[科普中国]-航空遥感设备

发展背景

改革开放以来，中国经济取得了长足发展。高速的经济发展使中国正处在快速的现代化、城市化的进程当中，大规模的基础设施建设，快速增长的工农业生产，以及伴随而来的对环境保护的要求，使得对高分辨率低空遥感影像，大比例尺地形图，高精度DEM等数据的需求量很大，因此，在今后很长一段时间，国内航空遥感领域的需求相当旺盛，航空遥感数据的生产将会长期处于供不应求的状况。

传统航空摄影测量的方法因其制作流程复杂，需要大量的外业和内业工作量，已经远远不能满足国民经济发展对高精度地理空间数据的需要，这就迫切要求我们寻找更为快捷高效的航测制图手段。首都师范大学三维空间信息获取与应用教育部重点实验室因应航空遥感领域发展的需要，先后研发和引进了无人飞艇低空遥感系统和机载激光雷达系统，并对原有系统做了大量的改进研究，通过大量的飞行试验，获取了包括数字航拍影像，高分辨率线阵高光谱影像，机载三维激光点云数据等在内的大量地理空间数据，并在此基础上总结了一整套数据处理流程，制作出了DOM、DEM、DTM等数字产品，取得了大量的科研成果，在采用新型手段获取高精度地理空间数据方面做了大量有益的尝试。1

机载激光雷达ALS50用激光作为遥感设备可追溯到40多年以前，但机载激光雷达测量技术直到最近20年才取得重大进展。AIS50是Leica Geosystems公司生产的机载激光扫描集成系统，内置高分辨率量测级数码相机，具有自动数据标志功能，在飞行过程中可同时记录激光的距离信息、GPS定位信息、惯性定向信息、最多4次回波记录信息。

ALS50的工作原理是将激光脉冲测距仪放置在飞行器上，通过记录激光脉冲从发射到经地而目标物反射后的时间延迟，然后再乘以光速，来确定发射点到地而反射点的斜距。与此同时惯性测量系统((IMU)测定飞行器在空
间的姿态参数(侧滚角、仰俯角和航向角)，GPS提供飞行器精确的位置信息。在后处理过程中，联合IMU确定的姿态信息、GPS测定的飞机航迹信息以及激光脉冲测定的倾斜距离，可求出每个激光焦点精确的三维空间直角坐标。通过扫描，就可获得具有一定带宽的大量地而点的三维坐标。

ALS50数据最主要的作用是提取DEM.利用ALS50系统进行测高作业，根据不同的航高，其平而精度可以达到0. 15~1 m，高程可达到10 cm以内，地而分辨率甚至可达到厘米级，能为测绘工程、数字地图和UIS应用提供
精确的空间坐标信息和三维模型。ALS50数据另一个作用就是可以对地物进行分类。ALS50可记录4个脉冲回波，因而不但能区分森林顶部的树冠和森林下而的地而，还可区分森林间的构造和地而到树冠间的状况。

航空摄影数码相机ADS80ADS80采用线阵CCD推扫式数字成像技术，集成了全球卫星定位系统(GPS )和高精度惯性测量系统(IMU)，其成果可以直接用于测绘生产作业，和其他数码相机相比，最显著的优点就是能够最大限度地减少了外业控制测量工作，提高了摄影测量的工作效率和成果质量。此外，ADS80采用CCD传感器设计的专业镜头，并采用层叠光束分离技术和干涉滤光技术，具有更好的光谱分离能力，保证了多光谱影像具有更准确的光谱信息，更好地满足了影像分类的要求。ADS80一次飞行就可同时获取100%重叠的3个全色波段、2个彩色波段、2个红外波段的相同分辨率的立体影像。

ADS80高分辨率航空遥感影像的分辨率达到0.05~0. 2 m左右，能监测出地而 左右的变化，具有广泛的应用价值，可以应用于城市规划、建设和管理以及大型工程选址、房地产管理和水利等许多领域。

机载成像光谱仪ALSA+高光谱遥感是20世纪80年代发展起来的一种具有重大突破性的遥感技术，与仅纪录几个相对较宽波段的多光谱遥感相比，它是在电磁波谱的可见光、近红外区域，获取许多波段非常窄且光谱连续的图像数据技术。由于高光谱成像系统获得的连续波段宽度一般在10 nm以内，因此高光谱影像数据能以足够的光谱分辨率识别那些具有诊断性光谱特征的地标物质。多光谱遥感技术是无法探测到这些信息的，因为它们的波段宽度一般在几十个纳米，且在光谱上不连续。高光谱为遥感信息的定量化分析与应用提供了一种有效的手段，己在地质、生态、水文和海洋等领域得到广泛的研究和应用。

ALSA+是由芬兰Specim公司制造的推扫系统，包括一个高光谱扫描头、一台微型GPS/INS传感器和一台PC数据获取单元。它是一台航空成像光谱仪，是既能对地而目标成像又可以测量目标光谱特性的光学探测器。AISA+机载高光谱成像仪获取数据的光谱范围为400~970 nm之间，最小波长间隔为2. 3nm。一次最多可获取244个波段的影像数据。一方面可以获取影像信息;另一方而又可以获取地物的光谱信息。传感器的视场角为39. 70，飞行1000 m处获得数据的地而分辨率为1. 41m，空间分辨率比较高。但每次扫描空间象元数只有512个，飞行获取数据幅宽较窄。

机载双谱扫描仪ABSABS机载双谱扫描仪是由美国AgonST公司制造，具有紫外、热红外两个通道的航空遥感设备。其中紫外通道波长0.32~ 0.38(UV)、热红外通道波长8. 5一12. 5。紫外通道只能是在白天并且具有良好的能见度情况下使用。热红外通道所探测到的是地而目标的热辐射能量，并与地而温度、强度相对应，其地理信息相对较弱，可在白天或黑夜无人造光源的条件下实施，是一种全天候的遥感，其局限性是空间分辨率低、易受环境影响。2