太空攝影測量

太空攝影測量

所謂太空攝影測量,是指以衛星或其他太空飛行器為航攝平台,搭載航攝儀對宇宙空間的星體進行攝影的技術。

基本介紹

  • 中文名:太空攝影測量
  • 外文名:spacephotography
  • 學科:測繪
  • 相關術語:航空攝影測量
簡介,相關歷史,測量系統,主要技術參數,

簡介

太空攝影測量是在航空攝影的基礎上發展起來的,但其平台高度大、環境條件有所變化,無論是工作溫度、曝光量,還是飛行器運動引起的像移等均有不同,需要採用一些相應的措施,如自動曝光控制裝置、高感光度膠片、運動補償、像移改正裝置等。太空攝影測量的發展,使人類認識客觀世界的能力大大增強,視野更加開闊,同時推動了地球資源普查、環境監測和測繪等科學技術的新發展。

相關歷史

1957年10月4日,蘇聯成功發射了人類第一顆人造地球衛星。標誌著人類從空間觀測地球和探索宇宙進入新紀元。之後,美國發射的“先驅者2號”和蘇聯發射的“月球3號”分別拍攝了地球雲圖與月球背面的照片,航天攝影的運載工具也逐步發展到今天的氣象衛星、偵察衛星、地球資源衛星(陸地衛星)、太空梭和宇宙飛船以及測圖衛星等。對應的航天攝影方法也擴展為很多種。按感光材料的光譜效應可分為全色、彩色、多譜段、全色紅外和彩色紅外攝影;按攝影機主光軸的指向可分為豎直和傾斜攝影等;按感測器成像結構可分為畫幅、全景掃描、線掃描和陣列式掃描攝影。此外,按圖像的記錄形式還可分為攝影膠片、模擬磁帶和高密度數字磁帶攝影等。

測量系統

太空攝影測量系統是以衛星、太空梭等太空飛行器作為航天攝影平台,沿著事先設計好的飛行軌道,在地面控制站的控制下完成航天攝影的技術系統。航天攝影系統主要由空間部分、地面部分和輔助系統三個部分組成。
(1)空間部分
空間部分主要包括航天攝影平台和運載火箭。相比較衛星,太空梭是比較靈活的航天攝影平台,當其達到一定高度時,通過機械手發射“多次飛行艙飛船”,該飛船內裝有航攝儀,當飛船攝影完畢後,由機械手將其收回艙中,更換航攝膠片,再次發射和攝影,如此反覆,直至獲得全球覆蓋的影像數據。
(2)地面部分
地面部分主要包括太空飛行器發射場和回收著落區,對空間系統進行跟蹤、測量的地面跟蹤站網以及與空間部分進行聯繫的通信控制網路。
(3)輔助系統
輔助系統主要由氣壓調節系統、姿態控制系統、溫控系統、遙控遙測系統、程控系統和返回系統組成。

主要技術參數

太空攝影測量的技術參數主要有攝影模式、焦距、重疊度、像幅和航攝膠片等。
(1)攝影模式
太空攝影測量中有自交攝影和互交攝影兩種模式。所謂自交攝影就是按照常規航空攝影的模式,每隔一定時間間隔拍攝一次;而互交攝影又分為:①用兩台相機同步攝影,其中一台做垂直攝影,另一台做傾斜攝影;②用同一台相機採取前後擺動的方式攝取立體像對。目前,航天攝影中主要採用自交攝影的模式。
(2)焦距
太空攝影測量平台運行在一定的軌道上,因此其高度是固定的,由航攝比例尺定義可以知道,在高度不變時,航攝儀的焦距將直接影響到攝影比例尺。焦距越大,比例尺越大,影像解析度就越高,地物判讀也就越容易。但是,焦距增大,不但會給航攝儀提出更高的設計要求,還會減小基高比,從而影響立體觀i貝0精度。因此,目前航天攝影儀的焦距一般在300—1 000mm之間。
(3)重疊度
太空攝影測量中,由於雲層覆蓋、曝光偏差等的影響,影像質量會有部分缺陷,如果採用80%的航向重疊度,就可以採用抽片的方式來彌補缺陷,最大限度地滿足用戶要求。因此,太空攝影測量中航向重疊度一般都要求為80%。
(4)像幅
太空攝影測量的像幅有23 cm×23 cm、23 cm×46 cm等,在重疊度相同的情況下,為了提高基高比,可以適當增大沿航線方向的像幅寬度。對於非測繪用的航天攝影系統,增大像幅就可以增大地面覆蓋。
(5)航攝膠片
一台高性能的航攝儀必須與高性能航攝膠片相匹配,航天攝影由於攝影比例尺小及大氣影響,選擇感光材料要求解析度高、反差高。一般情況下,感光材料的感光度和解析度是互相矛盾的。解析度越高,反差係數越大,感光度卻越低。開展航攝工作前,必須進行充分的科學論證和動態模擬實驗,使選定的技術參數儘可能滿足各項任務要求,從而保障航天攝影任務的順利完成。

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