航空激光雷達(dá)技術(shù)在京津塘高速公路改擴(kuò)建中的應(yīng)用技術(shù)報(bào)告

PAGE122改建工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究（項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告）中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院長安大學(xué)

二00七年十月

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第一章 項(xiàng)目背景及立項(xiàng)依據(jù)交通部制定的《公路、水運(yùn)交通科技發(fā)展“九五”計(jì)劃和到2010年長期規(guī)劃》指出：“在大規(guī)模地進(jìn)行國道主干線系統(tǒng)的建設(shè)中，公路規(guī)劃、可行性研究、勘察設(shè)計(jì)和現(xiàn)代化的公路管理是做好系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)關(guān)鍵。目前影響我國公路設(shè)計(jì)測設(shè)水平和效率的重要因素，依然是沒有突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式和方法，技術(shù)含量低，特別是高科技含量不足；為進(jìn)一步提高規(guī)劃、設(shè)計(jì)的效率、質(zhì)量與科學(xué)性，迫切需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)和光電技術(shù)等高新技術(shù)改造規(guī)劃、設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)公路勘測設(shè)計(jì)自動(dòng)化”。在《公路水路交通中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》指出：“當(dāng)今世界科技發(fā)展日新月異，人類社會(huì)正在經(jīng)歷一場新的科技革命，以信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)和空間技術(shù)等為代表的高新技術(shù)，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用，也必將為我國公路水路交通科技實(shí)現(xiàn)新的跨越創(chuàng)造條件”，并在此綱要中明確提出三點(diǎn)方針：(1)綜合集成，就是要結(jié)合交通行業(yè)的特點(diǎn)，注重現(xiàn)代信息技術(shù)、……和空間技術(shù)等高新技術(shù)在交通領(lǐng)域的消化吸收和集成應(yīng)用，提升交通行業(yè)的科技水平。(2)強(qiáng)化創(chuàng)新，就是要結(jié)合交通行業(yè)特點(diǎn)開展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新活動(dòng)。知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新與制度創(chuàng)新相結(jié)合，自主開發(fā)和引進(jìn)消化相結(jié)合，原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新并重，大力增強(qiáng)交通科技創(chuàng)新能力和核心競爭力。(3)重點(diǎn)突破，就是要按照有所為、有所不為的要求，優(yōu)化配置交通科技資源。以對交通發(fā)展具有戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性的重大技術(shù)為切入點(diǎn)，突破牽動(dòng)性技術(shù)，攻克關(guān)鍵性技術(shù)，儲(chǔ)備前瞻性技術(shù)，以點(diǎn)帶面，全面推進(jìn)根據(jù)上述兩個(gè)綱要規(guī)劃和方針要求，本項(xiàng)目針對我國公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中的現(xiàn)狀，提出《航空三維雷達(dá)掃描技術(shù)在公路建設(shè)中的應(yīng)用研究》項(xiàng)目。項(xiàng)目立足國際最新技術(shù)，將最新型的主動(dòng)式遙感技術(shù)、3S技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等引入公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中，解決“……影響我國公路設(shè)計(jì)測設(shè)水平和效率的重要因素，依然是沒有突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式和方法，技術(shù)含量低，特別是高科技含量不足”的問題，提高我國公路設(shè)計(jì)的水平，增加公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中的高技術(shù)含量。(1)公路改擴(kuò)建項(xiàng)目缺少行之有效的精確測量路面空間位置的方法，傳統(tǒng)的測量方法存在測量效率低、安全隱患大等問題。(2)新建公路路線方案仍不同程度依賴于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷的局限性，其根本原因仍然是缺少高精度的數(shù)字地面模型的支撐。在國外，自從上世紀(jì)90年代初期以來，主動(dòng)式的航空激光雷達(dá)遙感技術(shù)已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，許多常規(guī)攝影測量任務(wù)逐漸轉(zhuǎn)向采用這種直接獲取數(shù)字地面模型的技術(shù)。這種基于主動(dòng)式遙感的激光雷達(dá)掃描技術(shù)無論從獲取的數(shù)據(jù)的精度、可靠性、作業(yè)效率上，還是成本、費(fèi)用和作業(yè)周期等方面都比攝影測量的方法有很大的優(yōu)勢。為了盡快趕上國際上最新的研究水平，引進(jìn)國外最新的技術(shù)，在公路交通設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“跨越式”發(fā)展，我們急需進(jìn)行這方面的研究。同時(shí)，大量采用航空激光雷達(dá)遙感技術(shù)可以為國家節(jié)省數(shù)目可觀的費(fèi)用，而且可以大大降低數(shù)據(jù)獲取的周期，以公路交通部門為例，今后十年里，國家每年在這一領(lǐng)域投入數(shù)千億元以上，如果采用航空激光雷達(dá)技術(shù)用于公路的勘探設(shè)計(jì)，每年預(yù)計(jì)可以節(jié)省數(shù)千萬元以上的數(shù)據(jù)采集和處理費(fèi)用。考慮到數(shù)據(jù)獲取產(chǎn)業(yè)的普及，大量采用航空激光雷達(dá)掃描可以為國家節(jié)省數(shù)目可觀的費(fèi)用，而且可以大大降低數(shù)據(jù)獲取的周期。發(fā)達(dá)國家公路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)占有十分重要的地位。20世紀(jì)50年代以來，攝影測量技術(shù)、數(shù)字地面模型技術(shù)首先在公路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，開始了攝影測量技術(shù)和數(shù)字地面模型技術(shù)的普及。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，美國、日本、歐洲等國開展了遙感技術(shù)在公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究和技術(shù)開發(fā)，并將信息、通信、電子、計(jì)算機(jī)、控制等先進(jìn)技術(shù)綜合應(yīng)用于公路交通領(lǐng)域，目前已成功地推出一批研發(fā)成果，得到了廣泛地應(yīng)用。國外知名大學(xué)如美國的麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)（伯克利）、密執(zhí)安大學(xué)、德國和歐洲其它國家等，結(jié)合交通規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的高層次人才培養(yǎng)，從事遙感、地理信息系統(tǒng)等前沿問題的研究，并擁有先進(jìn)的試驗(yàn)手段，在公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中，除了傳統(tǒng)的遙感技術(shù)外，更先進(jìn)的主動(dòng)式遙感技術(shù)（航空激光雷達(dá)技術(shù)）已經(jīng)普遍用于公路交通建設(shè)中。我國正處在公路建設(shè)高速發(fā)展時(shí)期，自上世紀(jì)80年代我國開始大規(guī)模的高速公路建設(shè)以來，至今已修建了近4萬公里高速公路，其中大部分是4車道高速公路。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路交通量迅速增長，局部路段已呈超飽和狀態(tài)，如滬寧高速公路最大路段已達(dá)60159pcu/d；另一方面，由于重載、超載嚴(yán)重，加劇了公路病害的發(fā)生，導(dǎo)致服務(wù)水平降低，也極大地影響了公路通行能力，種種原因已影響到了高速公路自身及沿線經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，除了建設(shè)新的公路外，公路的改擴(kuò)建技術(shù)同樣成為當(dāng)前國內(nèi)公路建設(shè)與發(fā)展的一個(gè)重要課題。公路建設(shè)中引入先進(jìn)的勘察設(shè)計(jì)技術(shù)是保證公路建設(shè)和改擴(kuò)建工程獲得成功的前提條件，控制著工程的整體質(zhì)量和工程建設(shè)周期。目前我國在公路建設(shè)中已經(jīng)引入了數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)技術(shù)，例如在滬寧高速公路擴(kuò)建、貴遵二級公路改為高速公路建設(shè)中引入了高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)、低空大比例尺航空攝影測量技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)以及高精度的GPS-RTK技術(shù)等現(xiàn)代數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。這些技術(shù)的引入對于獲取高精度的DEM數(shù)據(jù)起到了重要作用。本項(xiàng)目引入最新的主動(dòng)式航空激光雷達(dá)遙感技術(shù)，將國外成熟的技術(shù)和觀念引入到我們國家公路交通行業(yè)，實(shí)現(xiàn)公路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)的“跨越式”發(fā)展。其主要目的是獲得高精度的數(shù)字地面模型的采集方法，為舊路改建、新建公路勘測提供高精度的數(shù)字地面模型，在國內(nèi)具有領(lǐng)先水平，達(dá)到國際先進(jìn)水平。為提高我國舊路改建、新建公路勘測水平、質(zhì)量和效益創(chuàng)造前提。

第二章 現(xiàn)代地學(xué)信息獲取技術(shù)概況§2.1 攝影測量手段攝影測量是利用攝影機(jī)或其它傳感器采集被測對象的圖像信息，經(jīng)過加工處理和分析，獲取有價(jià)值的可靠信息的理論和技術(shù)。攝影測量的創(chuàng)立和發(fā)展，已經(jīng)經(jīng)歷了百余年的歷史，百余年來，攝影測量作為一門科學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用。在技術(shù)方法上，隨著光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、航空航天技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)等相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，也取得了非常迅速的發(fā)展。提到攝影測量，人們首先想到的是航空攝影測量。實(shí)際上，攝影測量的概念要遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于飛行器出現(xiàn)之前，當(dāng)然，攝影測量的快速發(fā)展及大規(guī)模應(yīng)用要?dú)w功于航空飛行器的出現(xiàn)和使用，其歷史可以簡單回顧：（1）1759年：數(shù)學(xué)家LAMBERT第一次提出了攝影測量的基礎(chǔ)—透視幾何學(xué)的概念；（2）1839年：法國人DAGUERRE報(bào)道了第一張攝影照片的誕生；（3）1851-1859年：被稱為攝影測量之父的法國陸軍上校LAUSSEDAT在巴黎第一次試驗(yàn)了用像片來測制地形圖的方法和過程；（4）1859年試制了照相機(jī)，從而誕生了航空攝影測量。在飛機(jī)發(fā)明以前，雖然借助于氣球和風(fēng)箏也取得了空中拍攝的照片，但是并沒有形成真正意義上的航空攝影測量。在飛機(jī)發(fā)明以后，特別是第一次世界大戰(zhàn)大大加速了航空攝影測量的發(fā)展；（5）20世紀(jì)初由奧地利人OREL按照這些思想制成了立體測圖儀，后由CARL-ZEISS生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)實(shí)用意義上的立體自動(dòng)測圖儀；（6）在中國，在上世紀(jì)的30年代，德國HANSA航空攝影公司在浙江進(jìn)行了所知的國內(nèi)第一次航空攝影飛行，并獲取了第一張航空影像。當(dāng)然，攝影測量的發(fā)展是以儀器的研制為主要標(biāo)志的，譬如在全球曾經(jīng)大規(guī)模使用的多倍儀、視差儀；到后來的其它模擬型的測圖儀，如WILD公司B系列、TOPOCART系列、A系列等、模擬儀器的解析改裝、解析測圖儀等?，F(xiàn)在普遍使用的是（全）數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，攝影測量儀器的發(fā)展過程基本上也反映了現(xiàn)代攝影測量的發(fā)展里程。至今，攝影測量已經(jīng)形成了許多分支，對攝影測量可以從不同的角度加以分類，一般說來，可以按下列方法進(jìn)行分類，即按距離分類、按用途分類和按技術(shù)方法分類。（1）按照距離，可以將攝影測量分為外太空、航天（衛(wèi)星）、航空、地面、近景和顯微攝影測量；（2）按照用途，可以將攝影測量分為地形攝影測量和非地形攝影測量；（3）按照技術(shù)方法，可以將攝影測量分為模擬、解析和數(shù)字?jǐn)z影測量等。地面攝影測量、航空攝影測量和航天攝影測量，主要用于測制地形圖和相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，所以這三者也都屬于地形攝影測量。近景攝影測量的攝影距離一般在100米以內(nèi)，主要用于工業(yè)建筑、文物考古、礦山工程測量以及生物醫(yī)學(xué)等諸多非地形攝影測量領(lǐng)域，由于二者有很強(qiáng)的對應(yīng)性，所以也常稱近景攝影測量為非地形攝影測量。按距離遠(yuǎn)近或按用途分類的每一種攝影測量方法，都是由一種或一種以上的按技術(shù)方法分類的攝影測量實(shí)現(xiàn)的，例如，航空攝影測量，既可以是模擬的方法，也可以是解析的或者是數(shù)字的方法。而按技術(shù)方法分類的每一種攝影測量方法，又都必然體現(xiàn)在按距離或按用途分類的多個(gè)攝影測量方法之中，例如解析攝影測量，既可以用于航空、航天攝影測量，又可以用于地面或近景攝影測量。航空攝影測量是以空中攝影像片構(gòu)成的立體像對為基礎(chǔ)，從幾何和物理方面加以分析和量測，獲取所攝對像信息的一門學(xué)科。由于信息量大，反映物體細(xì)致、客觀，真實(shí)和詳盡地記錄了攝影瞬間的地表形態(tài)，具有良好的量測精度和判讀性能，能方便地獲得被攝地區(qū)的大比例地形資料。交通部和國家從“六五”期間就開始不斷大力推進(jìn)公路航測技術(shù)研究與應(yīng)用，經(jīng)多年的研究、推廣，公路航測技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于我國高等級公路勘察設(shè)計(jì)中。實(shí)踐表明，航空攝影測量是大規(guī)模、快速、大范圍獲取設(shè)計(jì)所需的各種地面要素的最佳手段之一。但由于改擴(kuò)建公路勘察設(shè)計(jì)技術(shù)的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的航測技術(shù)需要有新的突破。老路改擴(kuò)建最重要的是解決航測高程精度問題。公路攝影測量規(guī)范規(guī)定，航測高程誤差可達(dá)1/2～1倍等高距，相當(dāng)于1:2000比例地形圖上0.5～1m（平原區(qū)）和1～2m（山區(qū)）的高程誤差。改擴(kuò)建項(xiàng)目涉及到路面加寬、橋梁拼接等，在方案設(shè)計(jì)階段就需要對老路中線平縱面進(jìn)行恢復(fù)和擬合，因此對地面、尤其是既有路面及結(jié)構(gòu)物的高程精度要求非常高。顯然上述常規(guī)航測精度不足以滿足改擴(kuò)建公路勘察設(shè)計(jì)的要求。理論上航測高程精度可達(dá)航高的1/4000～1/6000，整體提高航測精度最可行的方法應(yīng)盡量降低攝影航高。但航高的降低在攝影測量學(xué)上有一定的技術(shù)難度，需要研究解決包括安全航高的限制、相對航速的增加使像點(diǎn)發(fā)生位移、攝影死角增多、單幅像片覆蓋面積減小、近地層氣流擾動(dòng)使像片變形增大等一系列技術(shù)問題及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)合理性等問題?？梢圆扇∫韵戮C合性的技術(shù)措施予以整體解決：根據(jù)路線走向和比較方案分布，精細(xì)設(shè)計(jì)航帶；根據(jù)地面起伏相對高差和安全高度要求，嚴(yán)密規(guī)劃攝影比例尺，盡可能降低航高；采用長焦距鏡頭，可在相同航高下獲取更大比例尺的航攝影像；采用低速攝影平臺(tái)、前移補(bǔ)償裝置、高感光度底片等措施消除影像漂移；采用機(jī)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和機(jī)載GPS輔助空中三角測量技術(shù)，盡量減少野外作業(yè)；制定更合理的野外像片控制測量和內(nèi)業(yè)加密控制方案，提高工作效率和精度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、專家系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科的不斷發(fā)展，航測技術(shù)現(xiàn)在已進(jìn)入了數(shù)字?jǐn)z影測量階段。數(shù)字?jǐn)z影測量起源于攝影測量自動(dòng)化實(shí)踐，即利用數(shù)字相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)測圖和數(shù)字測圖。數(shù)字?jǐn)z影測量與傳統(tǒng)攝影測量的區(qū)別在于它是利用相關(guān)技術(shù)自動(dòng)處理數(shù)字化影像，以計(jì)算機(jī)視覺代替人眼的立體觀測，其設(shè)備只是通用計(jì)算機(jī)和相關(guān)外部設(shè)備；其產(chǎn)品是完全數(shù)字形式的。這種全數(shù)字化、全自動(dòng)化的測繪方式為是數(shù)字化公路勘察設(shè)計(jì)提供了一種可靠的數(shù)據(jù)源。在公路勘察設(shè)計(jì)實(shí)踐中，數(shù)字?jǐn)z影測量主要用于以下三個(gè)方面：（1）利用航攝像片并配合少量外業(yè)測量，為公路勘測設(shè)計(jì)提供像片平面圖和大比例尺地形圖，供選線和紙上定線用。（2）快速制作大比例尺正射影像地形圖，通過立體觀察、判釋和少量實(shí)地調(diào)查工作，充分利用航片豐富的影像信息進(jìn)行規(guī)劃、選線、經(jīng)濟(jì)調(diào)查、工程地質(zhì)遙感分析等。（3）借助于數(shù)字?jǐn)z影測量，直接產(chǎn)生設(shè)計(jì)所需的地表三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，建立工程數(shù)字地面模型，為公路測設(shè)自動(dòng)化系統(tǒng)提供原始地形數(shù)據(jù)。老路改擴(kuò)建對地形圖和三維數(shù)據(jù)有特殊要求，獲取的地面數(shù)據(jù)和老路數(shù)據(jù)必須使每種地面或路面要素采用唯一可識(shí)別的要素編碼，尤其是需要對高速公路上的各種空間交叉和架空設(shè)施進(jìn)行特殊處理，以確保建立數(shù)字地面模型的準(zhǔn)確性和地物空間關(guān)系的合理性。此外，高速公路上的一切可見設(shè)施，如電話、告示牌、監(jiān)控設(shè)施、防護(hù)設(shè)施、路外設(shè)施及廣告牌等均需測繪，已便后續(xù)交通工程設(shè)施的再利用和建立數(shù)字公路GIS系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的公路勘測手段相比，數(shù)字?jǐn)z影測量具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：把繁重的外業(yè)工作大部分變?yōu)槭覂?nèi)作業(yè)；提高地形圖和地面數(shù)據(jù)的精度；大面積獲取地表數(shù)據(jù)，在大區(qū)域內(nèi)進(jìn)行路線多方案比選，不遺漏優(yōu)秀方案；可充分利用數(shù)字影像所反映的地面信息和地表現(xiàn)象，進(jìn)行屬性特征判釋，獲得測區(qū)地貌、地質(zhì)、水文、環(huán)境等多種信息，為合理選線提供更充分的資料。對于老路改擴(kuò)建，可以方便地獲取完整的現(xiàn)有路基、結(jié)構(gòu)物、道路各種附屬物的空間幾何數(shù)據(jù)和屬性信息?！?.2 常規(guī)遙感技術(shù)遙感，廣義上可以這樣定義：通過不與物體、區(qū)域或現(xiàn)象直接接觸的情況下對目標(biāo)或者自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離感知，獲取調(diào)查數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到物體、區(qū)域或現(xiàn)象的有關(guān)信息的一門科學(xué)和技術(shù)。英文RemoteSensing，法文Teledetection，德文Fernerkundung，以及其它一些語言上的描述，從字面上表達(dá)的都是遠(yuǎn)距離探測的意思。在許多方面，遙感可以被看成是一種閱讀過程，利用各種傳感器收集遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)從而可以獲取被調(diào)查的物體、區(qū)域或現(xiàn)象的信息。遠(yuǎn)距離收集數(shù)據(jù)有多種形式，包括力的分布、聲波分布或電磁能量分布的變化等。例如，重力計(jì)獲得重力分布變化的數(shù)據(jù)，聲納就象蝙蝠的導(dǎo)航系統(tǒng)一樣獲得聲波分布的變化數(shù)據(jù)，我們的眼睛則獲得電磁能量分布的變化數(shù)據(jù)等。遙感在早期是作為攝影測量學(xué)發(fā)展的一個(gè)分支而看待的，這一點(diǎn)可以從國際攝影測量與遙感協(xié)會(huì)的縮寫ISPRS的變遷而看出攝影測量的發(fā)展歷史。ISPRS的前身叫ISP（國際攝影測量協(xié)會(huì)），世界上第一個(gè)攝影測量協(xié)會(huì)于1907年5月5日在奧地利成立，1908年法國成立了自己的攝影測量協(xié)會(huì)，1909年10月德國成立德國攝影測量協(xié)會(huì)（DGP），當(dāng)時(shí)有46個(gè)會(huì)員。國際攝影測量協(xié)會(huì)（ISP）于1910年7月4日以德國和奧地利的相應(yīng)協(xié)會(huì)為基礎(chǔ)成立的，第一屆國際ISP大會(huì)于1913年9月24-26日在奧地利維也納召開。在1980年以前，人們習(xí)慣于將遙感看成是攝影測量的分支，或者說攝影測量的一部分而對待。盡管遙感數(shù)據(jù)在上個(gè)世紀(jì)的50年代已經(jīng)得到應(yīng)用，遙感手段、傳感器等也早就在多個(gè)領(lǐng)域被普遍使用，直到1980年的國際攝影測量協(xié)會(huì)ISP漢堡大會(huì)上，ISP才正式改名成國際攝影測量與遙感協(xié)會(huì)ISPRS。在衛(wèi)星遙感方面，自從1957年10月前蘇聯(lián)把第一顆人造地球衛(wèi)星送入環(huán)繞地球軌道開始，世界各國成功地實(shí)施了一系列空間計(jì)劃。截止1997年底已經(jīng)累計(jì)有約5000顆各類衛(wèi)星發(fā)射升空，見表2-1，其中，通訊衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)量居于首位，緊跟其后的便是各類對地觀測遙感衛(wèi)星，這些遙感衛(wèi)星又以服務(wù)于軍事和資源環(huán)境監(jiān)測居多，表2-2是一個(gè)截止1998年1月的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（張永生1998）。表2-1：截止1997年遙感衛(wèi)星的基本情況年份國家195719601961196519661970197119751976198019811985198619901991199519961997統(tǒng)計(jì)蘇聯(lián)/俄國9143338484549590529320553017美國353113241391081271041731291450英國236137325加拿大214254119意大利112114313法國251213511140國際通信衛(wèi)星組織111851159757澳大利亞22138歐洲空間局447757337德國231357122國際宇宙衛(wèi)星組織410621124日本16131220151077中國1439138442其它141117204633132合計(jì)444626986867087917166112474963表2-2：截止1998年遙感衛(wèi)星的分類類別成像偵察電子偵察海洋監(jiān)測導(dǎo)彈預(yù)警測地雷達(dá)校正通用遙感通信導(dǎo)航氣象其它合計(jì)數(shù)量10161414111317387541768618隨著空間技術(shù)的快速發(fā)展，目前，空間遙感中所使用的傳感器的工作波段幾乎擴(kuò)展到電磁波譜的各個(gè)部分，這些遙感傳感器不僅包括可見光范圍，在夜晚也可以沒有任何困難地獲取所需地區(qū)的各種影像信息、數(shù)據(jù)等。在光譜探測方面，成像光譜儀的出現(xiàn)，使每個(gè)波段的波區(qū)變得越來越窄，已經(jīng)可以達(dá)到10nm以下，波段數(shù)多達(dá)288個(gè)以上（機(jī)載成像光譜儀），使得獲取的光譜信號(hào)更加豐富，可以更有效地反映地物的真實(shí)譜貌。與此同時(shí)，遙感傳感器的空間分辨率也在不斷地迅速提高，目前，有些民用遙感傳感器的空間分辨率可以達(dá)到1m以下，到0.5m左右，譬如，美國軌道科學(xué)公司（OSC）、GDE系統(tǒng)等公司的立體觀測衛(wèi)星的空間分辨率都可以達(dá)到1m，其影像數(shù)據(jù)已經(jīng)可以測制1：2.5萬比例尺的地形圖，可以用于修測1：1萬比例尺的地形圖。最新的主動(dòng)式雷達(dá)微波遙感開辟了一種新型的數(shù)據(jù)及信息獲取手段，在航天遙感領(lǐng)域，微波遙感傳感器已經(jīng)被大量地安裝在各類遙感衛(wèi)星上，如日本JERS-1、歐洲空間局ERS及加拿大發(fā)射的雷達(dá)衛(wèi)星Radarsat系列等，使微波遙感成像技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。多平臺(tái)、多傳感器、多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)獲取和綜合應(yīng)用試驗(yàn)已經(jīng)取得很大的進(jìn)展。一般而言，攝影測量與遙感的方法和過程可以以圖2-1來簡單演示。數(shù)據(jù)獲取是遙感的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)獲取過程的要素是能量來源、能量通過大氣層的傳播、能量與地球表面物體的相互作用、能量再次穿越大氣層、機(jī)載和(或者)星載傳感器、傳感器獲取的數(shù)據(jù)以圖和（或者）以數(shù)字形式生成，簡而言之，利用傳感器記錄地球表面的各種地物的反射和發(fā)射的電磁能量變化。數(shù)據(jù)獲取的手段根據(jù)目的的不同，可以有多種形式，譬如為了測制地形圖可以使用航空攝影測量及航天攝影測量的方法；為了獲取數(shù)字地面模型，可以使用航空攝影測量/航天攝影測量/雷達(dá)測量的方法以及航空激光雷達(dá)遙感的方法等。數(shù)據(jù)（影像）的存儲(chǔ)是遙感的另外一個(gè)重要的組成部分，特別是對于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取，數(shù)據(jù)或數(shù)字影像以合適的方法和手段進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸具有重要的意義。這一過程中，一個(gè)重要的任務(wù)是數(shù)據(jù)（影像）的壓縮和解壓縮。數(shù)據(jù)或數(shù)字影像以壓縮的方式傳回到地面數(shù)據(jù)處理中心，在對數(shù)據(jù)或影像進(jìn)行數(shù)據(jù)分析之前，對壓縮了的數(shù)據(jù)或影像解壓縮。數(shù)據(jù)或影像的分析過程是利用各種觀測和解譯設(shè)備來分析各種圖形/圖像數(shù)據(jù)、以及輔助數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)源可以包括同時(shí)同地的其它參考數(shù)據(jù)（例如土壤圖、農(nóng)作物統(tǒng)計(jì)資料或者野外數(shù)據(jù)），這些參考數(shù)據(jù)可以用于幫助數(shù)據(jù)的分析。數(shù)據(jù)分析的目的是在數(shù)據(jù)所能覆蓋的區(qū)域內(nèi)分析出有關(guān)地面目標(biāo)的類型、內(nèi)容、位置以及條件信息等。數(shù)據(jù)分析一般包括數(shù)據(jù)或影像的各種濾波、信息提取、統(tǒng)計(jì)分析以及信息分類等。數(shù)據(jù)處理的結(jié)果可以以模擬的方式（圖紙），也可以通過各種數(shù)字的方式表達(dá)，一般而言，數(shù)字產(chǎn)品已經(jīng)是大部分使用者最主要的方式。攝影測量與遙感攝影測量與遙感數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)存取模擬像片數(shù)字影像（線狀，面狀）數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)傳輸?shù)葦?shù)據(jù)處理分析結(jié)果及產(chǎn)品模擬像片沖洗數(shù)字影像處理（濾波，增強(qiáng)，改善等）信息提取統(tǒng)計(jì)分析信息分類信息融合等地圖DEM正射影像GIS產(chǎn)品3D-景觀圖決策態(tài)勢圖混合產(chǎn)品等航空攝影航天攝影雷達(dá)多光譜紅外線激光雷達(dá)等圖2-1：攝影測量與遙感的過程及組成一般而言，公路改擴(kuò)建方式主要有兩種形式：一是開辟新的走廊帶，二是在原有走廊帶內(nèi)對老路進(jìn)行加寬擴(kuò)建。開辟新的走廊帶實(shí)際上是一種廣義的通道擴(kuò)容；加寬擴(kuò)建是指在原有走廊帶內(nèi)以老路為基礎(chǔ)進(jìn)行改造以提高公路的通行能力，包括單側(cè)加寬、雙側(cè)拼寬、局部分離等多種形式。擴(kuò)建方式的選擇需要從宏觀方面進(jìn)行深度的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和發(fā)展觀比選。影響改擴(kuò)建方式選擇的主要因素有：路網(wǎng)分布、經(jīng)濟(jì)布局、土地利用、交通適應(yīng)性、現(xiàn)有路況及沿線自然與環(huán)境因素等。對此，衛(wèi)星遙感技術(shù)以其豐富的地表信息和直觀圖像在老路改擴(kuò)建方式的優(yōu)化比選方面提供了一種非常好的選擇。遙感是根據(jù)地球物體吸收、發(fā)射和反射能量并以不同的電磁波譜表現(xiàn)物體特征這一原理來遠(yuǎn)距離探測、識(shí)別物體并提取其信息。隨著衛(wèi)星遙感圖像定位精度的越來越高，空間分辨率越來越細(xì)，使衛(wèi)星遙感技術(shù)可以更加快速、更加精密和更加詳細(xì)地獲取地表信息，從而得以在工程應(yīng)用領(lǐng)域也有了突破性發(fā)展。1999年美國發(fā)射升空IKONOS遙感衛(wèi)星標(biāo)志著高分辨率衛(wèi)星遙感時(shí)代的到來。該衛(wèi)星距地681km，重約817kg，每98分鐘繞地球一圈，每3天就可對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)采樣。IKONOS影像含有1個(gè)分辨率為1m的全色光譜波段和藍(lán)、綠、紅與近紅外4個(gè)分辨率為4m的多光譜波段，其遙感圖像在無地面控制點(diǎn)時(shí)水平精度12m，垂直精度10衛(wèi)星不受空域和地面障礙物的限制，能迅速獲取全球任何地區(qū)最新的立體影像；高分辨率全色和多波段影像不僅能解譯出區(qū)域地表的各種最新的自然、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，而且通過多時(shí)段和多波段遙感信息分析，可獲取詳細(xì)的工程地質(zhì)、水文、地貌變化、地質(zhì)災(zāi)害、自然災(zāi)害等多種信息；IKONOS圖像的定位精度使之無需野外工作即可直接生成1:10000數(shù)字地形圖；僅用少量野外控制點(diǎn)且不必嚴(yán)格控制點(diǎn)位分布即可生成1:5000～1:2000數(shù)字地形圖，這對困難地區(qū)獲取地面數(shù)據(jù)具有極大的價(jià)值；而且由于視點(diǎn)高，其攝影死角比航攝更少，可獲取更隱蔽地區(qū)的資料；IKONOS衛(wèi)星影像的像幅比同分辨率的常規(guī)航空攝影寬4～6倍，達(dá)11km，因此更有利于路線走廊帶優(yōu)化選擇。2004年，中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院主持完成了交通部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“IKONOS衛(wèi)星圖像在西藏墨脫公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究”，課題在世界公路建設(shè)的極限地區(qū)、我國唯一不通公路的西藏墨脫公路項(xiàng)目中首次研究并應(yīng)用IKONOS衛(wèi)星遙感技術(shù)，取得了墨脫地區(qū)環(huán)境、地質(zhì)、地形地貌、自然災(zāi)害判譯等8項(xiàng)重大科技成果和9項(xiàng)主要科技成果，獲取了3個(gè)方案440km路線長的1:10000、1:5000數(shù)字地圖和DTM，1個(gè)方案約220km路線長的1:1200數(shù)字地圖和DTM，為墨脫公路的方案選擇和勘察設(shè)計(jì)提供了科學(xué)全面的基礎(chǔ)資料。目前，已在廈門東通道海底隧道、南京外環(huán)公路、大連灣跨海通道、四川內(nèi)江繞城公路、西藏省道306線等多個(gè)項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)中廣泛地應(yīng)用了IKONOS高分辨率衛(wèi)星圖像技術(shù)?！?.3 GPS-RTK技術(shù)GPS單點(diǎn)導(dǎo)航定位與相對測地定位是GPS應(yīng)用的兩個(gè)方面，對常規(guī)測量而言，相對測地定位是主要的應(yīng)用方式。相對測地定位是利用L1和L2載波相位觀測值實(shí)現(xiàn)高精度測量，其原理是采用載波相位測量局域差分法；在接收機(jī)之間求一次差分，在接收機(jī)和衛(wèi)星觀測歷元之間求二次差分，通過兩次差分計(jì)算解算出待定基線的長度。求解整周模糊度是其關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)算法模型，設(shè)計(jì)了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀測、國家大地測量、大壩變形觀測等高精度測量；快速靜態(tài)測量以其高效的作業(yè)效率與厘米級精度廣泛應(yīng)用于一般的工程測量；而RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)）測量以其快速實(shí)時(shí)、厘米級精度等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集（如碎部測量）與工程放樣中。RTK技術(shù)代表著GPS相對測地定位應(yīng)用的主流。GPS測地型接收設(shè)備是實(shí)現(xiàn)測地定位的基本條件，接收機(jī)有單頻與雙頻之分，雙頻機(jī)能以L2觀測值修正電離層折射影響，最適宜于中、長基線（大于20km）測量，具有快速靜態(tài)測量的功能，可升級為RTK功能；單頻機(jī)適宜于小于20km的短基線測量，對于一般工程測量具有良好的性能價(jià)格比。RTK系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成，整套設(shè)備在輕量化、操作簡便性、實(shí)時(shí)可靠性、厘米級精度等方面的特點(diǎn)，完全可以滿足數(shù)據(jù)采集和工程放樣的要求。鑒于GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數(shù)有限，在對空通視受遮擋的條件下，不能保證正常解算，影響定位的精度和可靠性。實(shí)踐表明，單頻GPS系統(tǒng)由于多環(huán)境的制約，存在著很大的局限性。隨著俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GLONASS）的不斷完善，利用GLONASS來改善GPS性能的雙星座系統(tǒng)（GLONASS+GPS）已由美國Ashtech公司研制成功，這種全天候、全地域、高精度的系統(tǒng)為用戶提供了更為完善的接收設(shè)備，雙星座系統(tǒng)的接收設(shè)備GPS接收設(shè)備的新水平。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)是以載波相位觀測值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS（RTDGPS）技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新突破，在公路工程中有廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知，無論靜態(tài)定位，還是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位等定位模式，由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以無法實(shí)時(shí)解算出定位結(jié)果，而且也無法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，這就難以保證觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在實(shí)際工作中經(jīng)常需要返工來重測由于粗差造成的不合格觀測成果。解決這一問題的主要方法就是延長觀測時(shí)間來保證測量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣一來就降低了GPS測量的工作效率。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的保證，其原理是選取點(diǎn)位精度較高的首級控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)，隨機(jī)計(jì)算機(jī)根據(jù)相對定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測量精度。這樣用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測待測點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測時(shí)間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和GIS(地理信息系統(tǒng))前端數(shù)據(jù)采集。在靜態(tài)RTK模式下，要求GPS接收機(jī)在每一流動(dòng)站上，靜止的進(jìn)行觀測。在觀測過程中，同時(shí)接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)，如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設(shè)計(jì)要求，便可以結(jié)束實(shí)時(shí)觀測。一般應(yīng)用在控制測量中，如控制網(wǎng)加密；若采用常規(guī)測量方法(如全站儀測量)，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難，而采用RTK快速靜態(tài)測量，可起到事半功倍的效果。單點(diǎn)定位只需要5～10min(隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，定位時(shí)間還會(huì)縮短)，不及靜態(tài)測量所需時(shí)間的五分之一，在公路測量中可以代替全站儀完成導(dǎo)線測量等控制點(diǎn)加密工作。在動(dòng)態(tài)RTK模式下，測量前需要在一控制點(diǎn)上靜止觀測數(shù)分鐘(有的儀器只需2～10s)進(jìn)行初始化工作，之后流動(dòng)站就可以按預(yù)定的采樣間隔自動(dòng)進(jìn)行觀測，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)確定采樣點(diǎn)的空間位置。目前，其定位精度可以達(dá)到厘米級。動(dòng)態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應(yīng)用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2～4S，精度就可以達(dá)到1～3cm，且整個(gè)測量過程不需通視，有著常規(guī)測量儀器(如全站儀)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。RTK技術(shù)有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗(yàn)的厘米級精度的測量成果(包括高程)；（2）、徹底擺脫了由于粗差造成的返工，提高了GPS作業(yè)效率；（3）、作業(yè)效率高，每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留1～2s，流動(dòng)站小組作業(yè)，每小組(3～4人)可完成中線測量5～10km。若用其進(jìn)行地形測量，每小組每天可以完成0.8～1.5km2的地形圖測繪，其精度和效率是常規(guī)測量所無法比擬的；（4）、在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作；（5）、用范圍廣—可以涵蓋公路測量(包括平、縱、橫)，施工放樣、監(jiān)理、竣工、測量、養(yǎng)護(hù)測量、GIS前端數(shù)據(jù)采集諸多方面；（6）、GPS靜態(tài)定位技術(shù)和動(dòng)態(tài)定位技術(shù)相結(jié)合的方法可以高效、高精度地完成公路平面控制測量等。§2.4 新型主動(dòng)式遙感技術(shù)2.4.1 干涉合成孔徑雷達(dá)技術(shù)人們越來越多地使用工作在電磁波的微波波段的雷達(dá)技術(shù)來獲取地面或其它行星的數(shù)據(jù)或影像。在傳感器部分，我們知道，所謂的微波并不是表示微小的意思。微波波段的波長大約在1mm到1m之間，而最長的微波波長比最短的可見光波長要長大約2500000倍。從遙感的角度來看，微波能量有兩個(gè)明顯的特征：（1）微波能夠穿透大氣層，在其包含的波長范圍內(nèi)，微波能“看穿”云霧、小雨、小雪、煙塵等；（2）來自地面物體的微波反射或者發(fā)射，與類似的可見光或者是（熱）紅外光譜波段的發(fā)射或者反射沒有直接的關(guān)系。例如，光譜在可見光看來是“粗糙”的平面，而在微波看來可能是平滑的。一般說來，微波響應(yīng)能讓我們得到一種與感應(yīng)光和熱的經(jīng)驗(yàn)所得到的有明顯區(qū)別的“圖像”。微波遙感包括主動(dòng)式與被動(dòng)式兩種方式。術(shù)語“主動(dòng)”指一個(gè)傳感器使用本身的能源獲取能量或者照明，雷達(dá)就是一種主動(dòng)的微波傳感器，在本書中只介紹主動(dòng)式的微波遙感部分。作為一個(gè)簡單的延伸，將簡單介紹一下與雷達(dá)相對應(yīng)的其它類型的主動(dòng)式傳感器，例如雷達(dá)高度計(jì)等。雷達(dá)（Radar）一詞是英文“RadioDetectionandRanging”的縮寫，它與激光雷達(dá)的區(qū)別是其能量源的不同。就像其名字所表明的一樣，雷達(dá)是一種使用無線電波作為其能量源的傳感器，主要用于探測目標(biāo)物體是否存在并確定其距離，有時(shí)也要確定目標(biāo)的角度位置。這個(gè)工作過程要求在所感興趣的方向上發(fā)射短波脈沖，并記錄下系統(tǒng)觀察范圍內(nèi)目標(biāo)物返回或者反射回來的脈沖強(qiáng)度和其來源。雷達(dá)系統(tǒng)有的能夠產(chǎn)生圖像，有的不能，它可以在地面上，也可以安裝在航空飛行器或航天飛行器上。一種普通形式的非成像雷達(dá)的典型應(yīng)用是測量車輛的速度，這種系統(tǒng)稱為多普勒雷達(dá)系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈冊诎l(fā)射或接收信號(hào)時(shí)利用了多普勒頻移效應(yīng)以測量目標(biāo)的速度。多普勒頻移是傳感器系統(tǒng)和反射物的相對速度的函數(shù)，例如，我們能夠感覺到從旁邊駛過的車輛的喇叭聲和火車鳴笛聲有一個(gè)音調(diào)的變化，這就是聲波多普勒頻移效應(yīng)。多普勒頻移原理經(jīng)常用來分析成像雷達(dá)系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)。另外一種普通的雷達(dá)系統(tǒng)是平面位置顯示器（PPI）系統(tǒng)。這種系統(tǒng)有一個(gè)圓形的顯示屏幕，徑向掃描將雷達(dá)回應(yīng)顯示在此屏幕上，本質(zhì)上PPI雷達(dá)使旋轉(zhuǎn)天線周圍的目標(biāo)平面視圖連續(xù)更新，PPI系統(tǒng)通常應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、空中交通控制和海上導(dǎo)航。由于PPI系統(tǒng)的空間分辨率較差，它不適合于遙感測繪應(yīng)用。通過在航空器內(nèi)或航天器的下方固定一個(gè)雷達(dá)天線并指向一側(cè)，航空和航天雷達(dá)就完成了雷達(dá)遙感系統(tǒng)的安裝，這種系統(tǒng)稱為側(cè)視雷達(dá)（SLR-SideLookingRadar）。在航空系統(tǒng)中叫機(jī)載側(cè)視雷達(dá)（SLAR-SideLookingAirborneRadar），機(jī)載側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生與飛機(jī)航線平行的廣大地面區(qū)域的連續(xù)圖像帶。機(jī)載側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)最初于20世紀(jì)40年代開發(fā)并用于軍事目的，它能夠成為一個(gè)理想的軍事偵查系統(tǒng)，不僅因?yàn)樗哂袔缀跞旌虻墓ぷ髂芰?，還因?yàn)樗且粋€(gè)主動(dòng)的晝夜成像系統(tǒng)。第一個(gè)使用機(jī)載側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)制作大范圍地形圖的工程是對巴拿馬的達(dá)聯(lián)?。―arien）的地形測量，那次測量從1967年開始，測量的結(jié)果是一個(gè)20000平方公里地區(qū)的鑲嵌圖。在這之前，因?yàn)殚L期覆蓋云層（幾乎是永久的），這片地區(qū)從來沒有被照過相或完整地被測繪過。巴拿馬雷達(dá)測繪工程的成功，引發(fā)了全球性的對雷達(dá)技術(shù)的利用。從20世紀(jì)70年代開始，大范圍的雷達(dá)制圖項(xiàng)目被一些政府完成，也被采礦和石油工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用。1971年，委內(nèi)瑞拉為了對一片接近500000平方公里的地區(qū)進(jìn)行制圖，進(jìn)行了一次雷達(dá)測量，借助于這次工程，委內(nèi)瑞拉與鄰國的邊界得到精確定位，并且對國家的水資源，包括幾條主要的河流進(jìn)行了準(zhǔn)確的勘測。同樣始于1971年的還有亞馬遜河流的雷達(dá)測量工程，對亞馬遜河流和巴西東北部地區(qū)進(jìn)行了全面的地質(zhì)勘測，此次雷達(dá)測量制圖工程之大超過以往任何一次。到1976年底，工程完成了大約8500000平方公里區(qū)域內(nèi)超過160幅雷達(dá)鑲嵌圖?？茖W(xué)人員把這些雷達(dá)鑲嵌圖作為基本圖進(jìn)行了大量詳實(shí)的分析研究，包括地質(zhì)分析、木材總量分析、交通線路的重新定位以及礦產(chǎn)探測等，由此，發(fā)現(xiàn)了大量重要的地礦分布。雷達(dá)制圖還被廣泛應(yīng)用于海洋的海面監(jiān)測，確定海上風(fēng)、浪和冰凍的狀況，監(jiān)測臺(tái)風(fēng)的發(fā)生、運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)度、方向等。合成孔徑雷達(dá)是一種先進(jìn)的主動(dòng)式微波遙感系統(tǒng)，一種用于提供地面（水面）固定目標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)位置和地形資料的新型雷達(dá)。在眾多的航天遙感平臺(tái)中應(yīng)用最多，它可以安裝在有人駕駛和無人駕駛飛機(jī)上，也可以安裝在航天飛行器（衛(wèi)星、飛船）上。其探測目標(biāo)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性和及時(shí)性是其它雷達(dá)系統(tǒng)無法比擬的，不失為空中探測的奪目“名星”。這種雷達(dá)在設(shè)計(jì)中通過雷達(dá)與目標(biāo)的相對運(yùn)動(dòng)及單元雷達(dá)波合成技術(shù)，使其在普通雷達(dá)中可傲視群雄。因?yàn)榫屠碚摱?，雷達(dá)天線越大，其探測監(jiān)視范圍也越大，但從隱藏性、機(jī)動(dòng)性和生存需要等因素考慮，又不能將天線做得過大，而合成孔徑雷達(dá)正是在這樣一種技術(shù)需求與客觀現(xiàn)實(shí)的矛盾中另辟蹊徑，它在方位向探測上采用合成孔徑技術(shù)，即利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對運(yùn)動(dòng)，來合成一較大的等效天線孔徑，解決了雷達(dá)發(fā)展中的天線難題，世界“美景”便可一覽無余。合成孔徑雷達(dá)的分辨率高，與可見光、紅外傳感器相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢和無法替代的作用，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研和軍事等領(lǐng)域。目前，在航空測量、遙感、衛(wèi)星海洋觀測、航天偵察、圖像匹配制導(dǎo)中正發(fā)揮著突出作用。歸納起來合成孔徑雷達(dá)具有以下幾種功能：（1）全天候、全天時(shí)觀測能力：當(dāng)雷達(dá)工作于高頻波段時(shí)，能在云層、雨、霧和煙塵環(huán)境下獲得清晰的目標(biāo)圖像。由此看來，在未來高技術(shù)戰(zhàn)爭中，試圖利用惡劣氣象條件作掩護(hù)，實(shí)施部隊(duì)機(jī)動(dòng)將很難達(dá)成預(yù)期目的；（2）穿透探測：選用合適的工作頻率，可探測到一定厚度植被中的目標(biāo)，還可探測地表以下一定深處的地道、加固掩體和地下管道等目標(biāo)，在軍事上如發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈地下發(fā)射井、叢林中的部隊(duì)等，在地質(zhì)礦藏探測、考古中同樣具有重要作用；（3）識(shí)別目標(biāo)：使用多種工作模式，即通過不同的極化方式，不同的波束入射角，不同的觀測次數(shù)和測繪走向，獲取同一目標(biāo)的幾種圖像并加以對比分析，可鑒別出目標(biāo)的真?zhèn)?、對不同目?biāo)進(jìn)行分類；（4）縱深探測：在不飛越目標(biāo)上空的情況下可探測到縱深100～200km的目標(biāo)，像目前美俄等國采用的天基合成孔徑雷達(dá)，如同其它外層空間的航天飛行器一樣，有超越國界的自由，肆意窺視“他人家園”卻無侵犯領(lǐng)空之嫌；（5）運(yùn)動(dòng)目標(biāo)顯示：合成孔徑雷達(dá)不僅能對地面（海面）固定目標(biāo)進(jìn)行探測，而且能夠監(jiān)視和跟蹤地面移動(dòng)目標(biāo)及低空飛行的目標(biāo)，諸如巡航導(dǎo)彈之類飛行物也將盡收“眼底”；（6）雷達(dá)成像：用這種雷達(dá)系統(tǒng)獲取的目標(biāo)圖像與空間照相的效果相近，其圖像分辨率可以達(dá)到0.7m甚至幾個(gè)cm，在軍事上如在導(dǎo)彈圖像匹配制導(dǎo)中，采用合成孔徑雷達(dá)攝圖，能使導(dǎo)彈順利地?fù)糁心繕?biāo)；（7）信息時(shí)效處理：能將高分辨率的數(shù)據(jù)流在飛機(jī)或空間飛行器上進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，也可通過高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送到地面站進(jìn)行處理。自上世紀(jì)50年代初期出現(xiàn)天線合成孔徑概念以來，合成孔徑雷達(dá)已有50多年的發(fā)展歷史，其中以美國、俄羅斯的軍用合成孔徑雷達(dá)水平較高。美國在“長曲棍球”1號(hào)衛(wèi)星上使用合成孔徑雷達(dá)，在675至700km的軌道上，其地面分辨力已達(dá)到lm。我國從20世紀(jì)70年代中期開始對機(jī)載、星載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行研究，這也是我國的重大科研工程項(xiàng)目，先后取得了很多成果。其中我國第一顆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星已躋身于國際先進(jìn)行列，目前已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，并在國土測繪、資源普查、城市規(guī)劃、重點(diǎn)工程選址、搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，它標(biāo)志著我國的綜合國力和科技水平業(yè)已達(dá)到了一個(gè)嶄新的高度。未來的合成孔徑雷達(dá)將向著作用距離更遠(yuǎn)、探測范圍更廣、抗干擾性能更強(qiáng)、造價(jià)便宜、多種極化方式、多種平臺(tái)、多波段和小型化的方向發(fā)展?？梢灶A(yù)見，新世紀(jì)的合成孔徑雷達(dá)將成為“空地一體化”、全天候、立體探測監(jiān)視系統(tǒng)的主力軍。美國于20世紀(jì)50年代初期研制成功世界上第一臺(tái)工作在微波頻率的、能夠產(chǎn)生地面圖像的機(jī)載真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)（RealApertureSideLookingAirborneRadar，RA-SLAR）。真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)雖然可以通過脈沖壓縮技術(shù)獲取雷達(dá)圖像距離向的高分辨率，但是方位向的分辨率與波長和觀測距離成反比，與雷達(dá)的天線孔徑成正比。若要提高方位向的分辨率，則飛行平臺(tái)或者必須要攜帶一個(gè)孔徑很大的雷達(dá)天線，或者要縮短雷達(dá)的工作波長。攜帶一個(gè)孔徑很大的雷達(dá)天線的選擇顯然在飛行器及傳感器的結(jié)構(gòu)上受到限制，而以縮短雷達(dá)的工作波長的方式提高分辨率的選擇則會(huì)大大削弱雷達(dá)天線的全天候工作能力，因而，機(jī)載真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)在遙感中的應(yīng)用有較大的局限性。為了解決雷達(dá)天線設(shè)計(jì)中高分辨率的要求與大天線、短波長之間的矛盾，1951年6月，Goodyear宇航公司的CarlWiley首先提出了所謂的合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（SAR-SyntheticApertureRadar）的概念，并于1952年研制成功一種稱為“多普勒波束銳化”的系統(tǒng)，這是合成孔徑雷達(dá)的最初形式。1953年7月，伊利諾斯大學(xué)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室用機(jī)載X波段相干脈沖雷達(dá)對地面和海面的反射信號(hào)進(jìn)行了研究，第一次證明了合成孔徑雷達(dá)的原理，并獲取了第一張合成孔徑雷達(dá)的圖像。從數(shù)據(jù)處理方面來看，早期主要是基于光學(xué)處理的方法，將膠片形式的雷達(dá)信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像。從20世紀(jì)60年代中期開始，逐步引入了數(shù)字處理的方法。從70年代開始，人們實(shí)現(xiàn)了帶運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)字式合成孔徑雷達(dá)。航天雷達(dá)遙感一直是雷達(dá)遙感的重點(diǎn)。從1972年12月美國“阿波羅17號(hào)”登月計(jì)劃將SAR投入遙感開始，到1978年6月28日NASA發(fā)射第一顆SAR海洋雷達(dá)衛(wèi)星Seasat，標(biāo)志著SAR時(shí)代的開始。Seasat雷達(dá)衛(wèi)星系統(tǒng)采用近極地軌道，軌道高度800km，波長23.5cm（L波段），水平極化方式（HH），固定視角200，掃描帶寬100km，系統(tǒng)采用光學(xué)和數(shù)字處理兩種方式，光學(xué)處理后的圖像分辨率在距離向?yàn)?5m，在方位向?yàn)?5m，數(shù)字處理后兩個(gè)方向的分辨率都為25m。1987年7月前蘇聯(lián)成功發(fā)射了鉆石雷達(dá)衛(wèi)星（Almaz），1991年3月又發(fā)射了另外一顆鉆石雷達(dá)衛(wèi)星，分辨率達(dá)到15～30m，波長9.6cm（S波段），HH極化方式，可對地球上780N～7801991年，歐洲空間局（ESA-EuropeanSpaceAgency）發(fā)射了第一顆自己的雷達(dá)遙感衛(wèi)星ERS-1（EuropeanRemoteSensingSatellite）。該衛(wèi)星高度為785km，軌道周期為100分鐘，軌道傾角為98.50。ERS-1攜帶的SAR傳感器為右側(cè)視，視角為230，工作頻率為C波段，VV極化方式，距離向分辨率為26m，方位向?yàn)?0m，輻射寬度為100km，采用數(shù)字記錄和數(shù)字處理。該衛(wèi)星主要用于研究海洋環(huán)流、洋流、潮汐、分析全球風(fēng)浪的變化、分析極地冰層覆蓋以及海冰和海面溫度等。1995年發(fā)射的ERS-2號(hào)雷達(dá)衛(wèi)星與ERS-1的SAR的參數(shù)相同，兩顆雷達(dá)衛(wèi)星在同一軌道上以一天的時(shí)差飛過同一地區(qū)，這樣就可以產(chǎn)生干涉圖像。日本宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)（NationalSpaceDevelopmentAgency）于1992年2月發(fā)射了地球資源衛(wèi)星JERS-1（JapaneseEarthResourcesSatellite-1）。該衛(wèi)星軌道高度為568km，軌道傾角為97.6620，偏心率小于0.0015，半長軸為6946.165km，軌道重復(fù)周期為44天，軌道周期為96.146分鐘。該衛(wèi)星安裝有兩種傳感器，即光學(xué)傳感器和合成孔徑雷達(dá)傳感器。合成孔徑雷達(dá)SAR的側(cè)視角為350，工作波段為23.5cm（L波段），HH極化模式，距離向和方位向的分辨率都為18m，成像寬度為75km加拿大于1995年11月發(fā)射了其第一顆雷達(dá)遙感衛(wèi)星Radarsat。衛(wèi)星軌道為796km，傾角98.60，周期為100.7分鐘，重復(fù)周期為24天，每天繞地球14條軌道。Radarsat的一個(gè)特點(diǎn)是它在早晨6點(diǎn)和傍晚6點(diǎn)過境，目的是為了使衛(wèi)星上升和下降階段總是處于太陽光照下，以便能充分利用太陽能，節(jié)省能源。同時(shí)，上升和下降的方式能更好地對農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)測，因?yàn)樵谝雇碇脖坏乃趾孔罡?，所以適合于夜晚對農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)測。航天飛機(jī)雷達(dá)是雷達(dá)遙感的另外一個(gè)受到重視和取得成就的系統(tǒng)。美國航天飛機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)有三種型號(hào)，SIR-A、SIR-B和SIR-C。1981年11月，美國“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)第二次飛行時(shí)攜帶的SIR-A合成孔徑雷達(dá)與海洋SAR基本相同，也是一臺(tái)具有單一工作頻率（L波段，波長23.5cm）和單一極化模式（HH）的合成孔徑雷達(dá)，不同之處是它們的信號(hào)記錄方式和天線波束的入射角。SIR-A接收數(shù)據(jù)采用機(jī)上光學(xué)記錄，然后在地面上進(jìn)行成像處理，為了適應(yīng)地質(zhì)遙感領(lǐng)域的要求，其視角增大到500。NASA于1984年7月發(fā)射的“挑戰(zhàn)者號(hào)”航天飛機(jī)攜帶了另外一種雷達(dá)傳感器SIR-B，SIR-B的主要目的是研究在軌道上不同視角情況下的后向散射特性和立體成像能力。SIR-B與SIR-A的工作參數(shù)基本相同，區(qū)別則有兩點(diǎn)：其一是SIR-B采用了可變的多視角技術(shù)，通過改變航天飛機(jī)的姿態(tài)，其視角可以在150～600的范圍內(nèi)變動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了立體成像；其二是SIR-B增加了數(shù)字記錄方式。1994年4月，NASA與德國和意大利聯(lián)合進(jìn)行了兩次航天飛機(jī)雷達(dá)遙感試驗(yàn)，這次試驗(yàn)使用了SIR-C及X波段的SAR傳感器系統(tǒng)（SIR-C/X-SAR）。該系統(tǒng)有三個(gè)波段，美國研制了L、C波段雷達(dá)系統(tǒng)，德國和意大利研制了X波段雷達(dá)。L、C波段有4種極化方式，即HH、VV、HV、VH極化方式，X波段有兩種方式，即HH和HV方式。每個(gè)波段可以獨(dú)立工作，也可以同時(shí)工作，視角在150～600之間可變。數(shù)據(jù)主要以記錄在磁帶上為主，也可以通過中繼衛(wèi)星實(shí)時(shí)地傳輸?shù)降孛嫣幚?。SIR-C/X-SAR發(fā)展了4種先進(jìn)技術(shù)：即干涉雷達(dá)成像技術(shù)；掃描雷達(dá)成像技術(shù)；定標(biāo)技術(shù)和SAR數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理技術(shù)。NASA于2000年2月12日使用SIR-C進(jìn)行了10天轟動(dòng)性的航天飛機(jī)雷達(dá)遙感飛行，那次飛行完成了一次所謂的“航天飛機(jī)雷達(dá)地形測繪任務(wù)”（SRTM-ShuttleRadarTopographyMission）。此次使命的主要目的是使用雷達(dá)干涉技術(shù)采集北緯600至南緯560之間約占地球表面80%的區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，從而生成地面的三維地形圖。SRTM采用了1994年SIR-C兩次飛行中成熟的硬件設(shè)備，同時(shí)，在航天飛機(jī)上安裝了一根直徑為1.12m，長度為60m的天線桿，在航天飛機(jī)的內(nèi)部安置了一副天線，在航天飛機(jī)左側(cè)的天線桿末端安置了另外一副天線，這樣就構(gòu)成了具有固定基線的單軌式橫跨軌跡干涉測量系統(tǒng)圖2-2：航天飛機(jī)雷達(dá)測量（SRTM）我國研制合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)始于1976年。1979年9月使用X-波段的機(jī)載遙感雷達(dá)獲取了第一批合成孔徑雷達(dá)圖像，由于沒有采用脈沖壓縮技術(shù)，距離向分辨率只有180m，方位向?yàn)?0m。1980年10月采用了線性調(diào)頻脈沖壓縮技術(shù)的雷達(dá)傳感器后，所獲取的雷達(dá)影像的空間分辨率達(dá)到了15x15m。1987年研制成功了新一代機(jī)載合成孔徑雷達(dá)。同時(shí)，我國已經(jīng)研制成功星載雷達(dá)遙感系統(tǒng)。在20世紀(jì)70年代只有一顆SAR雷達(dá)遙感發(fā)射升空，80年代世界上也只有兩次航天飛機(jī)合成孔徑雷達(dá)飛行試驗(yàn)，而90年代則已經(jīng)有6顆星載SAR升空。部分遙感雷達(dá)系統(tǒng)的性能、參數(shù)等用下表2-3來說明。表2-3：部分雷達(dá)遙感系統(tǒng)的參數(shù)型號(hào)性能Seasat美國SIR-A美國SIR-B美國SIR-C/X美國等Almaz-1前蘇聯(lián)ERS-1歐洲空間局ERS-2歐洲空間局JERS-1日本Radarsat加拿大發(fā)射時(shí)間78.681.1184.1094.491.391.795.492.295.11數(shù)據(jù)處理類型光學(xué)數(shù)字光學(xué)光學(xué)數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字波段/波長（cm）L23.5L23.5L23.5L23.5C/5.8X/3.1S9.6C5.7C5.7L23.5C5.6方位向分辨率（m）4036252515～3030301810～100距離向分辨率（m）253617-5810-6015～3026261810～100測繪帶寬（km）1005010-6015-90401001007550～500極化方式HHHHHH多種HHVVVVHHHH視角（度）205020-5515-6030～6023233510～59軌道高度（km）800259224225300785797568798軌道傾角（度0）1083857577398.597.797.698.6干涉合成孔徑雷達(dá)是通過兩副天線同時(shí)對地觀測，或者通過一副天線兩次對同一地面目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)觀測，從而獲取同一地區(qū)的兩幅復(fù)值影像。這樣的兩幅復(fù)值影像由于具有相位差（見圖2-3），因而可以形成雷達(dá)干涉圖，人們可以通過測定相位差的方式計(jì)算地面目標(biāo)的高程，因此，雷達(dá)相位干涉測量的方法與傳統(tǒng)的雷達(dá)立體測量的方法有本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)的雷達(dá)立體測量是通過兩張雷達(dá)像片立體觀測的方式獲取地面的三維信息，而雷達(dá)干涉測量則是通過測量干涉雷達(dá)像片的干涉相位差的方式獲取地面目標(biāo)的三維信息。另外，傳統(tǒng)的雷達(dá)立體測量像傳統(tǒng)的光學(xué)投影方式的攝影測量一樣，它們同樣受到影像的像素分辨率和立體像對基高比的影響。因此，傳統(tǒng)的雷達(dá)立體測量的方法獲取的地面目標(biāo)的高程精度相對較低。圖2-3：雷達(dá)干涉原理干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR-InterferometricSyntheticApertureRadar）測量和遙感是一種利用合成孔徑雷達(dá)對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)觀測獲取的兩幅復(fù)值影像（影像既有幅度，同時(shí)也有相位）進(jìn)行相干處理，以獲得地球表面信息的技術(shù)。干涉合成孔徑雷達(dá)技術(shù)首先由美國人Rogers和Ingalls等于1969年提出，當(dāng)時(shí)提出這一設(shè)想的主要目的是為了測量金星和月球。1972年，美國利用干涉合成孔徑雷達(dá)獲取了月球表面的地形數(shù)據(jù)，精度高于500m。而機(jī)載的合成孔徑雷達(dá)用于地形測量始于1974年NASA的Graham，他當(dāng)時(shí)使用光學(xué)處理的技術(shù)證明了使用InSAR測制地形圖的可能性。1986年，在Zebker和Goldstein之后，才真正開始了數(shù)字化干涉雷達(dá)測量技術(shù)和數(shù)據(jù)的處理。而星載InSAR技術(shù)用于對地觀測和地形測圖，則首先開始于美國1978年發(fā)射的海洋衛(wèi)星Seasat之后，這種海洋衛(wèi)星獲取了大量的地球表面和海洋的雷達(dá)InSAR影像。1988年，Goldstein等人從機(jī)載數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)到利用Seasat星載數(shù)據(jù)處理上，他們獲得了死亡谷Cottenball盆地的數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔為3天。1989年，美國第一次公布了使用這種衛(wèi)星差分干涉合成孔徑雷達(dá)（D-InSAR）技術(shù)獲得的對地面變形實(shí)時(shí)檢測的研究成果，從而證明了干涉合成孔徑雷達(dá)的巨大潛力，也演示了差分干涉合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行地面變形監(jiān)測的巨大價(jià)值。早期的合成孔徑雷達(dá)干涉測量主要是利用機(jī)載系統(tǒng)，由于機(jī)載系統(tǒng)飛行軌道的不穩(wěn)定性，所以很難得到較精確的基線參數(shù)，從而影響了生成的DEM的精度，而且機(jī)載系統(tǒng)也無法提供足夠豐富的并且合適的雷達(dá)數(shù)據(jù)用于干涉測量。1991年，歐洲空間局（ESA）發(fā)射ERS-1后，由于其豐富的SAR數(shù)據(jù)，InSAR的應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理成為研究的熱點(diǎn)。特別是JERS-1、ERS-2和RADARSAT-1的先后發(fā)射成功，為全球提供了豐富的、適合于進(jìn)行干涉處理的星載數(shù)據(jù)，InSAR技術(shù)逐步從純理論研究跨入到了實(shí)用階段，從而也開創(chuàng)了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。從上個(gè)世紀(jì)90年代開始，由于InSAR數(shù)據(jù)源的增多和數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高，干涉合成孔徑雷達(dá)測量技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。在70年代時(shí)，SAR數(shù)據(jù)還主要是用于基礎(chǔ)研究，80年代也只有兩次航天飛機(jī)SAR專門飛行，而90年代則有超過6顆各類雷達(dá)衛(wèi)星升空。而在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面也取得了令人振奮的進(jìn)展，SAR影像數(shù)據(jù)的分辨率可以達(dá)到5～10米級，而其空間分辨率可以達(dá)到光學(xué)遙感衛(wèi)星可以達(dá)到的水平。在頻率方面，現(xiàn)今的雷達(dá)遙感系統(tǒng)已經(jīng)從單一波段發(fā)展到多波段。與此同時(shí)，雷達(dá)遙感理論、技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法、手段和算法的日趨完善也為雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和普及提供了保證。經(jīng)過近30余年的發(fā)展，特別是近10年來，雷達(dá)遙感已經(jīng)從機(jī)載雙天線橫跨軌跡干涉測量，發(fā)展到機(jī)載、星載雷達(dá)單天線重復(fù)軌道干涉測量。而單天線并且在重復(fù)軌道上獲取同一地區(qū)的兩幅復(fù)值影像是相干的，這就是干涉雷達(dá)測量技術(shù)。另外一個(gè)重要原因是GPS技術(shù)的發(fā)展、普及和完善，特別是機(jī)載GPS技術(shù)的成熟，為雷達(dá)遙感和微波遙感的發(fā)展打下了有利的基礎(chǔ)和前提。GPS技術(shù)主要是解決了傳感器空間定位的問題，為高效地獲取地面的高精度的三維模型創(chuàng)造了基礎(chǔ)。雷達(dá)干涉測量能全天候、全天時(shí)地獲取地面的三維信息。美國于1991年采用基于GPS技術(shù)的機(jī)載InSAR傳感器進(jìn)行了一次成功的實(shí)驗(yàn)，使用那次試驗(yàn)獲取的InSAR數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，其高程精度達(dá)到了2m（平地），在山地達(dá)到了5～6m。加拿大遙感中心（CCRS）在1991年和1992年進(jìn)行了兩次機(jī)載InSAR試驗(yàn)，得到的試驗(yàn)結(jié)果的高程精度達(dá)到了在平地為0.5～3m，在山地為3～5m左右。在歐洲的一些國家，例如德國、意大利、瑞典等，利用不同的雷達(dá)傳感器影像進(jìn)行了不同的獨(dú)立試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果同樣在1～5m的高程精度范圍內(nèi)。InSAR技術(shù)的另外一個(gè)重要的應(yīng)用是用于獲取地形的變形，前面討論過，InSAR技術(shù)充分利用雷達(dá)回波信號(hào)所攜帶的相位信息來計(jì)算地面的三維信息，利用D-InSAR數(shù)據(jù)可以精確測量地形表面的沉降等微小的變形。這一切說明了雷達(dá)遙感的巨大潛力和價(jià)值。人們已經(jīng)可以預(yù)期，隨著雷達(dá)傳感器相關(guān)技術(shù)的日趨完善、GPS技術(shù)日趨普及，特別是歐洲空間局的伽利略計(jì)劃的成功運(yùn)行，雷達(dá)遙感的使用將會(huì)更加普及。2007年6月15日，德國最新型雷達(dá)遙感衛(wèi)星TerraSAR-X在俄羅斯位于Kazachstan的Baikonur發(fā)射中心發(fā)射成功。4天后，第一批雷達(dá)數(shù)據(jù)成功傳回到位于德國Neustrelitz的德國遙感數(shù)據(jù)中心（DFD）。發(fā)射后8周，衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)完全正常運(yùn)行，并傳回了超過2500幅雷達(dá)圖像。TerraSAR-X雷達(dá)遙感系統(tǒng)提供了更有效的方法用于獲取地球表面的三維信息，為主動(dòng)式遙感領(lǐng)域注入了活力。與其它雷達(dá)遙感傳感器相比，這種雷達(dá)系統(tǒng)提供了更高的分辨率、更靈活的數(shù)據(jù)獲取手段，圖2-4演示了基于TerraSAR-X雷達(dá)遙感影像生成DEM與航天飛機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)獲取的同一地區(qū)DEM的比較。這些的結(jié)果充分顯示了TerraSAR-X雷達(dá)遙感系統(tǒng)的卓越性能。\o"Clicktoclosewindow"圖2-4：LasVegas地區(qū)TerraSAR-X獲取的DEM影像圖與SRTM的比較（Spotlight掃描模式，分辨率為1m，2007年7月7日，極化方式為VV2.4.2 航空激光雷達(dá)技術(shù)激光雷達(dá)（Lidar–LightDetectionandRangging–光探測和測距）和側(cè)視雷達(dá)一樣，是一種主動(dòng)式遙感系統(tǒng)，這種技術(shù)包括使用激光脈沖定向照射地面并測量脈沖的往返時(shí)間，通過處理每個(gè)脈沖返回到傳感器的時(shí)間，從而可以計(jì)算出傳感器到地面或者地面上的目標(biāo)之間的距離。用航空激光雷達(dá)來精確確定地面上的目標(biāo)的高度，始于20世紀(jì)70年代后期。最初的系統(tǒng)是仿型設(shè)備，僅能獲得在飛行器路徑正下方的地面目標(biāo)數(shù)據(jù)。這些最初的激光地形測量系統(tǒng)也是很復(fù)雜的，并且不適合于大范圍地獲取便宜的地面目標(biāo)的三維數(shù)據(jù)，所以它們的應(yīng)用受到了限制（主要受限于原始的激光數(shù)據(jù)的精確地理坐標(biāo)的確定，因?yàn)闆]有高效的航空GPS，也沒有高精度的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INS）。一個(gè)比較成功的早期航空激光雷達(dá)Lidar系統(tǒng)是用于測定水的深度，在這種情況下，第一次被反射的回波記錄了水面的信號(hào)，然后從水體的底部返回相對比較弱的回波信號(hào)，水的深度就可以從脈沖的回波傳播時(shí)間的差異中計(jì)算出來，見圖2-5。從水體底部反射的信號(hào)從水體底部反射的信號(hào)從水面反射的信號(hào)水體表面水體底部圖2-5：激光雷達(dá)Lidar海測原理使用航空激光雷達(dá)Lidar的優(yōu)勢在于，對于地形和表面特征制圖時(shí)，可以補(bǔ)充和替代傳統(tǒng)的攝影測量方法，這些優(yōu)點(diǎn)之一是可以獲取大傾斜地區(qū)、森林地區(qū)以及常規(guī)攝影測量手段難以獲取地區(qū)的三維信息。2.4.3 地面激光雷達(dá)技術(shù)地面三維激光掃描系統(tǒng)可以進(jìn)行水平360度，垂直90度到270度的快速掃描，掃描分辨率可高達(dá)毫米量級。系統(tǒng)與數(shù)碼相機(jī)及GPS接收機(jī)結(jié)合應(yīng)用，給出所測物體的絕對三維位置坐標(biāo)和高分辨的彩色紋理信息，應(yīng)用配套的處理軟件可以使得用戶能夠在短時(shí)間內(nèi)對感興趣的區(qū)域，如樓房，橋梁，室內(nèi)等獲取詳盡的、高精度的三維立體影像數(shù)據(jù)，也可根據(jù)用戶的需要，為用戶提供豐富的三維立體空間模型，立體影像等成果，并由此生成具備三維地理坐標(biāo)的、真彩色的三維模型。地面三維激光掃描系統(tǒng)，顧名思義，系統(tǒng)選擇激光作為能源進(jìn)行掃描測量。系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：（1）快速性：激光掃描測量能夠快速獲取大面積目標(biāo)空間信息。應(yīng)用激光掃描技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)空間數(shù)據(jù)采集，可以及時(shí)地測定實(shí)體表面立體信息，應(yīng)用于自動(dòng)監(jiān)控行業(yè)。（2）非接觸性：地面三維激光掃描系統(tǒng)采用完全非接觸的方式對目標(biāo)進(jìn)行掃描測量，獲取實(shí)體的矢量化三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從目標(biāo)實(shí)體到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)一次完成，做到真正的快速原形重構(gòu)?？梢越鉀Q危險(xiǎn)領(lǐng)域的測量，柔性目標(biāo)的測量、需要保護(hù)對象的測量以及人員不可到達(dá)位置的測量等工作。（3）激光的穿透性：激光的穿透特性使得地面三維激光掃描系統(tǒng)獲取的采樣點(diǎn)能描述目標(biāo)表面的不同層面的幾何信息。（4）實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性：地面三維激光掃描系統(tǒng)為主動(dòng)式掃描系統(tǒng)，通過探測自身發(fā)射的激光脈沖回射信號(hào)來描述目標(biāo)形態(tài)，使得系統(tǒng)掃描測量不受時(shí)間和空間的約束。系統(tǒng)發(fā)射的激光束是準(zhǔn)平行光，避免了常規(guī)光學(xué)照相測量中固有的光學(xué)變形誤差，拓寬了縱深信息的立體采集。這對實(shí)景及實(shí)體的空間形態(tài)及結(jié)構(gòu)屬性描述更加完整，采集的三維數(shù)據(jù)更加具有實(shí)效性和準(zhǔn)確性。（5）高密度、高精度特性：激光掃描能夠以高密度、高精度的方式獲取目標(biāo)表面特征。在精密的傳感工藝支持下，對目標(biāo)實(shí)體的立體結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu)的三維集群數(shù)據(jù)作自動(dòng)立體采集。采集的點(diǎn)云由點(diǎn)的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)成，減少了傳統(tǒng)手段中人工計(jì)算或推導(dǎo)所帶來的不確定性。利用龐大的點(diǎn)陣和高密度的格網(wǎng)來描述實(shí)體信息，采樣點(diǎn)的點(diǎn)距間隔可以選擇設(shè)置，獲取的點(diǎn)云具有較均勻的分布。（6）數(shù)字化、自動(dòng)化：系統(tǒng)掃描直接獲取數(shù)字距離信號(hào)，具有全數(shù)字特征，易于自動(dòng)化顯示輸出，可靠性好。掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和管理軟件通過相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序及TCP/IP或平行連線接口控制掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，處理軟件對目標(biāo)初始點(diǎn)/終點(diǎn)進(jìn)行選擇，具有很好的點(diǎn)云處理、建模處理能力，掃描的三維信息可以通過軟件開放的接口格式被其它專業(yè)軟件所調(diào)用，達(dá)到與其它軟件的兼容性和互操作。（7）地面三維激光掃描系統(tǒng)具有同步變化視距的激光自動(dòng)聚焦功能，可以改善實(shí)測精度及提高不同測距的散焦效應(yīng)，有利于對實(shí)體原形的逼近。（8）系統(tǒng)隨機(jī)外置(或內(nèi)置)的數(shù)碼相機(jī)可以協(xié)助掃描工作進(jìn)行同步的監(jiān)測、遙控、選位、拍照、立體編輯等操作，有利于現(xiàn)場目標(biāo)選擇、優(yōu)化及對復(fù)雜空間或不友好環(huán)境下的工作。在后期數(shù)據(jù)處理階段，圖片信息可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加、修正、調(diào)整、編輯、貼圖。同時(shí)，軟件通過平臺(tái)接口對數(shù)碼相機(jī)提供參數(shù)校準(zhǔn)、定向和控制數(shù)碼照片的采集功能。使得系統(tǒng)可在二維或三維環(huán)境下，以真彩色或色彩編碼形式顯示點(diǎn)云數(shù)據(jù)。同步現(xiàn)場操作的攝像校準(zhǔn)功能，有利于現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)場解決，減少后處理工作的不確定性及返工。（9）地面三維激光掃描系統(tǒng)對目標(biāo)環(huán)境及工作環(huán)境的依賴性很小，其防輻射、防震動(dòng)、防潮濕的特性，有利于進(jìn)行各種場景或野外環(huán)境的操作。系統(tǒng)提供的掃描視場以及低、中、高三種分辨率的掃描方式，可在振蕩模式下對物體重復(fù)掃描，為用戶提供不同精度的掃描選擇。掃描的次數(shù)決定采集全景空間內(nèi)容的多少及后處理中數(shù)據(jù)拼接的次數(shù)，控制工作量的大小。用戶根據(jù)需要，控制掃描的次數(shù)，進(jìn)而改善多次拼接點(diǎn)云所引起的空間變形及拼接的接縫誤差。（10）新型掃描系統(tǒng)集成了GPS接收機(jī)等高精度定位裝置，通過軟件平臺(tái)的內(nèi)部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以把點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接輸出為大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，從而方便生產(chǎn)需要。雖然地面三維激光掃描系統(tǒng)和近景攝影測量在操作上有許多相似之處，但二者的工作原理是不同的，因此它們在實(shí)際應(yīng)用中也有不少的差別。（1）獲取的原始數(shù)據(jù)格式不同。掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)是由帶有三維坐標(biāo)的點(diǎn)所組成的點(diǎn)云集合，可以直接在點(diǎn)云中進(jìn)行空間量測；而攝影測量所得到的數(shù)據(jù)是影像照片，單獨(dú)的一幅影像照片則無法進(jìn)行空間量測。（2）拼接各測站間數(shù)據(jù)的方式不同。掃描系統(tǒng)拼接時(shí)采用的是坐標(biāo)匹配方式，而攝影測量則采用相對定向和絕對定向方式。（3）測量精度不同。采用激光掃描直接測量得到的點(diǎn)位精度高于攝影測量中的解析點(diǎn)，且精度分布相對均勻。（4）對外界環(huán)境的要求不同。地面三維激光掃描測量在白天和黑夜都可以進(jìn)行，光亮度和溫度對于掃描沒有影響，而攝影測量的要求相對要高一些(如高溫會(huì)產(chǎn)生影像變形，夜晚無法進(jìn)行攝影等)。（5）表面模型建立方式不同。在掃描系統(tǒng)中模型的建立可以直接對點(diǎn)云操作來實(shí)現(xiàn)。而在攝影測量中，首先需要選擇特定的軟件進(jìn)行相片間的匹配處理，然后才能進(jìn)行建模，建模的過程明顯要比點(diǎn)云操作復(fù)雜。（6）對實(shí)體紋理信息的獲取方式不同。地面三維激光掃描系統(tǒng)由反射激光脈沖信號(hào)的強(qiáng)度來匹配與真實(shí)色彩相類似的顏色或從數(shù)碼影像中獲取紋理信息，然后在模型上粘貼定制的紋理信息；而攝影測量則直接利用獲取的影像照片獲得真實(shí)的色彩信息。地面三維激光掃描技術(shù)作為正向建模的對稱應(yīng)用，獲取的數(shù)據(jù)可以直接與地理空間信息庫連接，作為高精度GIS數(shù)據(jù)源。該技術(shù)在建筑物三維重建，在考古測量建檔、存檔，采礦業(yè)的地下勘測等不可接觸的實(shí)物測量方面有著廣泛的應(yīng)用前景，尤其是對一些原始資料匱乏的古文物或遺址測量，能快速實(shí)現(xiàn)其數(shù)字化再現(xiàn)，達(dá)到保護(hù)和仿制等目的。該技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用生產(chǎn)生活中的各個(gè)相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域，主要包括如下方面：（1）用于各種項(xiàng)目任務(wù)及產(chǎn)品的系統(tǒng)仿真、戰(zhàn)略規(guī)劃、實(shí)效推延、電腦模擬、預(yù)研預(yù)演、虛擬現(xiàn)實(shí)分析及評估。如工業(yè)測量領(lǐng)域內(nèi)的模具的設(shè)計(jì)，加工，汽車的檢測以及對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和技術(shù)上的改進(jìn)。對緊急服務(wù)業(yè)的反恐怖主義，陸地偵察和攻擊測繪，監(jiān)視，移動(dòng)偵察，災(zāi)害估計(jì)，對交通事故和犯罪現(xiàn)場進(jìn)行反演，掃描生成交通事故現(xiàn)場正射圖，犯罪現(xiàn)場正射圖。動(dòng)態(tài)的監(jiān)測高?，F(xiàn)場的實(shí)時(shí)變化，如森林火災(zāi)監(jiān)控，核電場監(jiān)控，災(zāi)害預(yù)警和現(xiàn)場監(jiān)測等等。（2）用于實(shí)物原始三維數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)形態(tài)的現(xiàn)場采集、快速還原、改造改進(jìn)、逆向三維重構(gòu)、測繪計(jì)量、倉容計(jì)量、結(jié)構(gòu)特性分析及逆向反求、校驗(yàn)正向設(shè)計(jì)、各種結(jié)構(gòu)特性測試及試驗(yàn)等。如考古測量中的古跡保護(hù)，文物修復(fù)測量，遺址測繪，贗品成像，現(xiàn)場虛擬模型建立，現(xiàn)場保護(hù)性影像記錄以及土石方計(jì)算等應(yīng)用以及實(shí)現(xiàn)對城市的環(huán)保評估和三維虛擬城市的模擬和構(gòu)架。（3）可用于改造工程中的工程規(guī)劃、吊裝、裝配、管道布線、方案評估、校驗(yàn)、三維可視化管操作。如在工程建筑領(lǐng)域內(nèi)的城市固定資產(chǎn)管理，公路測繪，鐵路測繪，河道測繪，橋梁、建筑物地基測繪，城市環(huán)保影響研究，三維虛擬城市及建筑物模擬與設(shè)計(jì)藍(lán)圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)比較，現(xiàn)場實(shí)物、場地的實(shí)景制圖及線路測量等。（4）可用于設(shè)施的變形、老化、維修、檢測、監(jiān)測、更新、加工、仿制、結(jié)構(gòu)分析、強(qiáng)度分析、加載分析、碰撞試驗(yàn)等監(jiān)測任務(wù)中。如地質(zhì)研究應(yīng)用領(lǐng)域的斜坡穩(wěn)定性監(jiān)測，廢料裝卸及處置測量，礦場勘測，發(fā)展分析，地下礦場勘測分析，回收監(jiān)控測量，地表植被測繪等。（5）可用于企業(yè)可視化管理及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，如訓(xùn)練、培訓(xùn)、試驗(yàn)、虛擬制造、虛擬設(shè)計(jì)、虛擬視景、GIS展示等應(yīng)用。如用于電影電視產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，為演員和場景設(shè)計(jì)精彩的鏡頭以及3D游戲的開發(fā)等。（6）可用于設(shè)施的二維制圖還原及無紙化操作。如對陳舊設(shè)施、年久失修的設(shè)施、數(shù)據(jù)缺損的設(shè)施、老化變形的設(shè)施等實(shí)現(xiàn)重建，提供城市大比例尺GIS數(shù)據(jù)源等?！?.5 多傳感器集成空間信息獲取技術(shù)多傳感器集成與融合技術(shù)從20世紀(jì)80年代初以軍事領(lǐng)域的研究為開端，迅速擴(kuò)展到軍事和非軍事的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域：自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、自主車輛導(dǎo)航、遙感、GIS空間與屬性數(shù)據(jù)采集與更新、戰(zhàn)場監(jiān)控、自動(dòng)威脅識(shí)別系統(tǒng)、生產(chǎn)過程的監(jiān)控、基于環(huán)境的復(fù)雜機(jī)械維護(hù)、機(jī)器人以及醫(yī)療應(yīng)用等。多傳感器集成是指綜合利用在不同的時(shí)間序列上獲得的多種傳感器信息按一定準(zhǔn)則加以綜合分析來幫助系統(tǒng)完成某項(xiàng)任務(wù)，包括對各種傳感器給出的有用信息進(jìn)行采集、傳輸、分析與合成等處理。多傳感器集成的基本出發(fā)點(diǎn)就是充分利用多個(gè)傳感器資源，通過對這些傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多個(gè)傳感器在空間或時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息依據(jù)某種準(zhǔn)則來進(jìn)行組合，以獲得對被觀測對象的一致性解釋或描述。因?yàn)閱蝹€(gè)傳感器在環(huán)境描述方面存在著無法克服的缺點(diǎn)：首先，由于單個(gè)傳感器只能提供關(guān)于操作環(huán)境的部分信息，并且其觀測值總會(huì)存在不確定以及偶然不正確的情況，因此，單個(gè)傳感器無法對事件做出惟一全面的解釋，無法處理不確定的情況；其次，不同的傳感器可以在不同的環(huán)境下為不同的任務(wù)提供不同類型的信息，而單個(gè)傳感器無法包括所有可能的情況；最后，由于單個(gè)傳感器系統(tǒng)缺乏魯棒性，所以偶然的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常工作，甚至?xí)o重要的系統(tǒng)造成災(zāi)難性的后果。多個(gè)傳感器不僅可以得到描述同一個(gè)環(huán)境特征的多個(gè)冗余的信息，而且可以描述不同的環(huán)境特征。在空間數(shù)據(jù)特別是三維空間數(shù)據(jù)采集和更新方面，傳統(tǒng)的測繪手段都存在一定的局限性。航空攝影測量與遙感雖然可以提供目標(biāo)的空間信息、紋理特征等，但獲取的主要是建筑物的頂面信息，漏掉了建筑物立面的大量幾何和紋理數(shù)據(jù)；地面攝影測量只能獲取建筑物的立面信息；LRF(LaserRangeFinder)或LS獲取的距離圖像能較好地提供場景的三維描述，但數(shù)據(jù)含有較多噪聲，目前還難以提取形體信息及拓?fù)潢P(guān)系。不同的數(shù)據(jù)獲取手段之間往往存在互補(bǔ)性，因此利用多傳感器獲取多源數(shù)據(jù)采用融合方法來建立3D模型一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種認(rèn)識(shí)的驅(qū)動(dòng)下，利用多種空間數(shù)據(jù)采集手段，將各種空間數(shù)據(jù)采集傳感器進(jìn)行集成的系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展相繼推出。多傳感器集成空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是指利用多種空間數(shù)據(jù)采集傳感器進(jìn)行全面高精度空間數(shù)據(jù)采集，為地理信息系統(tǒng)和三維空間數(shù)據(jù)的采集提供全面、可靠、高效的方式。通過GIS、GPS、RS結(jié)合的“3S”技術(shù)或通過“GPS+CCD+LS”等也可以構(gòu)成一個(gè)集成的地面車載或機(jī)載航空數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，利用專業(yè)建模工具建立模型，從而產(chǎn)生一幅逼真的數(shù)字景觀圖。多傳感器集成空間數(shù)據(jù)采集有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）擴(kuò)展了系統(tǒng)的時(shí)間和空間的覆蓋范圍，增加了測量空間的維數(shù)，避免了工作盲區(qū)，獲得了單個(gè)傳感器不能獲得的信息；（2）提高了系統(tǒng)信息接受與處理的時(shí)間分辨率、空間分辨率；（3）提高了系統(tǒng)定位、導(dǎo)航、跟蹤的精度，通過GPS/INS的集成可以相互改正以提高定位定姿數(shù)據(jù)的精度；（4）由于引入多余觀測，多傳感器集成空間數(shù)據(jù)采集提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性和容錯(cuò)能力；（5）有利于降低系統(tǒng)成本。由于傳感器集成系統(tǒng)已在體系結(jié)構(gòu)上充分考慮了多傳感器集成的要求，提供了良好的軟、硬件及接口等開發(fā)因素，因此有利于降低系統(tǒng)成本；（6）可以進(jìn)行大范圍快速數(shù)據(jù)采集，提高空間數(shù)據(jù)效率。隨著激光測距技術(shù)、成像技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和GPS技術(shù)等的發(fā)展以及社會(huì)需求的迫切性的增加而發(fā)展起來的多傳感器集成技術(shù)空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代表了對地觀測領(lǐng)域一種新的發(fā)展方向。車載測圖系統(tǒng)基本上屬于一種測量系統(tǒng)，主要用于與道路檢測等有關(guān)的領(lǐng)域。而機(jī)載系統(tǒng)的作業(yè)高度均在1000m以下，這樣是為了減少姿態(tài)測量裝置誤差、激光點(diǎn)在地面上的擴(kuò)散范圍及其他幾種潛在誤差的影響。機(jī)載激光地形圖系統(tǒng)是以生成DEM為主的測量系統(tǒng)，可以用于以快速獲取DEM為主要目標(biāo)的各個(gè)領(lǐng)域。多傳感器集成技術(shù)三維空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的另外一個(gè)發(fā)展趨勢是小衛(wèi)星SAR技術(shù)。星載合成孔徑雷達(dá)(ASR)已經(jīng)成為實(shí)用化的新型遙感技術(shù)手段，按業(yè)務(wù)操作方式向廣大用戶提供微波遙感圖像數(shù)據(jù)。作為空間對地觀測系統(tǒng)的有效工具，SAR的技術(shù)目前還存在高空間分辨率和高重訪率兩者不能兼顧的嚴(yán)重缺陷。恰恰是一些重要的應(yīng)用項(xiàng)目，例如戰(zhàn)區(qū)偵察和自然災(zāi)害監(jiān)測等，強(qiáng)烈要求對地觀測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這兩者性能的兼顧?？梢砸暂^高的重訪率獲取同一塊地面的高分辨率雷達(dá)圖像(SAR)。目前大家都認(rèn)識(shí)到，解決這一題的最為合適的方法是采用由多顆裝載SAR遙感儀的小衛(wèi)星構(gòu)成SAR星座。利用高性能小型SAR來獲取高分辨率圖像，利用小衛(wèi)星星座提高攝取地面圖像的重訪率。

第三章 遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)在公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用概況§3.1 公路規(guī)劃設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)的分類公路是一條帶狀的三維空間體。它的中心線是一條空間曲線，這條中心線在水平面上的投影（平面曲線）簡稱為公路路線的平面。沿著中心線豎直剖切公路，再把這條豎直曲面展開成直面，就成為公路路線的縱斷面。中心線上任意一點(diǎn)處公路的法向剖面稱為公路路線在該點(diǎn)處的橫斷面。公路路線的平面、縱斷面和橫斷面是公路的幾何組成部分。公路路線設(shè)計(jì)主要是研究公路平面、縱斷面和橫斷面的設(shè)計(jì)原理和方法。 平面設(shè)計(jì)： 由于自然條件的限制（主要是地形、地質(zhì)和地物），公路從其始點(diǎn)到終點(diǎn)在平面上不可能是一條直線，而是由許多直線段和曲線段（包括圓曲線和緩和曲線）的組合而成。公路平面設(shè)計(jì)的任務(wù)是就是著重解決公路平面的線形設(shè)計(jì)問題，即在符合政策的原則下，既要滿足行車要求，又要結(jié)合自然條件正確地確定線路的平面位置。直線是兩點(diǎn)間最短的線形，一般說來，采用直線線