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　　论全球定位系统（GPS）,数字摄影测量系统（DPS）,遥感（RS）,地理信息系统...：？更测量制凰学院)的老院长,中科院学部委员,着名的大地测量学家,天文学家夏坚白教授诞辰9O周年之际,缅怀夏院长一生艰辛创业,奋勇开拓,发绘科学的业绩,拳文概要地叙述在计算机科学和空间科学突飞猛进的当今丹j势下,测绘科学从细分走向综合的时代特点,介绍促进这种综合的五大现代技术;全球定位系统(GPS),数字摄影测量系统(DPS),遥感技术(RS),地理信息系统(GIS)和专零系蜿(ES)的结合与集成.其结果是洲绘科学将与相关科学相互融合而成为地学信息科学(Geomaties),并将成为信息测续是一门古老而又年轻的科学,从古埃及尼罗河泛滥中的土地丈量到我国战国时代李冰父子兴建都江堰水利工程的勘测盥及马王堆西汉古舆图的同世.它经历了长期发展的过程.近几百年工业革命的进程中,测绘学科与其它许多科学技术发展规律一样,经历了一个科学细分”的过程.就测绘学科内部而言,大概在本世纪30~50年代,比较明确地划分为大地谢量,天文测最,摄影测量,工程测量和地图制图等专业.其中在l0年代夏坚自教授与胨永龄,王之卓教授从德国学成归来后合作撰写的’大地测量学,,’实用天文学,,’航空摄影测量’和测量平差法》四部专着,集中反映了这种细分曲特点.到了5D年代之后,由于仿效原苏联的学科体系,在我国许多专业甚至进一步细分,到了每个凡仅限在本专业的狭窄范围之内深钻,同行之间也渐颟感至很陌生,有点互为然而,随着5C’~60年代电子计算机科学和空间科学的发展,整个世界迅速地经历着新的—场技术革命,这场技术革命的主要特点是各个学抖,各个专业在信息获取,信息传输,数据处理,成果显示,表达和盥用中更多地依赖电子计算机技术,一场信息革命正席卷着各个学科,使许多学科由它的中心走向边缘,彤成不同学科间相目前这种占L细分走向综合的发展趋势已经形成了强大的冲击力量,推动着铡绘学科内部各个专业m绘.遥感学科相邻近的专业,如空间科学,计算机科学,地球科学地理学,环境科学城市科学,管理科学等相互综合,进而开始形成一个大边缘科学:地学信息科学,成为信息科学和信息产业的一个组成部分.就涮绘遥感学科而言,促进这种综台的主要因素是全球定位系统(GPS),数字摄影浏量系统(DPS)遥感技术(RS).地理信息系统(GIS)和专家系统(Es)这五大现代技术的发展和相互结台.下面我们简称它们为五SI.GPS技术发其能力”GPS垒球定位系统是美军自70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统.它由,24颗工作卫星和3颗备用卫星组成,工作卫星均句分布在六个相对于赤道的倾角为55’的近似皿轨道面上,轨道面之间夹角为6O,轨道平面高度为202OOkm,12恒星时绕地球一周.这种布局可保证地球任一点任一时妻均可收到4颗以上卫星的信号,实现瞬时定位.目前已上天23颗工作卫星和颗备用卫星.可以说GPS系统已达蛋c全效能服务的黄金GPS卫星发射的是一对相干渡,频率和差,双差和三差方式,以后处理方法消除各种系统误差从而达到较高的精度.而且可以对付美国实施的SA(SelcctlveAvailability选择可用性)和As(AntiSpoofing反电子诱骗)技术的干扰.当然伪距观询』从理论上,测相精度为l周期计,则载波相位法的极限分辨率为I.9ram和2,4mm?而伪距法仅选到3mGPS的主要用途是实时导航和定位.在测绘学科中可以取代常规的大地测量仪器进行各种精度的定位.据刘经南教授等人多年的研究和实践:2个小时的单点静态定位,利用增加观测时间到6小时,可达到15~20m.静态伪距差分(C/A码)可达到5~10m精度.2o～30km距离上的单双频相位差分可达到2ppm精度.50~20Okm距离上的双频相位差分可达到1ppm精度,长距离长期观测可达l0精度.用静态相对定位方法测出的大地高差误差可达到3～4ppm,当距离小于20kin时,可达到厘米级精度,引人高级水准点,进行高程转换后,在平地和丘陵地可达到5era,山区亦可小于20era,因此它可代替GPS技术除了用于大地测量之外,已成功地用于航空摄影涮量中,已经职得成功的经验表明,利用设在地面参考点上和飞机上的GPS接收机进行载波相位差分测量,进行光束法区城网平差,可以满足各种比例尺航测成图对空中三角测量的精度要求.在小范围内可达到3~5cm的精度星载GPS接收机,如Monarch和TANSI等型号已经问世,它们可用来对低轨道地球观询j卫星进行精确定位.例如美屋陆地卫星LandsatGPS接收机,测定在轨及其垂直方向上的定位精度为19m.而高度的测定精度可达到15m.经推算,如果我国1996年发射的CBERS遥感卫星装上星载GPS接收机,并在地面设个地面基准站进行DGPS定轨测量,可望达到米级的精度,进而可获得遥感地面目标的自动定位精度达到或优于lOre.此外,美国宇航局和法国国家空间研究中心于1992年联合发射的TOPEX/POsEIDON洋测量卫星上利用星载GPS接收机和微波测高仪,以求获得海面地形测量达到13era的高精度,由此可见,GPS技术的能力已经从地球表面系统扩展至航空测量和航天遥感过去100多年来,摄影测量学经历了模拟法和解析法的阶段,现已进人数字摄影测量时代.广义的数字摄影量包含了磋拷贝自助测图和软拷贝的数字测图,因为它们都能获得数字地图产品,而目前更多的人将它理解为垒数字化摄影测量.它是一种基于数字影像的摄影测量计算机处理系统,在美国又称软拷贝统所追求的无疑是高度自动化,高速度和高可靠性利用机载,星载GPS技术和高精度多片自动化影象匹配确定像片控翩点和连接点,目前的空中三角涮测定点位的过程已经可以实现垒自动化.随着影象分析方法由低承平(基于数据的方法)向高水平(基于知识的方法)的发展,航空和航天立体影像对的数字影像匹配方法用以自动建立数字地面模型和生成数字正射影像已取得成功并开始推向应用.目前的产品有美国海拉瓦HAI～750(现通过铼卡公司以DPW系习j产品出售),德国阿克曼教授的Matching研制影像匹配质量的自动诊断系统以以上属于影像中非语义信息的自动提取,摄影测量中的地物自动铡绘则属于语义信息的自动提取.目前主要采用关系匹配,基于模型和假设的广义模型,基于小波的多尺度多级分辨率变换和信息融合技术已能从航片和SPOT影像上自动识别出主要人工目标,如道路,机场,房屋等.利用单片或正射影像的半自动化地物目标信息数字摄影测量系统的发展,陡得摄影测量真正与遥感走到了一起,而且与计算机数字图像处理和计算机视觉遥感(RemoteSensing)主要指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光红外,微渡等电磁仪器,通过摄影或扫描,信息感应,传输和处理,从而研究地面物体的形状,大小,位置及其环境的相互当代遥感技术发晨的特点之一是不断研制新型传惑器,除了框幅式可见光黑白摄影,多谱段摄影,彩色摄影,彩红外摄影,紫外摄影外,还有全景摄影机,红外扫描仪,红外辐射计,多谱段扫描仪,成像光谱仪,CCD 线阵列扫描和矩阵摄影机微波辐射,散射计,台成孔径雷达及各种雷达和激光洲高仪.此外还有用于海洋遥感 和大气遥感的多种其它传感器.这些传感器用不同的方式,对电磁波不同的谱段,获得对地朋测的数据,以硬拷 贝的返回方式和软拷贝的传输方式提供原始的遥感数据.夸后的趋势是将多种传感器放到同一个卫星计划中去. 例如已经发射的欧洲空间局的ERS-l和日本发射的]ERS一1,特别是 美国计划于1998 年发射的EOS 地球观测 系统空间站,它装有O.4～I.04m64波段中等分辨率成像光谱仪,0.4～ 2.5m192 波段高分辨率成像光谱仪, 6~90GHz6波段高分辨率微波辐射计,还装了包 括工波段(24cm),C 波段(5.7cm)和波 段(3.1cm)在内的不同极化方式的EOS-SAR合成孔径雷达.从目前的动向来看,微波遥感将是今后极有前途 遥感技术发展的特点之=是形成多级分辨率影像序刊的盘字塔,以提供从粗到精的对地观测数据源. 就遥感器高度而言,利用遥感无人飞机,直升飞机,飞艇气球,低,中,高空飞机等航空遥感平台,可在 50m到2i0m高度上利用人造地球卫星,太空站,航天飞机,载人飞船和各种太空探测器等航天遥感平台 可在200km以上.到上万公里的高度七获取各种大,中,小比例尺的遥感影像. 1.ikm,LANDSATMSS的80m,MOS 18m.SPOT—L,2的10m/20m.到原苏联KFA 一1(~00 以及德国MOM一02 的5m(SPOT-3,4 也将达到5m).空间分辨率愈 高,其地面扫描的宽度将愈小例如加拿大 计划发射的RADARSAT 雷达卫星四种作业方式下的空间分辨率为 10m,28m,35m 和50/lOOm,其扫描宽度相 应为50km,lOOkm,ig0km和300/500km. 如果再考虑到航空遥感能达至lI 米级,分米级,甚至厘米级的分辨率 要求,这样就自然地构成了地球表面的影 像生字塔,人们在粗分辨率的影像上可以快速地发现可能发生变化的地区,而从细分辨率影像上,则可详细地分 遥感技术的发展特点之三是可脚反复地获得同一地区影像数据的多时相性.一般说来,空间分辨率低的其时 间分辨率就高.如METEOSAT欧洲同步气象卫星,每30 分钟即可重 复得到同一地区的图像,NOAA 气象卫 的重复周期为3天,雨云气象卫星为6 地卫星5,6为16 天,MOS 为17天,SPOT 卫星的重复周期为26 天,但由于它的镜面反射侧向倾斜,故可在 26无中多次获得同一地区的影像印度 IRS 22天,耳本/ERS 为44天.航天飞机和航空遥感的重复进行

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