中国摄影测量的发展历程

  中国的摄影测量历史最早可追溯到1902年,当年的北洋大学曾用进口的摄影经纬仪做过建筑摄影测量试验。中国的航空摄影测量始于1931年,是年6月2日,浙江省水利局航测队与德国测量公司合作进行首次航空摄影,摄取了钱塘江支流浦阳江36公里一段河道的航片,航摄比例尺为1:2万,而后制作了像片平面图。1931年8月,国民党政府在参谋本部陆地测量总局正式成立航测队。这个队在此后的几年里,主要测制了中国局部地区1:1万和1:2.5万军事要塞图,以及湘黔、成渝一带l:5万地形图。

  1949年中华人民共和国成立以后,大规模的经济建设和国防建设急需地图资料,航空摄影得到飞速发展。国家测绘局、林业、农业、地质、铁道、石油、水利等部门都积极开展了航空摄影。1980年前,中国利用航空摄影测量主要制作1:25000-1:100000各种比例尺地形图,采用的是分工法和全能法测图。1980年后,利用解析和数字摄影测量方法,全国范围主要制作1:50000地形图,各省市主要制作1:10000和1:5000地形图,城市则是制作1:1000和1:2000地形图,构成各类GIS的地形数据库。

  21世纪初,数码摄影仪面世之后,城市大比例尺航测制作正射影像图得到了迅速发展,现在已经发展到制作三维城市电子地图。

  目前,中国已经构建了1:1000000、1:250000和1:50000全国空间数据库,包括的数据产品有DOM、DEM、DLG和DRG四类,还有地名数据库和土地利用数据库等,各省市已经或正在建立1:10000全省空间数据库。许多大中城市已建立了1:500-1:2000空间数据库。这些都成为构建“数字中国”、“数字省区”和“数字城市”的重要基础。

  随着国家西部大开发战略的实施,2006年国家测绘局启动了西部测图计划,使用了一批新设备、新技术、新航空航天遥感影像,将改写中国西部200多万平方公里无1:50000地形图的历史。

  中国科学院资深院士王之卓教授(1909-2002)是中国摄影测量与遥感学科的奠基人。他提出了航空摄影测量中的微分关系公式,推导了在地形起伏地区可获得较高解算精度的航摄像片相对定向元素计算公式。20世纪60年代初,他首先提出了利用电子计算机进行解析法摄影测量加密的理论与实施方案,并建立了航带法空中三角测量的基本公式。70年代末,他又率先提出了全数字自动化测图的构想,随后领导了全数字自动化测图理论与方法的研究,推动了中国摄影测量技术的变革。王之卓教授同时也是一位优秀的教育家。在他的领导下,中国建立了比较完备的摄影测量学科体系,同时培养了大批的优秀摄影测量人才。

中国航天遥感的兴起与发展

  自1970年以来,中国开始发展航天事业。经过37年的自力更生、艰苦奋斗,取得了辉煌的成就。目前,中国已发射的对地观测卫星有气象卫星、海洋卫星、资源卫星、通信卫星、导航定位卫星、返回式陆地卫星、科学实验卫星、宇宙飞船等(见下表)。

中国已发射的对地观测卫星


  中国现在可以从地球同步轨道和太阳同步轨道上实现对地球的多平台、多传感器观测,可以获取地球表面不同分辨率的光学(分辨率可达1.9m)和雷达图像(分辨率可达5m)。

  中国未来将发射的对地观测卫星包括环境灾害监测卫星、气象卫星、测绘卫星、资源卫星、海洋卫星、导航定位卫星和高分辨率对地观测卫星,等等。  

  利用外国和中国的各类遥感卫星,中国在过去30多年中积极开展了各种遥感应用。包括自然灾害的预警与监测、环境变化研究、自然资源调查、国家空间数据基础设施建设和社会发展应用。

  中国是一个人口众多、自然灾害频发的国家,气象卫星和资源卫星已在中国用于森林火灾、洪涝旱灾、冰雪灾害、山体滑坡、城市地面下沉、台风、沙尘暴和地震的预警、监测和灾害评估,取得了较好的效果。

  在森林和植被类型调查、土地利用和土地覆盖变化、陆地和海洋环境调查以及在地质与矿产调查中,遥感对地观测卫星得到了广泛应用。为了保证耕地的必要拥有量,中国利用卫星每年进行一次耕地变更调查。每年的农作物估产需要综合利用资源卫星和气象卫星的数据。作为国家空间数据基础设施的1:50000全国地形数据库,其数字正射影像(DOQ)分别采用了卫星影像和航空像片等数据。

  对地观测卫星在社会发展中的应用包括SARS、禽流感和血吸虫病等流行疾病的控制、考古与文化遗产保护,精细农业、电子政务、智能化交通、网格化城市管理与服务以及天地一体化的位置服务(LBS)等方面,具有良好的发展势头。

  在国家973和863计划支持下,针对我国发射的各类遥感卫星,开展了高精度卫星定轨测姿理论与方法的研究,对推扫式卫星遥感影像的成像机理、几何处理模型、大气辐射改正模型、高分辨率卫星遥感影像测图技术等进行了全面研究,研发了具有自主知识产权的遥感数据处理平台,以此为核心建立了国产卫星遥感影像地面处理系统,并开展了定量遥感反演研究。为形成我国独立自主的对地观测数据获取、信息处理与分发服务的理论和方法体系奠定基础。

  为了进一步推动遥感对地观测技术的发展,我国将发展基于卫星、飞机和平流层飞艇等高分辨率对地观测系统,并与其它中、低分辨率地面覆盖观测手段结合,形成时空协调、全天候、全天时的对地观测系统,同时完善现有遥感卫星接收站等地面支撑系统,全面提升我国空间数据获取和应用能力。

“3S”集成与地球空间信息学

  随着科学技术的进步和社会可持续发展对迅速变化着的信息的需求,进入1980年后,一场信息革命席卷着各个学科,学科由细分走向综合的发展趋势形成了一股强大的冲击力,推动着测绘学科内部各个专业以及测绘、遥感学科各个邻近的专业,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、管理科学等学科的相互交叉融合,形成了一个大边缘学科“地球空间信息学(Geomatics)”。测绘学在信息时代的发展就是地球空间信息学, 它包括地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、摄影测量、大地测量、地图制图、虚拟现实和计算机视觉等几门子学科或技术,其中GIS、RS和GPS是最基本的三大技术,中国学者称之为“3S技术”。

  在多年和广泛使用全球卫星导航定位系统(GPS)的基础上,2001年中国建成了一个可用于中国及其周边海域的区域定位导航系统——中国北斗卫星导航广域增强系统。该系统由两颗地球静止卫星、一颗在轨备份卫星组成。这是一个具有创新性的卫星导航定位系统,定位过程中需要地面监控中心提供高程数据和用户发上行信号,在定位原理上与GPS全球导航定位系统有所不同。为了满足今后国家对卫星导航定位的进一步需求,我国航天部门正在发展由12颗卫星组成的北斗第二代卫星导航定位系统。

  30年来,地理信息系统(GIS)作为一个新的信息科学与技术领域的分支,在中国得到了飞速的发展,并成为现代信息社会的重要组成部分。我国GIS发展可以归纳为以下五个阶段:准备阶段(1978~1980)、起步阶段(1980~1985)、应用研究与技术试验阶段(1986~1996)、技术发展与行业发展阶段(1997~2002)、地理信息服务业发展阶段(2003~现在)。

  为了推进3S集成与地球空间信息学的发展,建立了三个有代表性的国家重点实验室:资源与环境信息系统国家重点实验室、测绘遥感信息工程国家重点实验室、遥感科学国家重点实验室。

  为了加强该领域的协调与管理,国家成立中国地理信息系统协会和国家地理空间信息协调委员会。

  


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