟踪，通过无人机在管道打孔油高发地段巡检，可以及时有效警示不法盗油人员，有效保障管道运营安全。
4 无人机遥感在长输管道选线中的作用
从总体上看，无人机遥感在长输管道选择上为“优选管道线路走向方案、工程设计、工程量计算、工程投资估算和工程设防”提供了理论依据和数据支持，总体作用表现在以下三点：①无人机遥感可以直接获得关于管道管线的宏观性基础数据，比如油气长输管道的埋设，以及通过各种手段收集、分析和处理有关“地”的资料。“地形、地貌、地质构造、地层、岩性、工程地质、水文地质、腐蚀场、温度场”等资料都可以从遥感图像中获得。而遥感图像具有“概括性、宏观性”等效应，设计人员根据遥感图像的辅助判断管线工程的可靠性和安全性，测试工程量和投资量，宏观地辅助管道的选线和最优化的管道布置路线。目前，我国长输管道的图像解析工作已经比较宽泛，只进行了“地貌、地质、植被和人文景观的解译”。即便如此，因为遥感技术的推广对于线路方案在工程阶段上的采用还是获得了一定的成功。②可提供动态性、现势性很强的信息资料。卫星可以为地面提供动态性和实时性很强的信息资料，对同一个地区的持续测量有利于精确对同一地区的研究。比如针对河床稳定性的研究，就会转移监测同一地域，比如对“推断洪水频率、滑坡和冲沟”的监测，并通过对数据的分析对其发展趋势做预测性评估。专一性的监测为信息的获取和分析提供了便利，提高了信息获取的实时性，这与目前的地形图分析是不同的，地形图更新缓慢而与现实不符造成巨大的数据误差，而当前的地区区域建设更新非常快，只有无人机遥感获得的地理空间信息才能满足对地区精确定位的需求。③为管道选线提供更多的信息。无人机遥感技术可以为管道选线提供更为丰富的信息，并且“多波段、多时域、多摄站”的图像信息是其他手段无法给予的。通过多重丰富的信息借助计算机仪器不断扩大对区域地理信息空间的监测领域，而这些精确度高、解析质量高的图像同时应用于对腐蚀性土壤的研究，利用遥感卫星技术可以保证和监测地下管道的安全。可以预见，随着无人机遥感技术研究的逐渐深入，越来越多有用的信息将会得到挖掘，技术人员也可以更多地把遥感图像翻译成现成的信息。
5 结论与展望
遥感技术的应用研究和实践早在上世纪末已经取得了很大的成就。对于长距离管道运输线的建设是一项巨大而又持久的建设，特别是最近十年高分辨率卫星的迅速发展直接推动了长距离输油输气管道工程的建设。无人机遥感因为其作业效率高、灵活性强、使用方便、能够完成高难度动作而在长运输管道上广泛运用。因为可以为管道提供无人遥感巡线中的可靠地段沿线的数据，能够弥补因为无法人工巡线带来的真空地带，而造成的数据遗失。在管道保卫中起到了不可替代的作用。再者，通过分析传来的无人机的视频图像，根据现场的状况做出及时的追踪和调整。在危险情况下做出应急处理，第一时间控制危险源。所以加强对无人机遥感在长运输管道的应用对于无人机遥感技术在灾害识别和次生灾害评估发挥着先进的作用，当无人机遥感技术得到改进发展以后，无人机管理系统将为长运输管道的管理质量的提升发挥出越来越重要的作用。
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[关键词]遥感技术 地质灾害 防治
[中图分类号]P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-176-1
地质灾害是指地球的发展演变过程中，由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件。遥感技术主要根据电磁辐射（发射、吸收、反射）理论，应用各种光学、电子学和电子光学探测仪器对远距离目标所辐射的电磁波信息进行接收记录，再经过加工处理，并最终成像，从而实现对环境地物进行探测和识别[3]。它可以从高空对于大范围地区进行探测，使地质灾害的监测工作朝立体化的监测方向发展。同时，遥感为地质灾害的防治提供了信息支持，专业人员应用相关软件可以对于监测地区的遥感数据进行科学的分析，发挥遥感技术的优势，做好地质灾害的防灾避难工作。
1遥感技术对于地质灾害的监测
地质灾害作为一种特殊的地质现象，具有突发性特点，它的发生往往伴随着一些特殊的信号，而这些信号通过遥感图像可以呈现出特殊的形态、色调以及影纹结构等，同时利用遥感技术进行监测还可以快速的获得有价值的遥感数据信息，进一步做好地质灾害的遥感解译工作。
1.1影像处理技术的应用
影像处理技术是指应用各种数字处理技术来改善影像质量，使处理过的影像清晰，目标区域突出和噪声得以消除等。专业人员综合利用全球卫星定位系统（GPS），可以从卫星遥感图像上实时或准实时地反映地质灾害灾时的具体情况，监测重点地质灾害点的发展演化趋势，同时进行遥感影像校正，通过较为精确的影像模型确定灾情的轻重程度，提出有效地救灾建议。
1.2多源影像融合技术的应用
多源影像融合技术是指将来自同一场景的不同图像传感器的多幅图像进行综合处理，得到一幅融合后的图像。与单源遥感影像数据相比，多源遥感影像数据所提供的信息更加的清晰、精确与立体。专业人员利用多源影像融合技术可以最大程度地保持遥感图像的准确性，从三维立体的角度了解灾情，进而增强地质灾害防治的工作质量，提高灾后救援的效率。
1.3微波遥感的应用
微波遥感主要是利用波长在1mm到1m的微波波段，从而使其具有了一些独有的特点，如全天候、全天时的工作能力、对地物具有一定的穿透能力和获取光学遥感所不能获取的一些特征等[5]。专业人员利用微波遥感，可以迅速准确地反映出地质的运动信息，进而实现对于地质灾难进行监测。
1.4无人机技术的应用
不同的物体呈现出不同的影像特征，这些影像特征是判读识别各种地质灾害的依据。无人机航空遥感系统主要由无人驾驶飞行器、飞行控制系统、稳定云台、任务传感器、无线通讯系统、数据处理与应用分析系统以及地面控制系统等几部分组成，而无人机技术是指运用无人机为飞行平台，利用无人机航空摄影系统能够获取高分辨率航空影像。专业人员通过无人机技术可以从颜色、 阴影、形状、大小、位置以及纹理几个方面快速的判断地质灾害发生的范围与发展趋势。这种技术具有体积小、重量轻、运载方便、作业成本低、效率高、安全性强等优点，已成为新时期载人航空遥感不可缺少的手段之一。
2遥感技术在地质灾害中的实际应用
随着航空航天技术、计算机技术以及电磁波信息传输技术的不断发展，遥感技术也进一步应用于地质灾害监测与防治工作中，地质灾害的防治提供了准确性高的信息，也为相关人员做好地质灾害的防灾避难工作提供了技术支持。本文主要论述了遥感技术在地震、滑坡、泥石流、以及火山灾害中的应用。
2.1遥感技术在地震灾害中的应用
地震是地壳断裂活动的一种表现，往往伴随着强烈的地下水活动。专业人员利用远红外遥感技术可以监测地壳活动（水流量）是否处于异常状态，同时结合其他基础资料，捕捉地震灾害发生的前兆，对地震进行预报，防止大灾难的发生。
2.2遥感技术在滑坡、泥石流等灾害中的应用
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象，专业人员利用定期遥感航空摄影的方式结合地面观测系统调查滑坡多发区域的动态，标记滑坡的数量，将正射图像与DEM及数字地理底图配合使用，估算相关重点地区，建立地表与深部相结合的立体监测网，进而达到预防滑坡灾害的目的。
泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。
2.3遥感技术在火山灾害中的应用
火山是地球内部岩浆活动穿过地壳喷出地表的一种直观现象，其爆发时会释放出大量的热量。专业人员利用遥感技术可以对于火山的热分布进行监测，再与以前的火山活动记录相比较，可以预测出火山未来的活动情况，进而降低火山灾害的危害。
3结论
地质灾害的防治工作是一个复杂的系统工程，利用遥感技术对于地质灾害进行监测已成为现代技术发展的必然趋势，也是降低地质灾害损失的重要方式。笔者希望能有更多的专业人员有效地利用遥感技术做好灾前调查、灾中灾情监测和和灾后调查评估工作，充分发挥这一技术在地质灾害防治中的优势，维护广大人民群众的生命财产安全。
参考文献
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关键词：地方高校；遥感概论；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）10-0022-03
遥感作为重要的对地观测技术，为国家空间基础设施建设中地理空间数据的获取，提供了重要的技术方法和手段[1]。目前，遥感与全球定位导航系统、地理信息系统构成的“3S”技术，为地理学的研究提供了现代化的研究方法和技术手段，在国民经济和社会发展中得到广泛的应用[2]。遥感具有专业性、技术性较强的特点，在高校应用型人才培养中，提高学生遥感实践及应用能力，培养学生结合专业知识解决生产实践过程中遇到的各种实际问题[3]。同时，经济社会的发展对遥感高技能人才的需求越来越大，对“遥感概论”课程实用性的教学目标的要求也越来越强[4]。
贵州工程应用技术学院地理科学专业2013版培养方案指出，地理科学专业毕业生应具备掌握遥感、地理信息系统、地图、野外观测、实验室分析模拟等现代地理研究方法和技能，同时将“遥感概论”课程作为地理科学专业一门重要的专业基础课。地理科学专业学生学习遥感的目的在于掌握遥感基本原理、掌握遥感图像处理及应用的基本理论和方法，能够运用专业遥感图像处理软件（如ENVI、ERDAS等）进行遥感图像处理和专题遥感应用研究，通过遥感理论学习和实践能力的培养，使学生能够借助遥感技术和方法，解决实际问题[5]。经过几年的教学实践，笔者以贵州工程应用技术学院为例，对西部欠发达地区地方高校地理科学专业中遥感课程的教学现状进行分析，通过对遥感课程的教学内容、教学方法和教学评价手段进行改革，为地方高校地理科学专业学生实践能力的提高及应用型人才的培养提供参考与思路。
一、“遥感概论”课程教学现状
经过几年的“遥感概论”课程教学实践，笔者发现贵州工程应用技术学院地理科学专业“遥感概论”课程教学过程中存在一些问题，主要体现在。
（一）理论课教材陈旧
目前国内遥感类教材大多较为陈旧、更新较慢，滞后于遥感技术的快速发展，无法与日益更新的遥感技术发展相一致，与社会对于毕业生的要求相距甚远[6]。贵州工程应用技术学院地理科学专业学生使用的教材是高等教育出版社“遥感导论”（梅安新等），该教材于2001年出版，之后再无进行修订再版。然而，近年来无论是从多光谱到高光谱，还是从高空间分辨率到高时间分辨率，国内外遥感技术都有了较大的发展。我国遥感技术及应用近年来蓬勃发展，其中以 “十二五”期间实现“百箭百星”计划，年均发射卫星20次左右，以及到2020年左右建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统。遥感技术发展的日新月异，而该教材的内容很大部分已不能适用于当前遥感技术的发展，如国外的SPOT 5、QuickBird、Worldview等高空间分辨率卫星，国产资源系列、环境系列、高分系列遥感卫星等均未涉及。2013―2014学年第一学期由于教务处无法订到该教材，通过征求各方意见，选用武汉大学出版社孙家m主编的国家精品课程教材《遥感原理与应用》，该教材于2013年6月出版第3版，相比其他教材，其内容上有所更新，加入了遥感新技术等方面的内容，但是教材过于注重遥感理论知识，对于西部欠发达地区高校的地理科学专业学生来说，理论内容过深，部分内容甚至晦涩难懂，这使学生学习积极性受挫，无法适用于我校应用型人才培养的目标。
（二）实验教学课时少，缺乏合适的实验素材
现代遥感技术的研究及应用对学生的动手能力及应用实践能力的要求较高，实验教学是理论教学的延伸和重要补充，是培养学生动手能力，提高学生学习兴趣的重要途径，是学生实践能力和应用能力培养的重要环节，同时也是决定遥感课程教学质量和应用型人才培养的关键步骤[7]。贵州工程应用技术学院遥感实验教材选用的是高等教育出版社于2001年7月出版的刘慧平等编著的《遥感实习教程》，该实验教材同样存在着知识滞后于遥感技术及遥感数据处理的方法问题。为弥补实验课教材的不合理，笔者在实验教学过程中，结合科学出版社邓书斌的《ENVI遥感图像处理方法》辅以教学，而由于高空间分辨率遥感数据，如SPOT、QuickBird等无法免费获取，无法实现教学过程的数据本地化，学生实验过程中往往出现对所实验地区不熟悉，缺乏研究兴趣，对于学生情感目标的培养有所欠缺。
贵州工程应用技术学院地理科学专业2009、2011版培养方案中并未单独开设遥感实验课程，2013版培养方案对课程做了一定的调整，加设了遥感概论实验课，将原来54课时的理论课改为38课时的理论课时、16课时的实验课课时。针对课时量的调整，“遥感概论”课程教学内容及方法，也亟须进行相应的调整，以适应教学及学生实践能力的培养。
（三）学生英语水平差，学习主动性不高
由于目前遥感数据及专业软件大多是国外产品，涉及较多计算机及遥感专业英语词汇，贵州工程应用技术学院作为西部欠发达地区的地方高校，学生由于底子薄，英语水平差等，初次接触英文软件及遥感数据，部分学生内心有对学习英文软件的抵触情绪。而一些学生在学习过程中由于遥感理论知识准备不足，英文词汇量不够，在实验过程中，只记实验操作步骤，按部就班完成实验，不能够完全理解实验过程与实验目的。
通过几年的教学实践经验，我们发现学生学习的积极性、主动性会影响到他们理论知识的学习。通过了解发现，对于“遥感概论”理论课程，大部分学生上课时虽然可以做到认真听课，但做笔记的同学并不多，课后不能及时复习；而针对实验课的练习，也只是课上跟着教师一起做，学生本人并不深入思考，课后不再进行练习，导致掌握不牢固。无法达到学以致用，满足应用型人才培养的需要。
（四）考核机制不科学，与实践相脱节
“遥感概论”课程考核在2009、2011版教学大纲中，考核方式主要是闭卷考试，学生成绩最终由平时成绩（平时作业、提问、考勤等）×10%+期中测试×20%+期末闭卷考试×70%组成。由于考试形式的限制，闭卷考试主要考查学生的理论知识掌握情况，无法真正体现学生实践及应用能力，部分学生只是临近期末考试前突击背诵，应付考试，导致考完即忘，无法深入理解及应用的情况。
二、“遥感概论”课程教学改革的途径
（一）优化教学内容
伴随着计算机科学与技术、物理科学、电子信息科学与技术等相关学科的发展，遥感技术在高光谱、高空间分辨率，以及高时效性等各个方面得以长足发展。由于遥感知识和技术具有与时俱进的特点，在进行“遥感概论”课程教学改革的过程中，既要注重传统遥感知识的讲授，在使学生了解遥感基本理论与原理的基础上，又要注意紧跟时代步伐，更新教材中没有涉及新知识、新内容，弥补因教材更新较慢而遥感技术发展较快的矛盾与缺陷[8]。
通过网络、新闻、文献资料等各种途径，及时搜集遥感领域新知识、新进展，以及遥感研究的热点问题等，在课堂讲授过程中，及时融入相关知识发展的新知识、新技术等，拓展学生视野[9]。特别是注重在讲授基础知识的同时，及时融入我国遥感技术的发展情况，在学生获取理论知识的同时，融入爱国主义教育，提高学生学习的积极性、主动性。针对贵州工程应用技术学院学生底子薄、英文水平差等特点，在教师课堂讲授过程中，通过适度加入遥感专业英文词汇的方式，实现提高学生专业英文水平的目的。针对贵州工程应用技术学院学生专业背景，在遥感实践课程设计时，注意本课程与相关课程的联系，设计如基于遥感的土地利用变化监测、基于遥感的地质灾害信息识别与提取、基于遥感的土壤制图分析等专题遥感应用内容，使学生学以致用，了解整个专业各课程间的彼此联系，充分调动学生对专业的再认识，同时加强相关专业课程知识的学习和衔接[10]。
（二）创新教学方法
在遥感课程教学方法改革过程中，充分借助现代多媒体教学方式和手段，提高多媒体教学的教学效果。随着多媒体技术的发展，多媒体教学目前已被广泛应用于日常教学过程，通过多媒体技术的声、光、影、字等相结合，学生能够多方位获取知识。对比分析传统教学与多媒体教学方式的优缺点，在教学改革过程中本课程教师的课堂讲授方式较为灵活化，主要体现在关键知识或知识体系的框架上，通过板书形式在黑板展示，学生能够掌握学习重点，不至于因过多关注教师演示文稿文件，或演示动画或影片，而忽视教学重点、难点问题。同时借助多媒体技术易于内容表现，易于实践操作演示等方面的优点，制作图文并茂的演示文稿课件，对于需要现场演示的实验或展示的数据，进行多媒体展示。还可通过多媒体技术，及时将遥感技术发展相关新闻报道及相关应用展示给学生，使学生真正感受到立体化教学的视听感受。在学习知识的同时，加强学生的情感教育，提升学生的爱国主义热情[11]。
积极引导学生自主学习、互助学习、团队协作学习，提高学生学习积极性和主动性。传统教学主要是教师讲，学生听，缺少必要的互动环节。学生如果听不懂将会挫败自身学习的兴趣，进一步影响学生学习的积极性和主动性。遥感课程教学改革中教师课堂讲授方式的多样性，改变了总是教师一个人讲的局面，适度组织学生组成小组，每个小组成员轮番进行相关知识的讲解，互相查找不足，促进学生自主学习，提高学生积极性、主动性，使每个学生都可以参与进来[12]。
“3S科技兴趣学习小组”作为学生自主学习的学生组织，于2013年11月成立，其成员涵盖了地理科学专业各年级学生，甚至包括部分已经考入研究生在读的和已经参加工作的学生。通过高年级学生带动低年级学生，在读研究生分享学习经验，在职学生讲解实际工作中所需专业知识，专业教师引导，定期或不定期开展相关科技学术活动，以“全国GIS技能大赛”为载体，各类科技活动为主线，积极引导学生通过课外科技活动及科研项目的申报，提升自身能力，开阔自身视野，同时达到影响其他学生，提高整体学生学习兴趣的目的，进而提高学生学习的积极性和主动性。
（三）改革课程考核机制
贵州工程应用技术学院2013版地理科学教学大纲明确提出，针对专业课程考核方式的改革要求，总评成绩由平时成绩和期末成绩各占50%组成，足以体现学校给予教师对学生更加灵活性的考核方式。本次教学改革将平时成绩分为课堂笔记、课后读书笔记、参与相关科技活动项目、作业、考勤、期中测试等，期末考核试卷出题过程中，注重基础理论知识考核的同时，更加注重考核学生掌握知识的整体性，以及灵活运用知识的能力。
以“全国GIS技能大赛”为主题，积极引导学生通过参加大赛，提升自身实践能力，以及实际动手解决具体问题的能力。同时，围绕“全国GIS技能大赛”，积极引导学生申报学校实验室开放基金项目，全国大学生挑战杯课外科技活动项目，以及贵州省大学生创新创业计划项目等课外科技活动项目，以提高学生学习的主动性和自主性。通过具体项目的申报和实施，学生感到学有所用，学以致用，进一步促进自身自主学习的氛围。
三、“遥感概论”课程教学改革效果
通过遥感课程教学改革的实施，取得了一定的教学效果，学生学习兴趣、积极性和主动性大有提高。自2012年组织学生参加“全国高校GIS技能大赛”遥感组比赛，获得三等奖一次、优胜奖两次，共有20人获得“MapGIS工程师证书”；为培养学生应用能力和科研意识，积极组织学生申报各类各级课外科技活动，自2012年至今，遥感方向共获得立项项目有部级“大学生创新创业训练计划项目”1项，省级“部级大学生创新创业训练计划项目” 5项，校级“实验室开放基金项目”3项。
围绕学生实践能力提高，提高学生遥感专业技术应用，结合教学内容、方法和考核方式的教学改革，既提高了学生学习兴趣、自主学习积极性和主动性，提高了动手解决实际问题的能力，又获得了良好的教学效果，同时增加了学生的专业认知度和认同感，对整个专业的学习形成良好互动效果。遥感课程教学改革研究，为西部欠发达地区同类高校地理科学专业学生遥感能力的培养，以及地理科学专业应用型、技能型人才的培养提供了参考和思路。
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[关键词]摄影测量 遥感 发展
中图分类号：TV951 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0286-01
摄影测量与遥感学科隶属于地球空间信息科学的范畴，它是利用非接触成像和其他传感器对地球表面及环境、其他目标或过程获取可靠的信息，并进行记录、量测、分析和表达的科学与技术。本专业的特色在于：基于理论与实践教学相结合的原则，培养具有扎实的辐射光谱、成像几何与影像信息的理论基础，具备航空和卫星影像数据处理、分析和解译能力的专业人才，以满足诸多领域（包括土木工程勘察、国土资源调查、自然灾害与环境监测及区域可持续发展规划等）对摄影测量与遥感技术需求日益增长的要求。
一、摄影测量发展的三个阶段
摄影测量从产生到现在，已经经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段 。
1.模拟摄影测量
所谓模拟摄影测量，即是利用儿何反转的特性，设法把航摄时获得的无数对同名点的两张相邻像片，保持航摄瞬间的相对状态来进行投影，此时各同名点的摄影光线必然仍对对相交于地面某相应的地物点上。利用这一原理，德国、苏联、瑞士等国先后制成了多倍投影测图仪、立体量测仪、精密立体测图仪A8，A10，B8，D2，CIIP等等，由于这此仪器均采用光学投影器、机械投影器或光学一机械投影器来模拟摄影过程，所以我们称之为模拟摄影测量仪器。 这一发展时期也就称为模拟摄影测量时代。至20世纪六、七十年代这种类型的仪器已发展到了顶峰。
2.解析摄影测量
电子计算机和计算技术的发展，开辟了解析摄影测量的新纪元。1957 年美国人海拉瓦提出了摄影测录的新概念，就是用“数字投影 ”来代替光学的、机械的或光学一一机械的模拟投影。所谓数字投影就是利用计算机实时地进行共线方程的计算 ， 从而交会被摄物体的空间位置。解析测图与模拟测图的主要 区别在于前者使用数字投影方式，前者使用模拟投影方式ij为计算机控制的坐标测量系统，后者使用纯光学的、机械的或光学一机械的模拟测图装置；前者是计算机辅助的人工操作，后者是完全的手工操作。
3.数字摄影测量
1996年的维也纳ISPRS大会上，展出了众多的数字摄影测量系统，它表明数字摄影测量已经步入实用阶段。所谓数字摄影测量就是以数字影像为基础，用电子计算机进行分析和处理，确定被摄物体的形状大小和空间位置及其性质的技术。数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的区别在于：它处理的原始信息不仅可以是像片，也可以是数字化影像。同时，影像匹配技术代替了双眼观测，实现了真正意义的自动测图，它所使用的仪器最终将只是运用计算机及相应的设备。在短短不到 40 年的时间里，航天遥感已经取得了令人瞩日的成就。从遥感平台到遥感器、从遥感数据源到遥感数据处理、从遥感的基础研究和应用基础研究到遥感应用，无不发生了翻人覆地的变化。
二、摄影测量与遥感的相互关系
随着计算机技术、空间技术的迅猛发展，摄影测量步入全数字阶段，遥感进入1m高分辨率和立体观测后，情况发生了根木的变化，摄影测量与遥感之间的距离越来越小。实际上，“摄影测量（包括像片判读）”与“遥感”这两个不同的名称指的是一个相同的学科而存在于两个不同的时期，遥感就是摄影测量学的发展和扩充。同时，随着全球定位系统（GPS） 和地理信息系统（GIS）技术的发展，它们之间的关系愈来愈密不可分。于是，一门综合的新兴科学技术地球空间信息学应运而生。地球空间信息学是指以 GPS，GIS，RS 等空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存储，管理，显示、传播和应用与地球及空间分布有关的一门综合、集成的信息科学和技术。这无疑为摄影测量和遥感学科进行了很好的定位，即地球空间信息学是数字地球的数学基础，是数字地球的空间信息框架。
三、摄影测量与遥感的发展趋势
摄影测量从传统的模拟阶段到解析摄影测量到今天的全数字摄影侧量，它是以数字影像或数字化影像出发，通过计算机对这种数字影像信息进行处理和加工，以获取所需要的图形和数字信息；它已经从单一的测绘学科发展为一门集地球科学、信息科学、认知科学等于一体的综合性学科。在数字摄影测量中起着关键作用的影像信息学是集摄影测量学、遥感、地理信息系统、计算机图形学、数字图像处理、计算机视觉、模式识别、人工智能、专家系统、航天科学与技术、传感器技术和认知科学等相结合的一个边缘学科。另外，在哲学、思维科学、心理学、美学和艺术等学科对地球空间信息科学的研究、特别是在空间信息的可视化表达以及虚拟现实等 方面都对摄影测量的发展起到指导和推动的作用。
到目前为止，数字摄影测量的发展，无论从理论上还是在实际应用中，主要是围绕利用航空摄影测量测绘地形图，而对近景摄影测量或者说地面摄影测量的研究和利用相对较少。同时，随着摄影技术的发展，特别是价格越来越低廉而性能越来越好的数码相机在摄影测量中的广泛应用，将是摄影测量发展的必然趋势。 而近景摄影测量在工业摄影测量、生物医学摄影测量、双介质摄影测量高速摄影测量、建筑变形与沉降摄影测量、文物和考古摄影测量以及在军事目标定位、打击、评估等方面得到发展与进步。
四、结语
全数字摄影测量及其与 GPS、GIS集成的道路是摄影测量发展的必由之路。多“S”（包
括数字定位GPS、遥感RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、惯性导航系统INS以及专家系统SE）的集成将是全数字摄影测量的发展方向；高分辨 率（包括高空间分辨率、高时 间分辨率、高光谱分辨率）的传感器、专业型的小卫星群、遥感定量化和商业化是未来遥感发展的必然趋势；而机载GPS或机载INS、激光扫描仪和数码（CCD）成像技术的发展将实现实时空一地测图。全数字摄影测量还处于发展的初期，是一门相对年轻的新兴学科，由于它利 用计算机代替“人眼”，使得全数字摄影测量无论在理论上还是在实践中将得到迅速的发展。它将在三维可视化、地理信息数据更新、数字近景摄影测量等方面得到广泛的应用与发展，它对国家基本地形图的更新与其现势性将会起到越来越重要的作用。
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作者信息
郝君仪，男，汉族，山西省晋中市人，郑州大学地理信息系统2012级本科生。
