遥感数字成图与数字测图

3.3.1 遥感概述

遥感技术是20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术。它是在航空摄影测量的基础上，随着空间技术、电子计算机技术等当代科技的迅速发展，以及地学、生物学等学科发展的需要，发展形成的一门新兴的技术科学。从以飞机为主要运载工具的航空遥感，发展到以人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等为运载工具的航天遥感，大大地扩展了人们的观察视野及其观测领域，形成了对地球资源和环境进行探测和监测的立体观测体系，使地理学、环境学等的研究和应用进入到一个新的阶段。

1. 遥感技术的定义

所谓遥感，是指不需要与探测目标直接接触，运用现代化的运载工具和仪器，从一定的距离获得目标物体的从紫外波段到微波波段的电磁波辐射特征信息，通过信息的接收、传输以及处理过程，依据不同目标物体所具有的不同辐射特征，来识别和区分目标物体的性质，并分析研究它们在空间上、时间上和成因上的相互关系及其变化规律的整个综合探测过程。

实际上，遥感技术包括了遥测和遥控技术。

遥测: 是指对被测物体某些运动参数和性质进行远距离测量的技术，有接触测量和非接触测量。

遥控: 是指远距离控制目标物体运动状态和过程的技术。

2. 遥感技术的特性

遥感技术具有如下主要特性:

(1) 空间特性 (广): 探测范围大，具有宏观、综合的特点，可以实施大面积的同步观测。进行资源和环境调查时，大面积的同步观测所取得的数据是最宝贵的。

例如: 一张23cm×23cm的1/3.5万的航空像片，能包括60多平方公里的面积; 一张1/100万的陆地卫星像片，能包括185km×185km的面积 (33225平方公里)，相当于整个海南岛的面积。

(2) 波段特性 (多): 探测波段从可见光向两侧延伸，信息量大，数据可比性强，扩大了人们的视野，使得对地球的观测和研究走向全天时和全天候。

例如: 紫外波段可以监测水面的油膜污染，红外波段能够探测地表温度，微波波段具有穿透云层、冰层和植被的能力。

(3) 时相特性 (多): 对同一地区能够进行重复探测成像，而且获取信息的速度快，重访周期短，有利于动态监测研究，大大提高了观测的时效性。

例如: 陆地卫星对同一地区的重访周期为18天/次和16天/次，极轨气象卫星的重访周期为2次/天，SPOT卫星的重访周期为26天/次。

(4) 收集资料特性 (便): 不受地面条件的限制，不受国界的影响，收集资料十分方便，便于进行全球性的研究。

例如: 在无人区，以及崇山峻岭、悬崖峭壁、海洋、荒漠等人到不了的地区，都能获得遥感资料。

(5) 经济特性: 可以大大地节省人力、物力、财力和时间，传统方法是无可比拟的;而且其应用范围广，具有很高的经济效益和社会效益; 其强大的生命力展现出广阔的发展前景。

例如: 据有关资料统计表明，美国的陆地卫星的经济投入与取得的效益之比至少为1∶ 80。

(6) 局限性: 目前，在地球遥感中，还有一部分的电磁波段有待进一步的开发与利用。

3.3.2 遥感技术系统

遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。现已成为一个从地面到高空的多维、多层次的立体化观测系统，研究内容大致包括遥感数据获取、传输、处理、分析应用以及遥感物理的基础研究等方面。(www.xing528.com)

遥感技术系统主要有:

(1) 遥感平台系统，即运载工具，包括各种飞机、卫星、火箭、气球、高塔、机动高架车等;

(2) 遥感仪器系统，如各种主动式和被动式、成像式和非成像式、机载的和星载的传感器及其技术保障系统;

(3) 数据传输和接收系统，如卫星地面接收站、用于数据中继的通信卫星等;

(4) 地面台站系统用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网;

(5) 数据处理系统，用于对原始遥感数据进行转换、记录、校正、数据管理和分发;

(6) 分析应用系统，包括对遥感数据按某种应用目的进行处理、分析、判读、制图的一系列设备、技术和方法。

遥感技术系统是一个非常庞杂的体系。对某一特定的遥感目的来说，可选定一种最佳的组合，以发挥各分系统的技术优势和总体系统的技术经济效益。

3.3.3 遥感图像处理

遥感数字图像处理涉及数据的来源、数据的处理以及数据的输出，这就是处理的三个阶段: 输入、处理和输出，处理过程流程如图3.51所示，包括的内容有:

(1) 数据的输入。采集的数据中包括模拟数据 (航空照片等) 和数字数据 (卫星图像等) 两种。

(2) 校正处理。对进入处理系统的数据，首先，必须进行辐射矫正和几何纠正; 其次，按照处理的目的进行变换、分类。

(3) 变换处理。把某一空间数据投影到另一空间上，使观测数据所含的一部分信息得到增强。

(4) 分类处理。以特征空间的分割为中心，确定图像数据与类别之间的对应关系的图像处理方法。

(5) 结果输出。处理结果可分为两种，一种是经D/A变换后作为模型数据，输出到显示装置及胶片上; 另一种是作为地理信息系统等其他处理系统的输入数据，以数字数据输出。

3.3.4 遥感成图

遥感技术较早是应用于测绘方面，主要是用于航测，进行地图信息的更新与补充。我国在20世纪70年代开始研究遥感制图，它是地图学的分支学科。

图3.51 遥感数字图像处理过程流程

遥感制图是指以遥感所提供的信息为依据，利用遥感数据分析处理技术和现代地图的制图方法，按照地图的规定和用途 (用图) 的需要，来完成遥感信息的制图表示和制作地图的过程。常规的制图方法比较慢、陈旧; 遥感制图可以快速更新信息，便于动态分析。由于遥感是多波段的，要比常规地图包含更多的信息。遥感数据可以存储于磁带，非常有助于计算机自动化制图，也称机助制图。

遥感图像用于测制地形图取决于航天遥感影像所提供的平面位置、高程精度以及影像分辨率的大小。当前，应用遥感图像可以测制中小比例尺地图，这对于一些偏僻和困难地区的测图工作，可以节省时间和减少费用，具有现实的意义。

另外，利用遥感图像与航空像片合成测制地形图，即用卫星像片进行空中三角测量，提供制作地形图所需要的几何信息，而用航空像片提取影像信息。其方法是: 利用预先经过纠正和放大的卫星像片作为基础，对单张航空像片进行纠正，用光学镶嵌法制成像片镶嵌图，将卫星像片与航空像片的影像套合，来测制地形图。