[科普中国]-太空摄影测量

所谓太空摄影测量，是指以卫星或其他航天器为航摄平台，搭载航摄仪对宇宙空间的星体进行摄影的技术。

简介太空摄影测量是在航空摄影的基础上发展起来的，但其平台高度大、环境条件有所变化，无论是工作温度、曝光量，还是飞行器运动引起的像移等均有不同，需要采用一些相应的措施，如自动曝光控制装置、高感光度胶片、运动补偿、像移改正装置等。太空摄影测量的发展，使人类认识客观世界的能力大大增强，视野更加开阔，同时推动了地球资源普查、环境监测和测绘等科学技术的新发展。1

相关历史1957年10月4日，苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星。标志着人类从空间观测地球和探索宇宙进入新纪元。之后，美国发射的“先驱者2号”和苏联发射的“月球3号”分别拍摄了地球云图与月球背面的照片，航天摄影的运载工具也逐步发展到今天的气象卫星、侦察卫星、地球资源卫星(陆地卫星)、航天飞机和宇宙飞船以及测图卫星等。对应的航天摄影方法也扩展为很多种。按感光材料的光谱效应可分为全色、彩色、多谱段、全色红外和彩色红外摄影；按摄影机主光轴的指向可分为竖直和倾斜摄影等；按传感器成像结构可分为画幅、全景扫描、线扫描和阵列式扫描摄影。此外，按图像的记录形式还可分为摄影胶片、模拟磁带和高密度数字磁带摄影等。

测量系统太空摄影测量系统是以卫星、航天飞机等航天器作为航天摄影平台，沿着事先设计好的飞行轨道，在地面控制站的控制下完成航天摄影的技术系统。航天摄影系统主要由空间部分、地面部分和辅助系统三个部分组成。

(1)空间部分

空间部分主要包括航天摄影平台和运载火箭。相比较卫星，航天飞机是比较灵活的航天摄影平台，当其达到一定高度时，通过机械手发射“多次飞行舱飞船”，该飞船内装有航摄仪，当飞船摄影完毕后，由机械手将其收回舱中，更换航摄胶片，再次发射和摄影，如此反复，直至获得全球覆盖的影像数据。

(2)地面部分

地面部分主要包括航天器发射场和回收着落区，对空间系统进行跟踪、测量的地面跟踪站网以及与空间部分进行联系的通信控制网络。

(3)辅助系统

辅助系统主要由气压调节系统、姿态控制系统、温控系统、遥控遥测系统、程控系统和返回系统组成。

主要技术参数太空摄影测量的技术参数主要有摄影模式、焦距、重叠度、像幅和航摄胶片等。2

(1)摄影模式

太空摄影测量中有自交摄影和互交摄影两种模式。所谓自交摄影就是按照常规航空摄影的模式，每隔一定时间间隔拍摄一次；而互交摄影又分为：①用两台相机同步摄影，其中一台做垂直摄影，另一台做倾斜摄影；②用同一台相机采取前后摆动的方式摄取立体像对。目前，航天摄影中主要采用自交摄影的模式。

(2)焦距

太空摄影测量平台运行在一定的轨道上，因此其高度是固定的，由航摄比例尺定义可以知道，在高度不变时，航摄仪的焦距将直接影响到摄影比例尺。焦距越大，比例尺越大，影像分辨率就越高，地物判读也就越容易。但是，焦距增大，不但会给航摄仪提出更高的设计要求，还会减小基高比，从而影响立体观i贝0精度。因此，目前航天摄影仪的焦距一般在300—1 000mm之间。

(3)重叠度

太空摄影测量中，由于云层覆盖、曝光偏差等的影响，影像质量会有部分缺陷，如果采用80%的航向重叠度，就可以采用抽片的方式来弥补缺陷，最大限度地满足用户要求。因此，太空摄影测量中航向重叠度一般都要求为80%。

(4)像幅

太空摄影测量的像幅有23 cm×23 cm、23 cm×46 cm等，在重叠度相同的情况下，为了提高基高比，可以适当增大沿航线方向的像幅宽度。对于非测绘用的航天摄影系统，增大像幅就可以增大地面覆盖。

(5)航摄胶片

一台高性能的航摄仪必须与高性能航摄胶片相匹配，航天摄影由于摄影比例尺小及大气影响，选择感光材料要求分辨率高、反差高。一般情况下，感光材料的感光度和分辨率是互相矛盾的。分辨率越高，反差系数越大，感光度却越低。开展航摄工作前，必须进行充分的科学论证和动态模拟实验，使选定的技术参数尽可能满足各项任务要求，从而保障航天摄影任务的顺利完成。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所