攝影測(cè)量與遙感概論

前言

長(zhǎng)期以來(lái)，攝影測(cè)量學(xué)被視為一門幾何科學(xué)。隨著遙感技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展，這門學(xué)科正在從幾何科學(xué)向信息科學(xué)發(fā)展。在目前階段，攝影測(cè)量與遙感學(xué)科隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型傳感器技術(shù)、空間定位技術(shù)、高分辨率遙感技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，已逐步形成為基于電子計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代圖像信息學(xué)，它由攝影測(cè)量、遙感和空間信息系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)視覺等交叉而成。圖像信息學(xué)利用各種不同類型的非接觸傳感器，獲取模擬的或數(shù)字的影像，然后通過解析和數(shù)字化方式提取所需要的信息，在空間信息系統(tǒng)中數(shù)字地加以存儲(chǔ)、管理、分析和表達(dá)，再通過可視化和符號(hào)化技術(shù)形成所需要的產(chǎn)品。數(shù)字或模擬的成果將直接作用于客觀世界，從而形成圖像數(shù)據(jù)獲取、傳輸、信息加工、表達(dá)和應(yīng)用的數(shù)據(jù)流和信息流。站在信息科學(xué)的立場(chǎng)上來(lái)理解攝影測(cè)量與遙感，有利于它自身向數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，也有利于拓寬它在各種空間信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。本著這種思路，編者于1991年編寫了《影像信息處理學(xué)》講義。該講義一直作為原武漢測(cè)繪科技大學(xué)信息工程專業(yè)本科生和部分碩士研究生的專用教材。在使用過程中，不斷地根據(jù)學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)以及有關(guān)教師和學(xué)生提出的寶貴意見和建議對(duì)講義的內(nèi)容進(jìn)行修改、充實(shí)和完善。在此基礎(chǔ)上，編者于1996年對(duì)該講義進(jìn)行了修訂，增加了遙感影像的成像原理、幾何處理、影像解譯以及遙感在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的主要應(yīng)用等內(nèi)容，以適應(yīng)寬口徑培養(yǎng)人才的需要。1999年，受全國(guó)高等學(xué)校測(cè)繪類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的委托，編者在對(duì)原講義進(jìn)行了進(jìn)一步認(rèn)真地修改后，形成了《攝影測(cè)量與遙感概論》一書。從2000年開始，該書一直作為普通高等教育測(cè)繪類規(guī)劃教材和武漢大學(xué)等高校測(cè)繪工程專業(yè)核心教材被廣泛使用。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，攝影測(cè)量與遙感學(xué)科的理論與方法又有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在攝影測(cè)量方面，數(shù)碼航空相機(jī)的使用越來(lái)越廣泛，機(jī)載POS對(duì)地定位系統(tǒng)的使用使無(wú)地面控制空中三角測(cè)量成為可能，機(jī)載激光測(cè)距（LIDAR）及其應(yīng)用的前景非常廣闊；在遙感方面，基于多平臺(tái)、多傳感器和多角度的對(duì)地觀測(cè)具有高空間分辨率、高光譜分辨率和高時(shí)間分辨率的特點(diǎn)，基于高分辨率遙感影像的制圖對(duì)傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量測(cè)圖方法提出了挑戰(zhàn)；集3S技術(shù)于一體的移動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)也逐步從實(shí)驗(yàn)研究階段走向?qū)嵱茫殉蔀榭臻g信息快速獲取和地圖更新的重要手段；攝影測(cè)量與遙感數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理更趨自動(dòng)化和智能化，數(shù)字化測(cè)繪的產(chǎn)品形式越來(lái)越豐富，為社會(huì)提供信息化服務(wù)的信息化測(cè)繪的理念已經(jīng)越來(lái)越多地為人們所接受。

內(nèi)容概要

　　本書共分12章，圍繞“如何從攝影測(cè)量與遙感影像中，提取地理信息系統(tǒng)和其他空間信息系統(tǒng)所需要的基礎(chǔ)空間信息”的主題，闡述各種理論和方法。第一章緒論中主要回顧了攝影測(cè)量與遙感的發(fā)展歷史和影像信息科學(xué)的形成、內(nèi)涵及它與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合。第二章至第七章介紹了單像和雙像攝影測(cè)量的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，重點(diǎn)講述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的基本原理以及數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字正射影像（DOM）的生產(chǎn)與應(yīng)用。第八章簡(jiǎn)單介紹了當(dāng)代攝影測(cè)量新技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)主要方面。第九章至第十一章介紹了遙感的基礎(chǔ)知識(shí)、遙感影像的成像原理、幾何處理與影像解譯方法。最后在第十二章介紹了攝影測(cè)量與遙感在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的主要應(yīng)用以及國(guó)內(nèi)外航空航天遙感對(duì)地觀測(cè)的主要成就和發(fā)展。本書可作為普通高等教育測(cè)繪類專業(yè)的教材使用，也可供其他相關(guān)專業(yè)的師生、工程技術(shù)人員和研究人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

第一章 緒論　1-1 攝影測(cè)量與遙感的定義和任務(wù)　1-2 攝影測(cè)量與遙感的發(fā)展　1-3 影像信息科學(xué)的形成與內(nèi)涵　1-4 本書的主要內(nèi)容與安排　第二章 單張航攝像片解析　2-1 航空攝影的基本知識(shí)　2-2 航攝像片上特殊的點(diǎn)、線　2-3 攝影測(cè)量常用的坐標(biāo)系　2-4 航攝像片的內(nèi)、外方位元素　2-5 空間直角坐標(biāo)變換　2-6 中心投影的構(gòu)像方程與投影變換　2-7 航攝像片的像點(diǎn)位移　2-8 單張像片空間后方交會(huì)　第三章 雙像解析攝影測(cè)量　3-1 立體視覺原理　3-2 航攝像對(duì)的立體觀察與量測(cè)　3-3 雙像解析攝影測(cè)量的任務(wù)與方法　3-4 立體像對(duì)的前方交會(huì)　3-5 解析法相對(duì)定向　3-6 模型點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算　3-7 解析法絕對(duì)定向　3-8 光束法雙像解析攝影測(cè)量　3-9 解析法空中三角測(cè)量簡(jiǎn)介　3-1O GPS輔助空中三角測(cè)量原理簡(jiǎn)介　第四章 立體測(cè)圖的原理與方法　4-1 立體測(cè)圖方法概述　4-2 模擬法立體測(cè)圖原理與方法　4-3 解析法立體測(cè)圖原理與方法　4-4 機(jī)助測(cè)圖系統(tǒng)簡(jiǎn)介　第五章 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量　5-1 概述　5-2 影像數(shù)字化與影像重采樣　5-3 基于灰度的影像相關(guān)　5-4 同名核線的確定與影像相關(guān)　5-5 基于特征的影像匹配　5-6 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介　5-7 基于網(wǎng)格的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)　第六章 數(shù)字高程模型及其應(yīng)用　6-1 概述　6-2 數(shù)據(jù)點(diǎn)的獲取　6-3 曲面的內(nèi)插與逼近　6-4 等高線的自動(dòng)繪制　6-5 曲線的內(nèi)插與逼近　6-6 數(shù)字高程模型應(yīng)用算法　第七章 像片糾正與正射影像圖制作　7-1 航攝像片糾正的概念與分類　7-2 數(shù)字微分糾正的原理與方法　7-3 立體正射影像對(duì)的制作　7-4 真正射影像制作　7-5 正射影像的質(zhì)量控制　7-6 正射影像的勻光處理　第八章 當(dāng)代攝影測(cè)量新技術(shù)發(fā)展　8-1 數(shù)字航攝儀簡(jiǎn)介　8-2 機(jī)載POS系統(tǒng)對(duì)地定位　8-3 機(jī)載三線陣傳感器影像區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差　8-4 LIDAR及其應(yīng)用　8-5 車載移動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)及其應(yīng)用　8-6 可量測(cè)實(shí)景影像的概念與應(yīng)用第十章 遙感圖像的成像原理與處理　10-1 光學(xué)攝影類型傳感器的成像原理　10-2 光電成像類型傳感器的成像原理　10-3 CcD線陣列傳感器影像的幾何處理　10-4 基于有理函數(shù)的通用傳感器模型　10-5 成像光譜儀原理簡(jiǎn)介　10-6 合成孔徑側(cè)視雷達(dá)原理簡(jiǎn)介　10-7 合成孔徑側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何處理　10-8 遙感圖像的灰度處理　10-9 多源遙感數(shù)據(jù)的融合　第十一章 遙感圖像的解譯　11-1 概述　11-2 地物的波譜特性　11-3 遙感圖像的目視解譯　11-4 遙感圖像的計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別　第十二章 攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的綜合應(yīng)用與發(fā)展　12-1 在國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪和建立空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用　12-2 攝影測(cè)量與遙感技術(shù)在線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用　12-3 遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用　12-4 遙感技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用　12-5 遙感技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用　12-6 遙感技術(shù)在水文學(xué)和水資源研究中的應(yīng)用　12-7 遙感技術(shù)在海洋研究中的應(yīng)用　12-8 遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用　12-9 遙感與GIS在洪水災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估中的應(yīng)用　12-10 我國(guó)航天航空遙感的主要成就　12-11 遙感對(duì)地觀測(cè)的發(fā)展與應(yīng)用前景參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：航空攝影測(cè)量是攝影測(cè)量學(xué)的一個(gè)重要分支。航空攝影測(cè)量的主要任務(wù)是測(cè)制各種比例尺的地形圖、建立地形數(shù)據(jù)庫(kù)，并為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。攝影測(cè)量與遙感的主要特點(diǎn)是在像片上進(jìn)行量測(cè)和解譯，無(wú)須接觸被測(cè)物體本身，因而很少受自然和地理?xiàng)l件的限制，而且可獲得攝影瞬間的動(dòng)態(tài)物體影像。像片及其他各種類型影像均是客觀物體或目標(biāo)的真實(shí)反映，信息豐富、逼真，人們可以從中獲得所研究物體的大量幾何信息和物理信息。因此，攝影測(cè)量與遙感在理論、方法和儀器設(shè)備方面的發(fā)展都受到地形測(cè)量、地圖制圖、數(shù)字測(cè)圖、測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息系統(tǒng)的影響。由于現(xiàn)代航天技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，攝影測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域的研究對(duì)象和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，可以這樣說，只要物體能夠被攝成影像，都可以使用攝影測(cè)量技術(shù)，以解決某一方面的問題。這些被攝物體可以是固體的、液體的，也可以是氣體的；可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)的；可以是微小的（電子顯微鏡下放大幾千倍的細(xì)胞），也可以是巨大的（宇宙星體）。這些靈活性使得攝影測(cè)量學(xué)成為可以多方面應(yīng)用的一種測(cè)量手段和數(shù)據(jù)采集與分析的方法。由于具有非接觸傳感的特點(diǎn)，20世紀(jì)60年代初，從側(cè)重于解譯和應(yīng)用角度，又提出了“遙感”一詞。20世紀(jì)70年代以來(lái)，美國(guó)陸地資源衛(wèi)星（Landsat）上天后，遙感技術(shù)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。由于它在資源調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面效率很高，很快地得到了全世界的普遍重視。在遙感技術(shù)中，除了使用可進(jìn)行黑白攝影、彩色攝影、彩紅外攝影的框幅式攝影機(jī)外，還可使用全景攝影機(jī)、光電掃描儀（紅外、多光譜）、CCD（電荷耦合器件）線陣或面陣掃描儀及合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（SAR）等，它們能提供比黑白像片更加豐富的影像信息。各種空間飛行器作為傳感平臺(tái)，圍繞地球長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，為我們提供了大量的多時(shí)相、多光譜、多分辨率的豐富影像信息，而且所有的航天傳感器也可以用于航空遙感。于是攝影測(cè)量發(fā)展為攝影測(cè)量與遙感。為此，國(guó)際攝影測(cè)量與遙感學(xué)會(huì)（ISPRS）于1988年在日本京都召開的第十六屆大會(huì)上給出定義：“攝影測(cè)量與遙感乃是對(duì)非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達(dá)進(jìn)行記錄、量測(cè)和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門工藝、科學(xué)和技術(shù)?！焙?jiǎn)言之，它乃是影像信息獲取、處理、分析和成果表達(dá)的一門信息科學(xué)。

編輯推薦

《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·攝影測(cè)量與遙感概論(第2版)》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

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