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我國測繪類攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

2018-06-15 熱度:4250 ℃

  攝影測量和遙感學(xué)是通過傳感器系統(tǒng)進(jìn)行記錄和測量,對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和表示,獲得關(guān)于地球及其環(huán)境和其他自然物體和過程的可靠信息的一門科學(xué)與技術(shù)。攝影測量與遙感技術(shù)可用于測制各種比例尺地形圖,建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫,該技術(shù)的推廣和應(yīng)用使測繪地理信息行業(yè)測量和繪制地形數(shù)據(jù)的方法和效率發(fā)生了質(zhì)的變化,成為20世紀(jì)以來大面積測制地形圖的最有效的技術(shù)方法。

攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

  在我國,攝影測量與遙感經(jīng)歷了模擬法攝影測量、解析攝影測量及數(shù)字?jǐn)z影測量3 個發(fā)展階段,其工藝、指標(biāo)以及方法不斷更新優(yōu)化,在實踐中積累沉淀了大量的技術(shù)經(jīng)驗,其最為核心和重要的技術(shù)形成了標(biāo)準(zhǔn),為我國測繪地理信息事業(yè)發(fā)展提供了可靠的標(biāo)準(zhǔn)化保障。當(dāng)前我國測繪地理信息標(biāo)準(zhǔn)約350 項,其中攝影測量與遙感技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)約120 項,約占34%,無論從數(shù)量還是從重要性和影響力上講,攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)都是測繪地理信息標(biāo)準(zhǔn)體系的最重要組成部分之一。

  本文在收集分析當(dāng)前測繪地理信息行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)資料的基礎(chǔ)上,介紹攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀,使用統(tǒng)計分析方法,對標(biāo)準(zhǔn)的類型結(jié)構(gòu)、技術(shù)方法、現(xiàn)勢性等進(jìn)行研究總結(jié),分析和探討當(dāng)前攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展特點。

  1 攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

  截至2017 年6 月,測繪地理信息行業(yè)的攝影測量與遙感相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)約120 項,其中已發(fā)布實施的約80 項,已立項制修訂的約40 項。按照2009 版測繪標(biāo)準(zhǔn)體系對標(biāo)準(zhǔn)框架的搭建與分類,可將這約120項標(biāo)準(zhǔn)分為“定義與描述”“獲取與處理”“檢驗與測試”“成果與服務(wù)”“管理”5 個大類[2]。

  作為一項采集、處理、分析和表示的系統(tǒng)技術(shù),攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)主要集中在獲取與處理類,約占總標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量的54%,定義與描述類標(biāo)準(zhǔn)約占2%,成果與服務(wù)類標(biāo)準(zhǔn)約占24%,檢驗與測試類標(biāo)準(zhǔn)約占19%,管理類標(biāo)準(zhǔn)約占1%。

  2 攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計分析

  2. 1 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法分析

  為便于分析和總結(jié),本文將攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是指主要用于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的獲取、處理、生產(chǎn)和相關(guān)應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),主要涉及傳統(tǒng)的航空數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)。新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括新技術(shù)、新傳感器、新成果、新型平臺等近年來興起的高新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如傾斜攝影測量、激光雷達(dá)、無人機航攝技術(shù)等。按照這一原則對這約120 項標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法進(jìn)行分類統(tǒng)計分析,當(dāng)前基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍是攝影測量與遙感技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主要部分,約占56%,新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)約占44%。對這約120 項標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)進(jìn)行分類統(tǒng)計分析,現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)約占65%,新立項制修訂標(biāo)準(zhǔn)約占35%。在新立項制修訂標(biāo)準(zhǔn)的35%中,新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)約占21%,基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)約占14%,可以看出,新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量已經(jīng)超過基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量,占新立項標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量的50%以上。

  對標(biāo)準(zhǔn)按基礎(chǔ)技術(shù)和新型技術(shù)進(jìn)行區(qū)分后,筆者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系對這2 種類型的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了進(jìn)一步劃分分析。圖1( a) 中為基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分布情況,獲取與處理類標(biāo)準(zhǔn)約占一半,成果與服務(wù)、檢驗與測試類標(biāo)準(zhǔn)占比也較高,約占48%。圖1( b) 為新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分布情況,獲取與處理類標(biāo)準(zhǔn)占比較高,相比基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而言,成果與服務(wù)、檢驗與測試類標(biāo)準(zhǔn)占比較小,約占36%。

攝影測量不同技術(shù)類型標(biāo)準(zhǔn)分布

  圖1 不同技術(shù)類型標(biāo)準(zhǔn)分布

  2. 2 標(biāo)準(zhǔn)傳感器平臺分析

  按照搭載平臺距被測目標(biāo)的距離,可將傳感器平臺分為航天、航空、低空、地面/近景4 種類型。從當(dāng)前現(xiàn)狀來講,航空平臺主要指各類運輸型飛機平臺,是當(dāng)前基礎(chǔ)地理信息成果生產(chǎn)的主要平臺,航天平臺主要指各類衛(wèi)星搭載平臺,低空平臺主要指小型飛行器或無人機平臺,地面/近景平臺主要指車載、手持或地面固定點等平臺。圖2( a) 是對所有攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平臺類型的統(tǒng)計情況,可以看出當(dāng)前主要的搭載平臺依然是航空平臺; 圖2( b) 是對所有新立項標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平臺類型的統(tǒng)計情況,可以看出新立項標(biāo)準(zhǔn)中航空平臺占比大大減少,航天平臺占比大大增加,而低空和地面/近景平臺占比均有所提升。

攝影測量標(biāo)準(zhǔn)傳感器平臺構(gòu)成

  圖2 標(biāo)準(zhǔn)傳感器平臺構(gòu)成

  2. 3 標(biāo)準(zhǔn)傳感器類型分析

  按照傳感器接收電磁波的類型,可將標(biāo)準(zhǔn)中涉及的傳感器分為光學(xué)、激光、SAR 和綜合4 種。其中,綜合是指利用多種傳感器類型的技術(shù),例如《車載移動測量技術(shù)規(guī)程》及《三維地理信息模型生產(chǎn)規(guī)范》等。圖3( a) 是對所有攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)按傳感器類型進(jìn)行統(tǒng)計的情況,可以看出光學(xué)傳感器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)占比超過標(biāo)準(zhǔn)總數(shù)的70%; 圖3( b) 是對新立項標(biāo)準(zhǔn)按傳感器類型進(jìn)行統(tǒng)計的情況,可以看出光學(xué)傳感器標(biāo)準(zhǔn)占比依然超過一半,但占比明顯下降,同時激光、SAR 等新型傳感器標(biāo)準(zhǔn)的占比均有所增加。

攝影測量標(biāo)準(zhǔn)傳感器類型構(gòu)成

  圖3 標(biāo)準(zhǔn)傳感器類型構(gòu)成

  2. 4 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)勢性分析

  標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)勢性通常依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布日期來評價。本文所統(tǒng)計的標(biāo)準(zhǔn)除已發(fā)布實施的標(biāo)準(zhǔn)外,還有43項已立項( 正處于制修訂周期中) 的標(biāo)準(zhǔn),分別對標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布時間和立項時間進(jìn)行了基本統(tǒng)計和分析。圖4( a) 為已發(fā)布的80 項標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布時間分布圖,可以看出51%的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)勢性較好,標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)齡在5 年以內(nèi),45% 的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)齡在5 ~ 10 年,另外還有3 項標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)齡已超過10 年。圖4( b) 為2014 ― 2017年新立項標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量曲線圖。

攝影測量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)勢性分布

  圖4 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)勢性分布

  3 攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展特點

  3. 1 基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)趨于成熟

  在這約120 項攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)中,基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依然是主要組成部分,占56%。結(jié)合圖1 中標(biāo)準(zhǔn)類型的構(gòu)成,可以看出基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成中,成果與服務(wù)、檢驗與測試類標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較多,占比接近50%。這說明從數(shù)據(jù)獲取與處理、成果生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗等各技術(shù)流程上講,攝影測量與遙感基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已較為完善。從攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容上講,數(shù)字航空航天攝影測量從航拍、控制、空三、成果生產(chǎn)、數(shù)據(jù)建庫、成果質(zhì)量檢驗等各個流程均有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),整個基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的體系已趨于成熟。

  3. 2 新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速

  從對這約120 項標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計分析可以看出,近年來新立項的標(biāo)準(zhǔn)已漸漸傾向于新型傳感器、新型傳感器平臺和新型地理信息成果等新型技術(shù)領(lǐng)域,2014 ― 2017 年新立項的標(biāo)準(zhǔn)中,新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)占比為60%,已超越基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而從圖2 和圖3則能看出,在新立項標(biāo)準(zhǔn)中,航天、低空、地面/近景平臺及激光和SAR 傳感器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量占比正在逐步增加,結(jié)合圖1 可以得出結(jié)論,我國測繪地理信息行業(yè)的新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尤其是數(shù)據(jù)獲取與處理標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展非常迅速,這與我國當(dāng)前測繪地理信息傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步和傳感器平臺多樣化的發(fā)展趨勢也是吻合的[3-4]。

  4 標(biāo)準(zhǔn)化管理方面的建議

  4. 1 基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修訂

  雖然基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展已趨于成熟,但仍須加強基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作,以確保傳統(tǒng)測繪技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和技術(shù)符合發(fā)展趨勢。從圖4 可以看出,2014 ― 2017 年,每年攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)的新立項數(shù)量較多,均在6 項以上。但就目前而言,攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)中有45%的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)勢性已超過5 年,4%的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)勢性已超過10 年。為保證標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和適用性,應(yīng)在新制定標(biāo)準(zhǔn)的同時加強對已有標(biāo)準(zhǔn)的維護(hù),定期、按需開展標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)審和修訂工作。

  4. 2 新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定

  隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,攝影測量與遙感技術(shù)在傳感器、搭載平臺、技術(shù)方法、成果類型等方面發(fā)展十分迅速。標(biāo)準(zhǔn)作為正式出版發(fā)行的技術(shù)指導(dǎo)文件,在正確和恰當(dāng)時間發(fā)布實施會對技術(shù)的規(guī)范及發(fā)展起到強有力的推動作用,但若標(biāo)準(zhǔn)滯后,則會制約技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。從當(dāng)前我國攝影測量與遙感新型技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看,傾斜攝影測量、機載激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等新型技術(shù)已發(fā)展了較長時間,技術(shù)趨于成熟,為保證標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮應(yīng)有的作用,應(yīng)進(jìn)一步開放標(biāo)準(zhǔn)形成機制,鼓勵更多的產(chǎn)學(xué)研單位參與和主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)制定,發(fā)揮市場對標(biāo)準(zhǔn)的推動作用,加速新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的形成。

  4. 3 完善標(biāo)準(zhǔn)體系

  從不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的對比中可以看出,新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而言,在獲取與處理類標(biāo)準(zhǔn)中占比更大,在成果與服務(wù)以及檢驗與測試類標(biāo)準(zhǔn)中占比較少,這符合技術(shù)推廣和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)律。在一項技術(shù)的發(fā)展過程中,首先會出現(xiàn)發(fā)展較為成熟的且急需的數(shù)據(jù)獲取與處理方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),然后才形成規(guī)模和體系,出現(xiàn)成果、服務(wù)和檢驗類標(biāo)準(zhǔn)。但是若想最大限度地發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對技術(shù)和行業(yè)的推進(jìn)與規(guī)范作用,標(biāo)準(zhǔn)的管理者應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)自然發(fā)展的同時兼顧技術(shù)體系的完整性和科學(xué)性。因此面對迅猛發(fā)展的新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)同時對相關(guān)的成果與服務(wù)、檢驗與測試類標(biāo)準(zhǔn)提前規(guī)劃,以維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系中標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的科學(xué)性與完整性。

  4. 4 積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)活動

  近幾年,我國地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,綜合技術(shù)實力不斷增強,逐漸在國際標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域嶄露頭角。目前,我國牽頭制定的2 項地理信息國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 19163 - 1《地理信息影像與格網(wǎng)數(shù)據(jù)的內(nèi)容模型及編碼規(guī)則第1 部分: 內(nèi)容模型》和ISO 19159 -3《地理信息遙感影像傳感器的定標(biāo)與驗證第3 部分: SAR/InSAR》均為遙感技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn),可以說,我國的攝影測量與遙感標(biāo)準(zhǔn)化水平已經(jīng)能夠緊跟全球先進(jìn)技術(shù),因此,應(yīng)加大力度注重國外攝影測量與遙感領(lǐng)域的新思路,發(fā)揮技術(shù)強項,爭取引領(lǐng)國際標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

  5 結(jié)語

  當(dāng)前,我國測繪地理信息行業(yè)正處于傳統(tǒng)測繪向新型測繪轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)型期,標(biāo)準(zhǔn)作為重要的技術(shù)性文件,在此期間也帶有明顯的轉(zhuǎn)型特征。以航空航天攝影測量為主要技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)趨于成熟,而以新型傳感器和新型搭載平臺為主要技術(shù)內(nèi)容的新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速。在這樣的發(fā)展背景下,標(biāo)準(zhǔn)申報者應(yīng)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展特點,積極申報有關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修訂和新型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定;標(biāo)準(zhǔn)管理者應(yīng)在掌握技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展特點,引導(dǎo)和規(guī)范測繪地理信息行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與完善。


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