综合孔径辐射计及干涉仪研究论文

试想，在陆地上，仅凭“气温为36℃”这一信息，你能判断是在武汉还是吐鲁番吗？没错，你还需要空气湿度和降水量等信息。

同样，在海洋中，仅凭“海温为28℃”这一信息，你也无法判断是在阿拉伯海还是孟加拉湾，虽然它们仅仅隔着一个印度次大陆、处于同一纬度、海温相差无几——因为你还需要 海洋盐度 的信息（图1）。

海洋盐度 与 海洋温度 、 海洋流场 一起，构成海洋动力学中最基本的三个要素。对海洋动力环境要素实现多尺度、多要素、大面积、实时和动态的立体式监测，是海洋防灾减灾、海洋权益维护、海洋环境保护、海域使用管理、海上执法监察、海洋灾害与突发事件应急观测、新型海洋要素观测等领域的迫切需求。其中，海洋盐度在 海洋中尺度现象 、 海洋温盐环流 、 海气相互作用 和 海洋淡水收支平衡 等过程中起着重要的作用，也是研究 全球气候变化 及 天气预报模式 的重要依据。鉴于采用 海洋浮标 、 船基 等传统手段进行几十年的观测后全球依然有25％的海域从未有过盐度观测数据，无法有效满足工程建设和业务应用需求，通过 天基遥感 对海洋盐度观测是唯一可行的大范围、连续观测海洋盐度的方法。

不同海区海水盐度之所以会有差异，主要的影响因素包括 蒸发、降水、洋流、径流、海域封闭程度 等。在南北方向，盐度主要受 蒸发降水 影响，自南北半球的副热带海区向两侧的高纬度、低纬度海区递减（图2）：①赤道附近海区地处赤道低压带，降水大于蒸发，因此盐度较低；②副热带海区地处副热带高压带，蒸发大于降度水，因此盐度较高；③自副热带向高纬度海区，温度逐渐降低，蒸发逐渐减少，盐度也逐渐降低。

在东西方向，盐度一般受 洋流 影响，暖流流经海区，盐度较高，寒流经过海区，盐度较低，大洋中部盐度居中；比如，北太平洋中低纬度海区，大洋西岸为日本暖流，盐度较高，大洋东岸为加利道福尼亚寒流，盐度较低。盐度还受 径流 淡水汇入影响，各大河流入海口处，盐度都较低，如亚马孙河、刚果河、长江、密西西比河等。

全球海洋平均盐度约34.7PSU；世界盐度最高的海区是红海，一是因为当地地权处副热带海区，二是因为当地周围几乎没有淡水汇入；世界盐度最低的海区是波罗的海，一是因为当地地处高纬海区，二是因为当地周围有大量淡水汇入。

国外海洋盐度卫星计划

欧空局ESA的土壤湿度和海洋盐度卫星（SMOS，Soil Moisture and Ocean Salinity）和NASA的宝瓶座盐度卫星（Aquarius/SAC-D）于2009年和2011年相继发射，使得海表盐度成为最后实现太空遥感监测的海面关键要素。两颗卫星参数如表1所示。

SMOS卫星（图3）装载了L频段二维综合孔径微波辐射计，采用Y型二维稀疏天线阵，由3个支臂组成，单臂的长度约为4.5m，整个系统含69个接收单元及约5000个数字相关单元，是目前复杂程度最高的综合孔径辐射计系统。

Aquarius卫星（图4）采用L频段主被动结合的工作体制，散射计和辐射计共用3个馈源的推扫式偏置抛物面天线交替观测同一海面区域。

SMOS卫星和Aquarius卫星采用2种不同的观测体制，在技术上都取得了巨大进步。SMOS卫星的成就包括：首次在轨验证了综合孔径技术在海洋盐度测量中的应用能力；采用二维综合孔径探测体制，对目标进行多入射角探测，显著地提高了盐度测量精度和射频干扰的检测能力。Aquarius卫星的成就包括：实现了高稳定度、高灵敏度的辐射计测量技术；增加散射计测量海面粗糙度，明显提高了盐度测量精度。综合卫星数据的应用情况，SMOS卫星和Aquarius卫星存在的问题可归纳为：两颗卫星都未采用校正L频段亮度温度的同步测量手段；两颗卫星都未能解决L频段射频干扰问题，导致部分测量数据精度受到影响；SMOS卫星的有效载荷接收机稳定度不高，且没有对天线采用温控技术，导致观测亮温误差较大；Aquarius卫星采用实孔径体制，其空间分辨率低，观测幅宽小。ESA针对SMOS卫星在轨出现的问题，在后续发展规划中提出全新的六边形阵列形式的综合孔径微波辐射计，可提升L频段综合孔径微波辐射计的地面分辨率、测量灵敏度及射频干扰抑制能力，同时增加海面粗糙度的测量手段，可提高SMOS后续卫星的观测能力。

海洋盐度卫星资料处理

以SMOS和Aquarius为例，海洋盐度卫星资料的一般处理流程如下。

在Level-1阶段，通过对海面微波观测进行辐射订正得到观测亮温（Tb，单位: K）。SMOS利用干涉技术，对众多小天线的信号进行合成实现高分辨率；以不同入射角和偏振方式对视域（FOV）中同一点进行连续观测，不同点的空间分辨率和辐射精度有所不同。Aquarius的3个微波辐射计则以垂直和水平偏振方式、28.7°/37.8°/45.6°的入射角测量亮温。由于亮温对盐度的敏感度低且依赖于海温 （20 °C 时约为0.5 K•PSU−1，而5 °C时约为0.3 K•PSU−1），辐射敏感度误差是L1阶段的主要误差。其它误差源包括：法拉第旋转，月球、行星、银河噪音，日光影响，大气影响，亮温系统偏差等。

在Level-2阶段，观测亮温被转换为海表盐度。“Klein & Swift”介电常数函数中，亮温与海水的电介质属性有关，而后者在微波波段（即L波段，1.413 GHz）与盐度有关，因此亮温可表示为海表盐度的函数：Tb=Tb（SSS）。利用回归方法可使观测亮温和正演模型Tb（SSS）得到的模式亮温之差达到最小。正演模型的描述量包括入射角和方位角等已知参数，海表盐度、海表温度、风等目标变量，以及特定粗糙度模型所需的其它变量；背景海表温度、风速、风向等辅助数据则作为初猜值和物理约束。这一级的误差包括正演模型误差和辅助数据误差，其中最大误差源来自风浪引起的海表粗糙度效应。对于SMOS，风速风向等粗糙度描述量来自欧洲中尺度天气预报中心（ECMWF）或者美国国家环境预报中心（NCEP）；对于Aquarius，除了NCEP的风速风向数据外，另一载荷即L波段（1.26 GHz）雷达散射计可同时测量海面后向散射以改进粗糙度订正效果。两颗卫星不同的海表盐度分析产品所用粗糙度模型不同。

在Level-3阶段（图5），大量含噪的L2数据融合生成格点产品。由于观测亮温（误差约1 K）得到的盐度反演值不准确 （误差约1 PSU），而轨道级观测的时空密度很高，因此可对大量轨道级数据进行格点化处理。主要过程包括：选择所用的观测资料；选择分析产品的空间格点和时间间隔；选择投影方法和分析参数进行偏差订正；在有些情况下，需要进行适当的滤波以抑制高频能量，包括信号和噪音。

在Level-4级，遥感盐度和现场观测等其它类型数据或温度等其它要素数据进行融合。

我国海洋动力环境卫星发展现状

根据我国面向海洋强国战略在海洋资源开发、海洋环境保护、海域使用管理、极地大洋管理和海洋权益维护等方面的重大需求，我国逐渐形成海洋水色、海洋动力和海洋监视监测3个卫星系列。20世纪末，我国国防科工局支持了发展我国海洋动力环境卫星的设想，并在此后由中国航天 科技 集团公司于2011年完成了我国首颗海洋动力环境卫星海洋二号A的研制发射，实时获得全球海洋表面风场，得到全球海洋上的风矢量场和表面风应力数据，为海洋环境预报提供准确的初场和表面驱动力；获取全球海洋地形数据，提供海面动力拓扑基本环境参量；掌握全球海面温度场和极地冰盖的变异，提高我国对全球变化预测和长期气候预报的准确性。海洋动力环境卫星的发射，提升了我国海洋动力卫星的载荷研究和数据应用水平，也为我国海洋动力环境监测提供了坚实的理论基础和扎实的工程经验。装载C频段SAR载荷的高分三号卫星于2016年8月成功发射，可以用于海洋动力环境的测量。2019年6月，海洋二号B卫星正式在轨交付自然资源部使用。9月，中法两国合作研制的首颗海洋微波遥感卫星中法海洋卫星在轨测试通过评审，它是世界首颗具备全球全天候、全天时大范围同步获取海洋风浪信息的卫星。海洋二号B卫星、中法海洋卫星将与后续的海洋二号C和海洋二号D卫星组网形成全天候、全天时、高频次全球大中尺度海洋动力环境卫星监测体系。海洋二号C卫星已完成全部研制，计划于2021年发射。海洋二号D卫星和2颗海洋三号（1米C-SAR）业务卫星（海陆兼顾）工程研制进展顺利。海洋科研卫星方面，新一代海洋动力卫星、高轨海洋与海岸带环境监测卫星正开展型号立项前的准备。现阶段，除探测海洋盐度外，我国海洋动力环境卫星具备了观测所有动力环境要素的能力，并已经与中国海监飞机、船舶、浮标和岸站一起，构成对我国海域的立体监测体系并投入业务运行。正在实施着对我国管辖海域的有效监测，必将对综合管理国家海域、保护海洋环境、维护国家海洋权益、发展海洋经济、增强国家海防实力发挥重要作用，并取得巨大效益。虽然目前我国规划了业务星和科研星，具备形成稳定运行的业务系统，可以基本满足各行各业对海洋的应用需求，但与国际同类卫星的发展相比还存在较大差距，主要表现在性能指标尚有差距、观测手段还需完善和天地一体化应用发展缓慢。

2019年，我国海洋盐度探测卫星已获立项批复。长久以来，由于缺少实时的盐度观测数据，我国在海洋环境预报、海洋生态预报、短期气候预报、全球水循环和极端天气预报等领域的精度不高，对此各行各业已经迫切提出了盐度数据精度的指标需求，如表2所示。为了适应海洋大国的发展战略，适应空间信息建设和国民经济的发展需求，我国海洋动力观测卫星系列需要加速发展高精度观测海洋盐度的卫星，作为海洋二号系列卫星的组成，填补海洋动力环境参数获取能力的空缺，完善观测要素，提高测量精度，实现海洋动力环境全要素的综合探测，更好地为海洋环境预报、中尺度海洋环境信息的提取等应用服务。

我国海洋盐度卫星发展建议

一是坚持自主的海洋盐度观测体系。海洋观测需要长期、动态、连续、实时和大面积定量监测，独立自主地发展我国自己的海洋盐度卫星对于海洋监测与调查的现代化、国民经济、国防建设，都具有十分重要的意义。特别对于我国作为管辖约300万平方千米海域面积的海洋大国，拥有自己的海洋盐度卫星显得尤为重要，可以避免受制于人，以满足平战结合、寓军于民的需求。二是充分利用国内外的人才资源。我国作为航天大国必须拥有一批掌握海洋盐度卫星研制和应用的技术队伍，带动空间技术和基础学科的发展；与此同时．海洋盐度卫星的研制和应用存在许多与国外合作的途径，可以缩短研制周期、提高卫星技术和应用水平。三是综合开发利用国外已有的观测数据。在我国尚未形成以本国盐度卫星系列为应用主体之前，充分利用国外同类型卫星数据，促进我国卫星海洋应用技术的发展。一方面，为国家和地方海洋部门提供海洋环境与资源遥感信息，为海洋环境预报、海洋和海岸带管理、开发利用的决策服务；另一方面，为我国今后发射高性能盐度卫星奠定应用技术基础。

海洋环境预报

海洋盐度是影响海洋动力环境和海气相互作用驱动全球三维海洋环流模式的一个关键因子。盐度对海洋中的热力、动力过程的影响非常显著，是大洋热盐环流的驱动因素之一。盐度变化决定海洋密度或浮力，控制海洋底层水的生成，影响热盐环流。海洋盐度卫星观测数据不仅能为海洋环境数据同化提供可靠的盐度观测数据，还能丰富近海海洋环境预报产品种类，为近海海洋养殖、海洋资源开发利用等提供保障产品。海洋盐度观测数据能明显提高海洋环境预报能力和准确率，为近海海洋活动提供准确海洋环境预报。

短期气候预报

海洋盐度是影响障碍层、深层水团、温盐环流等海洋物理过程的重要因素，海洋盐度在空间上的分布是模拟海洋垂直剖面结构、海洋热贮存的重要数据源。海洋盐度的季节和年际变化还与厄尔尼诺等海气相互作用现象息息相关（图6），是认识和预测短期气候变化的主要数据来源。

水资源监测预报

海洋蒸发与降水对海洋盐度的影响最显著。全球86％的蒸发来自海洋，78％的降水最终汇集到海洋，蒸发或降水导致海洋盐度的上升或下降。海洋表面盐度的空间分布与海表蒸发降水差的空间分布一致，因此，海洋盐度是全球降水量、洪涝和干旱现象的重要指示器。

极地海冰监测

海冰对海上运输和海洋资源开发的影响极其重要，海冰的总面积和厚度是非常重要的参数，影响海洋大气的相互作用，反映了极地冰盖冰架和临海海域的动态变化，是研究海洋和大气相互耦合关系中的重点因素。海洋盐度观测获取海冰厚度、面积、空间分布及冰龄等数据，为极地气候预报和临海区域气象预报提供不可或缺的数据源。

海洋生态预报

海洋生态系统变化的随机性是由天气过程及气候变化、大气及陆源物质输运、流场改变等外在环境随机性及生态动力学的随机性等内在随机性共同作用决定的，需要输入大量的基础数据。海洋盐度卫星观测数据输入到生态模型中，可明显提高模拟的精度和预报的准确性，为近海海域生态环境保护、资源利用及监测评估等提供决策依据。

极端天气预报

近年来全球气候变化的加剧对天气预报的准确性提出了更高的要求。海洋盐度的变化直接影响海洋等温层间的混合及热量传输，且对提高长期气候预报精度和模式优化至关重要，因此准确、全面、连续的全球海洋盐度观测数据正是气候预报准确性的重要保证。利用海洋盐度卫星数据进行四维同化，可以监测大尺度海洋盐度现象，特别是追踪交汇海域的海洋盐度的年际变化对极端条件下天气预报意义重大。

海洋盐度是海洋动力中最基本的要素之一，发展盐度观测卫星是获取海洋动力环境数据的重要手段，在海洋观测和数据预报中发挥着巨大的作用。我国初步形成了对全球海域内海洋动力业务化运行能力，根据我国实际需求和技术基础，迫切需要研制完成一颗具备业务化运行能力的海洋盐度卫星，实现对海洋长期、稳定的海洋盐度观测，与海洋二号系列、高分三号系列卫星一起，构建我国完整而又具特色的全球海洋观测体系。同时升级现有在轨载荷观测能力，研制新型遥感载荷，加强天地一体化研究，提升遥感定量化应用能力，完善海洋要素观测手段，提升海洋动力环境卫星观测能力。

[1]张庆君，殷小军，蒋昱：发展海洋盐度卫星完善我国海洋动力卫星观测体系[J]. 航天器工程，2017，26（1）：1-5

[2]唐治华．国外海洋盐度与土壤湿度探测卫星的发展[J]．航天器工程，2013，22（3）：83—89

[3]陈建，张韧，王辉赞，安玉柱，马强，杨代恒. SMOS卫星遥感海表盐度资料处理应用研究进展. 海洋科学进展[J]，2013，31（2）: 295–304

我对测绘学的认识学院：测绘学院 专业：测绘工程 班级：10级4班 姓名： 学号：作为武汉大学测绘学院测绘工程专业的一名大一新生，我很有幸上了由几位著名的两院院士及教授主讲的《测绘学概论》，在这个课堂上，我不仅见到了在我国乃至世界都非常著名的院士、教授、专家，还在他们独道精辟的讲解下认识了测绘学这门学科，了解学习了很多关于测绘学的知识及其发展前景。作为专业的基础，我从课堂、图书、网络等各个方面积极的了解测绘学，拓宽了我的知识面，使我认识到测绘不是他们所说的“冷门专业”“辛苦专业”，获益匪浅，使我加深了对测绘的兴趣。下面我将从几个方面讲述我对测绘学的认识及感想。测绘学古老而现代，绘学现在正在向一门刚兴起的学科—地球空间科学发展。测绘学是一门古老的学科，有着悠久的历史。测绘学的发展在世界上古史时代，就有利用测绘学智丽尼罗河泛滥后农田边界整理的传说。公元前7世纪，管仲在其所著《管子》一书中已收集了早期的地图27幅。公元前5世界至3世纪，我国已有利用磁石制成最早的指南工具“司南”的记载。公元前130年，西汉初期便有了《地形图》和《驻军图》，为目前所发现我国最早的地图。随着人类社会的进步和科学技术的不断发展，测绘学科的理论、技术、方法及其学科内涵也随之发生了很大的变化。尤其是在当代，由于空间技术、计算机技术、通信技术和地理信息技术的发展，测绘学的理论基础、工程技术体系、研究领域和科学目标与传统意义上的测绘学有了很大的不同。测绘学日益发展成为国内外正在兴起的一门新型学科——地球空间信息学(Geo-Spatial Information Science，简称Geomatics)测绘学的主要研究对象是地球（当然再未来将发展到外太空，研究其他的星球）。人类对地球形状认识的逐步深化，要求精确测定地球的形状和大小，从而促进了测绘学发展。因此，测绘学可以说是地球科学的一个分支。测绘学的研究成果是以地图为代表的信息产品，地图的演变及其制作过程、方法是测绘学进步的一个主要标志。测绘学获取观测数据的工具是测量仪器，测量学的发展很大程度上取决于测绘方法和测绘仪器的创造和改革。测绘仪器的发展经历了早期的游标经纬仪到小平板、大平板仪、水准仪、航空摄影机、摆仪、重力仪、全站仪，测量机器人，数字绘图机。成果也原来的手绘地图到数字地图，由原来的二维地图到现在的三维地图，四维地图，最近由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室研制的“天地图”这一伟大成果就是一个很好的代表。测绘学的科学地位和作用意义重大。在科学研究中的作用：测绘学在探索地球奥秘和规律、深入认识和研究地球的各种问题中发挥着重要的作用。现在的测量技术可以提供几乎任意时区域分辨率系列，具有检测瞬时地理事件如地壳运动，重力场的时空变化，地球的潮汐和自转等问题，这些观测成果可以用于地球内部物质的研究，尤其在解决地球物理方面可以起到辅助作用。测绘许饿在国民经济上的作用是广泛。丰富的地理信息是国民经济和社会信息化的重要基础，为构建“数字城市”“数字中国”提供了重要的资源。在现代化战争的今天，测绘学在武器的定位、发射、精确制导等方面发挥着不可代替的作用。另外在防灾减灾方面，测绘做出了不可磨灭的作用，2008年汶川特大地震中，测量所的的地图在救灾中起指导作用，减少了灾难等带来的重大损失。在以后的发展中，测绘在防灾、减灾上仍然将发挥它的作用，民政局非常重视测绘的作用。测绘学的分类。随着测绘科技的发展和时间的推移，在发展过程中形成大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、海洋测绘和地图制图学等分支学科。大地测量学研究和测定地球的形状、大小和地球重力场，以及地面点的几何位置的理论和方法。普通测量学 研究地球表面局部区域内控制测量和地形图测绘的理论和方法。局部区域是指在该区域内进行测绘时，可以不顾及地球曲率，把它当作平面处理，而不影响测图精度。摄影测量学 研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息，经过加工处理和分析，以确定被测物体的形状、大小和位置，并判断其性质的理论和方法。测绘大面积的地表形态，主要用航空摄影测量。工程测量学 研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法。为工程建设提供精确的测量数据和大比例尺地图，保障工程选址合理，按设计施工和进行有效管理。海洋测绘 研究对海洋水体和海底进行测量与制图的理论和技术。为舰船航行安全、海洋工程建设提供保障。地图制图学 研究地图及其编制的理论和方法。下面我将就这几个分支按我理解简单叙述。大地测量学大地测量学是测绘学的一个分支。研究和测定地球形状、大小和地球重力场，以及测定地面点几何位置的学科。大地测量学中测定地球的大小，是指测定地球椭球的大小;研究地球形状,是指研究大地水准面的形状；测定地面点的几何位置，是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上，用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置，用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。大地测量工作为大规模测制地形图提供地面的水平位置控制网和高程控制网，为用重力勘探地下矿藏提供重力控制点，同时也为发射人造地球卫星、导弹和各种航天器提供地面站的精确坐标和地球重力场资料。大地测量学的基本任务是1、研究全球，建立与时相依的地球参考坐标框架，研究地球形状及其外部重力场的理论与方法，研究描述极移固体潮及地壳运动等地球动力学问题，研究高精度定位理论与方法。2、 确定地球形状及其外部重力场及其随时间的变化，建立统一的大地测量坐标系，研究地壳形变（包括地壳垂直升降及水平位移），测定极移以及海洋水面地形及其变化等。研究月球及太阳系行星的形状及其重力场。3、建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网和精密水准网以及海洋大地控制网，以满足国民经济和国防建设的需要。4、研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。5、研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算。6、研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。几何大地测量学。19世纪起，许多国家都开展了全国天文大地测量工作，其目的并不仅是为求定地球椭球的大小，更主要的是为测制全国地形图的工作提供大量地面点的精确几何位置。为达此目的，需要解决一系列理论和技术问题，这就推动了几何大地测量学的发展。首先,为了检校天文大地测量的大量观测数据,消除其间的矛盾，并由此求出最可靠的结果和评定观测精度，法国的勒让德(A.M.Legendre)于1806年首次发表了最小二乘法的理论。事实上，德国数学家和大地测量学家C.F.高斯早在1794年已经应用了这一理论推算小行星的轨道。此后他又用最小二乘法处理天文大地测量结果，把它发展到了相当完善的程度，产生了测量平差法，至今仍广泛应用于大地测量。其次，三角形的解算和大地坐标的推算都要在椭球面上进行。高斯于1828年在其著作《曲面通论》中，提出了椭球面三角形的解法。关于大地坐标的推算，许多学者提出了多种公式。高斯还于1822年发表了椭球面投影到平面上的正形投影法，这是大地坐标换算成平面坐标的最佳方法，至今仍在广泛应用。另外，为了利用天文大地测量成果推算地球椭球长半轴和扁率，德国的F.R.赫尔默特提出了在天文大地网中所有天文点的垂线偏差平方和为最小的条件下，解算与测区大地水准面最佳拟合的椭球参数及其在地球体中的定位的方法。以后这一方法被人称为面积法。物理大地测量学。法国的勒让德(A.M.Legendre)于1806年首次发表了最小二乘法的理论。事实上，德国数学家和大地测量学家C.F.高斯早在1794年已经应用了这一理论推算小行星的轨道。此后他又用最小二乘法处理天文大地测量结果，把它发展到了相当完善的程度，产生了测量平差法，至今仍广泛应用于大地测量。其次，三角形的解算和大地坐标的推算都要在椭球面上进行。关于大地坐标的推算，许多学者提出了多种公式。高斯还于1822年发表了椭球面投影到平面上的正形投影法，这是大地坐标换算成平面坐标的最佳方法，至今仍在广泛应用。另外，为了利用天文大地测量成果推算地球椭球长半轴和扁率，德国的F.R.赫尔默特提出了在天文大地网中所有天文点的垂线偏差平方和为最小的条件下，解算与测区大地水准面最佳拟合的椭球参数及其在地球体中的定位的方法。以后这一方法被人称为面积法。卫星大地测量学。到了20世纪中叶，几何大地测量学和物理大地测量学都已发展到了相当完善的程度。但是,由于天文大地测量工作只能在陆地上实施,无法跨越海洋；重力测量在海洋、高山和荒漠地区也仅有少量资料，因此地球形状和地球重力场的测定都未得到满意的结果。直到1957年第一颗人造地球卫星发射成功之后，产生了卫星大地测量学，才使大地测量学发展到一个崭新的阶段。摄影测量学摄影测量学研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息，经过加工处理和分析，以确定被测物体的形状、大小和位置，并判断其性质的理论和方法。测绘大面积的地表形态，主要用航空摄影测量摄影测量学。根据地面获取影像时，摄影机安放的位置不同，摄影测量学可以分为航空摄影测量学、航天摄影测量与地面摄影测量。航空摄影测量：将摄影机安放在飞机上，对地面进行摄影，这是摄影最常用的方法。航空摄影测量所用的是一种专门的大幅面的摄影机又称航空摄影机。航天摄影测量学：随着航天、卫星、遥感技术的发展而发展的摄影测量技术，将摄影机安装在卫星上。近几年来，高分辨率卫星摄影的成功应用，已经成为国家基本地图测图、城市、土地规划的重要资源。近地摄影测量是将摄影机安装在地面上进行的摄影测量。摄影测量学的一些基本原理包括影象与物体的基本关系、影象与地图的关系、摄影机的内方位元素、外方位元素、共线方程、立体观测方法等。在影像上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体本身，因而很少受气候、地理等条件的限制；所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富、形象直观，人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息；可以拍摄动态物体的瞬间影像，完成常规方法难以实现的测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快、效率高；产品形式多样，可以生产纸质地形图、数字线划图、数字高程模型、数字正摄影像等。摄影测量学的研究方向。1、数字摄影测量：以航空影像和卫星米级高分辨率影像为数据源，扩展计算机立体相关理论与算法，发展立体几何模型确定和精化的新方法，以及研究困难地区数字立体测图的新技术；研究近景（地面）摄影测量中的数字相机的快速检校新算法，数字影像精确匹配问题，以及在工业生产过程自动监测和土木工程建筑物（如桥梁和隧道）形变监测中的问题。2.遥感技术及应用以多光谱、多分辨率和多时相卫星影像为数据源，研究地表变迁及地质调查的遥感新方法；研究地球资源（如土地利用）变化检测的有效方法，发展半自动或全自动化的遥感监测手段；开发监测城市环境污染和自然灾害（如洪水与森林、农作物病虫害）的实用遥感系统，等等。基于合成孔径雷达图像，开展干涉雷达（InSAR）等技术的地表三维重建、大范围精密地表形变（包括滑坡、城市沉降和地壳形变）探测和气象变化监测的研究。3.3S技术及应用研究车载CCD序列影像测图的方法和算法，为线性工程勘测和调查提供快速而有效的地面遥感测量手段；研究包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）在内的3S技术集成的模式和方法，为我国西部大开发的铁路、公路建设探索全新的勘测设计手段。地图制图学地图制图学是研究地图及其编制和应用的一门学科。它研究用地图图形反映自然界和人类社会各种现象的空间分布，相互联系及其动态变化，具有区域性学科和技术性学科的两重性，亦称地图学。 地图制图学的理论与技术。地图编制研究制作地图的理论和技术。主要包括：制图资料的选择、分析和评价,制图区域的地理研究,图幅范围和比例尺的确定，地图投影的选择和计算，地图内容各要素的表示法，地图制图综合的原则和实施方法，制作地图的工艺和程序，以及拟定地图编辑大纲等。地图整饰研究地图的表现形式。包括地图符号和色彩设计，地貌立体表示，出版原图绘制以及地图集装帧设计等。地图制印研究地图复制的理论和技术。包括地图复照、翻版、分涂、制版、打样、印刷、装帧等工艺技术。此外，地图应用也已成为地图制图学的一个组成部分。它主要研究地图分析、地图评价、地图阅读、地图量算和图上作。 地图制图学的发展趋势随着现代科学技术的发展，地图制图学也进入了新的发展阶段，其主要特点和趋势为：①地图制图学作为区域性学科，其重点已由普通地图制图转移到专题地图制图，并向综合制图、实用制图和系统制图的方向发展。②地图制图学作为技术性学科，正在向机助制图方向发展，有可能逐步代替延续几千年的手工编图的作业方法。③随着地图制图学同各学科间的相互渗透，产生了一些新的概念和理论。例如，以地图图形显示、传递、转换、存储、处理和利用空间信息为内容的地图信息论和地图传输论；研究经过地图图形模式化建立地图数学模型和数字模型的地图模式论；研究用图者对地图图形和色彩的感受过程和效果的地图感受论；研究和建立地图语言的地图符号学，等等。工程测量学工程测量学是研究工程建设和自然资源开发中各个阶段进行的控制和地形测绘、施工放样、变形监测的理论和技术的学科。测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。工程测量学的理论平差理论。最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响；病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计(或称抗差估计)；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。海洋测绘海洋测绘是以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制工作。主要包括海道测量、海洋大地测量、海底地形测量、海洋专题测量，以及航海图、海底地形图、各种海洋专题图和海洋图集等的编制。海洋测绘的基本理论与方法。测量方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。因海洋水体存在，须用海洋调查船和专门的测量仪器进行快速的连续观测，一船多用，综合考察。基本测量方式包括：①路线测量。即剖面测量。了解海区的地质构造和地球物理场基本特征。②面积测量。按任务定的成图比例尺，布置一定距离的测线网。比例尺越大，测网密度愈密。在海洋调查中，广泛采用无线电定位系统和卫星导航定位系统。海洋测量的基本理论、技术方法和测量仪器设备等，同陆地测量相比，有它自己的许多特点。主要是测量内容综合性强，需多种仪器配合施测，同时完成多种观测项目；测区条件比较复杂，海面受潮汐、气象等影响起伏不定;大多为动态作业,测者不能用肉眼通视水域底部，精确测量难度较大。一般均采用无线电导航系统、电磁波测距仪器、水声定位系统、卫星组合导航系统、惯性导航组合系统，以及天文方法等进行控制点的测定和测点的定位；采用水声仪器、激光仪器，以及水下摄影测量方法等进行水深测量和海底地形测量；采用卫星技术、航空测量以及海洋重力测量和磁力测量等进行海洋地球物理测量。现代测绘中的新技术随着电子信息技术、通信技术、网络技术等的飞速发展，测绘学也迎来发展的机遇与挑战。测量理论，测量方法，测量仪器的改进推动了测绘学科的发展，现在的测绘不但测量精度大大提高，测量时间大大的减少，劳动强度降低，测绘工作者也不再是人民眼中“农民工”。这些新技术包括：1、卫星导航定位技术。以美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，中国的北斗以及在建的欧盟的GALILES为代表的的定位系统为测绘工作带来极大的方便，而且提高了精度。2、RS（遥感），他是一种不通过接触物体本身，用传感器采集目标的电磁波信息，经过处理、分析后识别目标物的现代科学技术。我们武汉大学在遥感方面实力强大，遥居亚洲第一。3、数字地图制图技术。4、GIS（地理信息系统）GIS地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。5、3S集成技术。即GPS、GIS与RS技术的集成，是当前国内外发展的趋势。在3S技术的集成中，GPS主要用于实时快速的提供物体的空间位置；RS用于实时快速的提供大面积的地表物质及其环境的几何与物理信息，以及他们的各种变化；GIS则是对多种来源时空数据的综合处理分析和应用的平台。6、虚拟现实摸型技术，他是由计算机构成的高级人机交换系统。测绘学博大精深，我们对它的了解还很肤浅，但我相信在我们回在今后的学习工作中对它有更深的了解，并且，在不久的将来我们必将献身测绘事业，献身祖国的建设事业，成为一个21世纪合格的测绘工作者和祖国的建设的接班人！

干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测试的一门技术。现代干涉测量技术采用激光作光源并且综合了光学和电子学的最新成就,具有量程大、分辨率高、抗干扰能力强、测量精度高等特点,另外随着科学技术的迅速发展,现代工业对测量要求越来越高,其他方法已难以胜任,因此在现代工业中应用非常广泛。 目前已经有几家致力于干涉仪产品的生产和研制的著名厂家,美国Zygo公司就是其中之一。本实验室的Zygo数字波面干涉仪是85年从Zygo公司购进的,属Fiseau型等厚干涉仪,可用于进行各种形状及各种复杂程度的实时干涉图形和干涉图片的快速测量。其关键部件包括MARK III干涉仪,干涉条纹处理器和一个控制终端,并备有许多附件,来满足不同测量需要。但因配套软件缺乏、采集系统性能和处理功能落后,已无法满足现在测量需要。本论文的主要目的是以此Zygo干涉仪为依托,设计以干涉条纹图像为对象的图像采集系统和图像处理软件,构建一套现代干涉测量系统,以满足当前测量需要。本论文完成以下几项工作: 1)针对干涉图像,设计以CMOS图像采集芯片为核心的高性能图像采集系统,包括系统硬件和控制软件 分给我