立體觀測

兩個像機從相距一定距離的兩點對同一目標進行攝影，產生的重疊圖像，稱立體像對，成為立體像對的 必要條件是像片的重疊度大於53%。將成為像對的兩張遙感影像並排排列，如果左眼看左邊的圖像，右眼看右邊的圖像，就可以產生 目標物的立體視覺效果，這稱為立體觀測。

基本介紹

• 中文名：立體觀測
• 外文名：stereoscopic observation
• 科目：測繪科學
• 設備：地面立體量測儀等
• 對象：立體像對
• 雲觀測模式：單星觀測模式等

基本概念

兩個像機從相距一定距離的兩點對同一目標進行攝影，產生的重疊圖像，稱立體像對，成為立體像對的 必要條件是像片的重疊度大於53%。將成為像對的兩張遙感影像並排排列，如果左眼看左邊的圖像，右眼看右邊的圖像，就可以產生 目標物的立體視覺效果，這稱為立體觀測。

立體像對

簡稱像對。從攝影基線兩端點上攝取的具有重迭影像的一對像片。用肉眼或立體鏡使左右眼分別觀察左右像片，在眼基線平行於攝影基線的條件下，就能在重迭影像部分內看出具有與實物凹凸和遠近上相同的光學立體模型。套用立體像對在立體測圖儀上建立立體模型後，可以對所攝地區進行觀測和繪製地形圖。在立體觀測下，立體像對有助於各種判讀和提高同名點的辨認和轉刺精度。

設備

地面立體量測儀

地面立體攝影測量中內業成圖的儀器之一。攝影像對在儀器上定向後，可進行立體觀測，通過傳動機械在繪圖桌上自動描繪地物和等高線。這類儀器只能處理正直攝影和等偏攝影像對。若配備“傾斜計算器”，還可處理等傾斜攝影像對。

立體坐標量測儀

航空攝影測量中測量立體像對像點的相片平面坐標的儀器。由基座、相片盤、觀測系統和照明系統等構成。使用時，像對安置在左右兩相片盤上，定向操作後進行立體觀測，即可測量出像點在左相片上的平面坐標和視差，經簡單換算又可得出同名點在右相片上的平面坐標，用於計算像對相對定向元素，研究對象的變形觀測，套用最多的是為解析空中三角測量室內加密測圖控制點提供原始的觀測數據。有普通型和精密型兩類，普通型的測量精度一般為0.01mm，精密型的測量精度多為1～2μm。精密的立體坐標量測儀一般都可與坐標自動記錄裝置聯用。

雲立體觀測模式

在衛星上對雲進行立體觀測，相機可採用單星觀測模式和雙星聯合觀測模式，而單星觀測模式又可以進一步分為單星單相機畫幅式觀測模式、單星單相機三線陣探測器觀測模式、單星多相機觀測模式。

單星單相機畫幅式觀測模式

相機沿著衛星飛行的方向，在滿足測繪要求的重疊率的條件下，進行步進式畫幅成像，相機兩次曝光之間的時間為拍攝間隔，拍攝間隔決定了相鄰圖像的重疊率，測繪要求相鄰圖像的重疊率要達到60 %。在短的拍攝間隔內，相機對目標區域進行步進式拍攝，從而可獲取重疊影像，相重疊的圖像可構成立體像對，通過圖像預處理與特徵匹配，根據攝影測量學原理最終反演出雲頂高度和垂直結構信息。

單星單相機三線陣探測器觀測模式

三線陣探測器觀測目前主要套用於攝影測量，對地面等進行三維建模.將它用來探測雲頂高，方法較為簡單，並且減少了一些衛星參數帶來的誤差，所以用三線陣探測器觀測模式探測雲頂高是立體觀測法探測雲頂高中重要的一種方法。

該模式選取面陣器件中間的一行作為正視影像，邊緣的兩行作為前視影像以及後視影像，這樣可使三條線陣成像時具備相同的鏡頭參數與一組具備剛性幾何關係的內方位元素，同時大幅度的降低了系統的研製難度與整機重量，但是由於成像器件大小的限制，前視與後視光軸的夾角不會很大，限制了相機的基高比。

線性陣列在像平面上的位置、像元的間隔以及攝影機標定值己知，可以利用影像匹配的方法得到地麵點在3條航線影像上的同名像點及其坐標，最後通過共線方程式，按照攝影測量前方交會公式計算得到相應地麵點的坐標，從而可得到的高程信息。

單星多相機觀測模式

該模式通過單顆衛星互成一定夾角的兩台或三台相機分別在軌道不同位置獲取雲頂目標的影像，其成像原理與三線陣探測器觀測模式相同。其與單星單相機相比可以提高相機的基高比，但是技術複雜，工藝要求高，相機的數量要成倍的增加，需要的衛星資源也要成倍的增加。

雙星聯合觀測模式

該模式採用兩顆衛星對雲目標進行成像，獲取立體像對。由兩顆不同位置的氣象衛星同時掃描得到目標的立體觀測資料，由於視角的差異導致相同目標在不同衛星觀測資料中出現視差偏移，利用這種視差偏移以及飛行器的位置可以得到與目標物理特徵幾乎無關的幾何高度。Fujita利用立體觀測中相同目標物的幾何視角偏差計算雲頂高度，王洪慶、呂勝輝等利用衛星—真雲—投影雲共線的事實以及衛星—投影雲—真雲之間的幾何關係提出了一種新的雲頂高度計算方法。Hasler、Seize、 Fujita以及王洪慶等針對上述不同的雙星測高方法對測高誤差進行了具體分析。

由於雙星聯合觀測時間上的不同步（時間間隔可能較長），及不同衛星的各種參數的不同（觀測精度、解析度等的不統一），給雲的觀測帶來許多問題，具體實現較為困難。

地震立體觀測系統

地震立體觀測系統是指由衛星、陸地、海洋和井下觀測設備組成的綜合觀測系統，觀測手段包括地震、電磁、形變等多種學科的常規觀測手段，也包括近幾年開發的新型觀測設備。

以衛星為載體的空間對地觀測可以克服地面觀測站點覆蓋不均、環境影響等缺點，可以實時或準實時獲取大範圍、連續的地球物理場信息，有望成為突破地震預報瓶頸的重要途徑。

海洋探測對地震動力機理和孕震環境研究具有極其重要的意義。由於自然條件、海域歸屬權、軍事政治等因素，全球海基地震觀測方面都非常薄弱。儘管許多國家開發了海洋觀測設備，也建立了一些測點，但與海洋在地球物理研究中的位置相比還遠遠不夠，海洋地球物理探測以及海基觀測技術開發仍處理大力發展中。

陸基觀測是目前發展最成熟的一個環節。許多國家特別的已開發國家建立了功能很強的觀測網。經過幾個五年計畫的發展，我國建立了頗具規模的監測網路。基於現代信息技術、材料和加工技術，新型觀測原理開發新型探測設備和技術將是未來陸基觀測的主要發展內容。

井下觀測是躲開地面各種干擾源，提高觀測數據質量的有效途徑，也是得到地下溫度、應變等參量的直接手段。井下綜合觀測將利用一口井實現多種觀測手段的綜合觀測。從20世紀70年代開始，日本廣泛採用井下觀測技術，開展井下測震以及鑽孔應變、深井流體溫度、氣體、孔隙壓等綜合前兆觀測。此外深井觀測技術也是美國EARTHSCOPE計畫的重要組成部分。我國早在上世紀80年代已經開展以井下測震為主題的井下地震觀測。深井的綜合觀測、特定地區深井密集觀測等方面是井下觀測技術的發展方向。

我國的地震立體觀測系統建設

由於地震立體觀測系統的複雜性，建立一套完整的系統在技術、資金等方面都存在一定的困難。目前只能各個突破，時機成熟時組網，形成立體觀測系統。陸基觀測除了現有觀測網路外，新開發了精密可控人工震源系統、地震短臨跟蹤綜合觀測組網系統。具有動態組網觀測能力的地震短臨跟蹤觀測示範系統包括了流動壓力觀測儀、流動應力波觀測儀、跨斷層儀以及感應磁力儀，該系統為新特徵的地震觀測，感測器網路、虛擬台網等新的觀測模式的發展提供了重要技術途徑。以發射地震電磁衛星為標誌的我國空間對地觀測系統的建立已經進人了實質階段，預計在不久的將來將會實施發射。在國家科技支撐計畫課題的支持下，開發的井下綜合觀測包括多分量應變儀、傾斜儀、溫度儀、地磁儀和寬頻帶地震儀。該系統的建立為探測近震源地下介質的物性、應力等，對於研究區域構造動力環境變化具有重要意義。