全球遥感测绘：用鸟瞰视角一览山河

2023-07-23 理论教育版权反馈

【摘要】：遥感是测绘过程中获取数据信息的重要手段，按照平台高度划分，可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感。航空遥感则依托于在大气层内飞行的各类飞行器，包括有人飞机、无人机、浮空飞行器、气球等。无人机系统是整套遥感测绘系统的基础，有固定翼机型和多旋翼机型，对续航、抗风性、控制精度等指标要求较高。在无人机遥感测绘领域，我国已经实现了从无到有，从0到1的跨越。

康熙帝早承大业，少年智擒鳌拜，后又平定三藩，驱逐沙俄侵略军，取得了一系列战争的胜利，其军事指挥才能被广泛认可。同时，康熙帝也是一位博学多才，勇于实践的学者，纬武经文的他曾组织传教士进行大规模的全国性测绘。这场测绘工作从康熙四十七年开始，耗时十余年，利用了天文观测、星象三角测量等方式，最终完成了科学水平空前的《皇舆全览图》，在中国地图发展史上产生了划时代的影响。

从甲骨文记录的人文地理缩影，到康熙帝的《皇舆全览图》，我国测绘工作古已有之。经过千百年发展，东西方文化融合，现代测绘已经吸纳了计算机技术、光电技术、网络通信技术等手段，采用了三维激光扫描仪、水准仪、经纬仪、全站仪、GPS接收机、GPS手持机、超站仪、陀螺仪、求积仪、无人机等科学仪器，在军事、国防建设、城乡建设规划、地质勘探、矿产开发、电力、水利和交通建设等工程中，发挥着重要作用，成为关系国计民生的重要支柱。

比如前面提到的电力行业，在输电线和输电塔搭建前期，需要地理勘察来确定一个地区能不能开工，在哪里开工，如何规划最优线路，这就是测绘的一种。再如自然灾害发生后，需要快速确定灾区的地理特征，从而方便开展应急决策、灾害评估、和救援处置工作。在军事上，详尽的军用地图可以供行军、作战使用，精确的地心坐标和地球重力场数据，则能确保远程武器精确命中目标。

遥感是测绘过程中获取数据信息的重要手段，按照平台高度划分，可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感。航天遥感平台包括人造卫星、载人飞船、航天飞机、太空站和各种行星探测器等。航空遥感则依托于在大气层内飞行的各类飞行器，包括有人飞机、无人机、浮空飞行器、气球等。地面遥感是把数据采集装置安装在车、船、高塔等地面平台，进行地物波谱测量。

《国务院办公厅关于促进地理信息产业发展的意见》提出，“提升遥感数据获取和处理能力。发展测绘应用卫星、高中空航摄飞机、低空无人机、地面遥感等遥感系统，加快建设航空航天对地观测数据获取设施，形成光学、雷达、激光等遥感数据获取体系，显著提高遥感数据获取水平。加强遥感数据处理技术研发，进一步提高数据处理、分析能力。”

国家发展改革委与国家测绘地信局联合印发实施的《测绘地理信息事业“十三五”规划》中明确，“到2020年，要形成适应经济发展新常态的测绘地理信息管理体制机制和国家地理信息安全监管体系，构建新型基础测绘、地理国情监测、应急测绘、航空航天遥感测绘、全球地理信息资源开发等协同发展的公益性保障服务体系，显著提升地理信息产业对国民经济的贡献率，使我国测绘地理信息整体实力达到国际先进水平，开创测绘地理信息事业发展的新格局，为全面建成小康社会、实现‘两个一百年’奋斗目标提供坚强有力的保障服务。”

国家层面上对于包括无人机在内的航空航天测绘予以了充分重视，反过来，无人机作为一种新型航空遥感测绘手段，也一直在用实际行动，助力整个测绘行业朝着“十三五”规划目标迈进。

2008年，汶川地震期间，有关部门和企业联合成立了无人机工作小组，将无人机快速投入到灾区的遥感测绘工作中，共获取了百余张高清图片和视频影像。经过拼接和几何校正，将合成影像与地震前的卫星影像进行对比，为减灾救灾提供了事实依据。

2011年，西藏自治区测绘院利用无人机航摄系统成功获取了拉萨市堆龙德庆县开发区6.5平方千米内0.15米分辨率的航空影像数据。无人机航摄系统在西藏自治区这一高海拔地区的成功运用，改变了西藏自治区遥感影像几乎完全依靠卫星数据的局面。

2009～2014年，中国测绘科学研究院所属的中测新图公司多次将无人机应用于钓鱼岛遥感测绘中，获得了钓鱼岛及其附属岛屿全覆盖的遥感数据，并绘制了大比例尺地形图测图。

2016年，四川省测绘地理信息局测绘应急保障中心应急无人机分队与影像数据处理小组，在川西甘孜藏族自治州平均海拔4000米以上的环境下，克服了高寒缺氧、风大云多、通信微弱等不利因素，成功获取了任务区域15平方千米内0.1米分辨率无人机影像，为藏区建设提供测绘地理信息保障服务。

据中国测绘科学研究院负责人孙杰公开介绍，无人机在遥感测绘领域的应用大致可分为以下四个阶段：

2000年以前，软硬件不成系统，设备不实用，应用极少。

2000～2007年，飞行平台实用化，开始在各领域试应用。

2008～2010年，无人机测绘遥感的精度和形式逐渐能够满足业务需求。

2010年至今，测绘系统得到推广，各领域开始大量应用。

经过十余年的技术改良，当前无人机遥感测绘系统已经发展较为完备，形成了无人机系统、任务载荷系统和数据处理系统三大模块，分管飞行、数据采集和后期绘图三大任务使命。

无人机系统是整套遥感测绘系统的基础，有固定翼机型和多旋翼机型，对续航、抗风性、控制精度等指标要求较高。

任务载荷搭载在无人机上，用于获取遥感影像数据，但这些数据普遍存在，像幅较小、相片数量多；影像有明显畸变；影像航向重叠度和旁向重叠度都不够规则；影像的倾角过大且倾斜方向没有规律；地面地形起伏大、高程变化显著，影像间的比例尺差异大、旋偏角大等特点。

数据处理系统需要做的就是针对这些不足，对影像进行畸变校正、多源信息复合、三维重建等专业化处理，从而生成所需的“4D[DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）、DTM（数字地形模型）]”测绘成果。

当下，全国已有30多个省级测绘单位装备了无人机测绘遥感系统。在无人机遥感测绘领域，我国已经实现了从无到有，从0到1的跨越。航空技术、通信技术、智能技术的发展让无人机愈加完备，随着各种数字化、小型化、高精度记载传感器不断面世，这一切都将继续推动遥感无人机的应用，使其成为与航天遥感测绘、地面测绘相辅相成的技术手段。

全球遥感测绘：用鸟瞰视角一览山河

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