北京特捷高科技有限公司总经理唐粮在“北京首届空间信息产业论坛”上的报告
各位来宾：下午好！
让我谈趋势，我想来想去，干脆还是谈技术和应用，趋势还是留给教授谈，咱们既然搞企业，就谈现实，根据我们和德国公司合作的情况，看看空间信息获取技术都有什么新进展，其实前面的报告已经展现了这些技术的应用，在这里我快速的给大家回顾一下。
从现代空间信息生产流程来说，主要是数据获取、数据的处理加工以及存储，一直到最后的可视化。我个人认为数据获取是整个空间信息生产流程中最关键的一个环节，因为其质量、精度决定了将来产品能服务于哪些用户，或者细节到哪一步，这是值得大家特别重视的一个地方。我汇报以下几方面内容：GPS航摄导航、GPS/IMU直接定位定向、数码航摄仪、机载激光雷达、车载激光雷达以及数码热红外仪等。
一、GPS航摄导航
我们可以通过在家里用软件对整个测区进行航摄设计，然后将设计好的数据直接输入GPS导航设备，便可实现实时航摄导航。举IGI公司的例子，IGIplan+CCNS4就是这样一个系统，直接用于航空摄影导航，是国际上最早做这件事情的，也是做的最成功的。IGIplan，利用现代所有软件可能的功夫，把软件做的非常方便易用，使大家可以在几分钟内完成一个大测区的设计任务，并直接可以跟Google Earth进行接口，可以把Google Earth数据导下来，最后编辑处理，然后用Google Earth显示出来。我举一个简单的例子，对于任何一个测区进行任意多边形的设计，标定之后就可以完全自动的进行航摄飞行设计，只需要把相应的参数、航飞精度要求给出，然后就可以自动的解决问题，包括重叠度方面的要求。在不考虑地面起伏的情况下，设计不一定能够满足所要求的航片重叠，利用Google Earth或者其他现有的数字地面模型数据，就可以进行非常准确的航摄设计了，这是飞行之后得到的结果，完全可以满足要求，好处很多。
二、GPS/IMU直接定位方向
下面谈谈GPS/IMU技术在定向方面的应用。什么是IMU？就是惯性测量装置，通过惯导方法进行姿态测定，道理非常简单，传感器有三个线性元素，X、Y、Z，以及三个空间旋角。通过GPS可进行准确的定位，即确定X、Y、Z；通过IMU便可以进行准确的姿态测定。AEROcontrol-IId就是这样一个系统。它可以跟很多传感器一块使用，包括胶片航摄仪，以及各种各样的数码相机等等。2002年第一次跟中国测绘科学研究院一起引进这项技术，试验结果很好，后来被国家测绘局认可，制订了相应的飞行规范。
三、数码航摄仪
数码相机发展的非常快，今天下午章总的报告中已经介绍了数码相机，尤其是DMC。很荣幸的是我本人是DMC的参与者，这个原理是我做的，希望以后还有机会把这类产品做的更好。随着数码相机的发展，我们1999年开始研究DMC，那时候CCD的发展得还没那么快，而且非常贵。现在已经变化了，比如这么一个相机（DigiCAM-H39）既便宜、幅面又非常合适，且速度非常快，相比于DMC来讲要便宜得多。以这种相机为单元也可以进行相应组合，比如四拼式，或者进行多角度拍摄等。以后不能只是单一的竖直摄影，最后的目标是要做三维城市等，经常要涉及到模型贴面，如果只是直着向下摄影，获取不到旁边的信息。因此，未来的发展肯定要走向多角度、多种类型传感器结合的方式，即全景全信息式。既然讲到数码相机，我们便可与胶片相机比较一下，它不光速度快，而且辐射分辨率极高。比如这张照片是用很好的航空胶片拍摄的相片，即便用5?扫描也有很多噪声，而数码影像则能很好地反映出物体的细节来。从这些照片中可以看出数码相机给我们提供了更多的信息，从左边这张照片中我们不光知道是铁路轨道，而且还可以用之进行质量检查，拓宽了其应用。
四、机载激光雷达
这个应用非常广，道理也非常简单，获取激光数据以后得到三维点云，由此得到DSM（数字地表模型），剃除地表信息便可得到DTM或DEM。这是LiteMapper系统，是非常有特色的激光扫描系统，扫描仪一般有三种形式：摆镜式、平推式和多面转镜式，这里采用的是最后一种，其重要特点是匀速，扫描点分布均匀。这套系统也是目前世界上唯一带有所谓全波形记录的机载系统。什么叫全波形记录呢？激光扫描一般原理是一个光束打下来一般只接收回一个信号，或者说四种接收回波模式：回波光强度，再就是第一个回波信号，或最后一个回波信号，或第一和最后回波信号交替接收等，一般激光扫描仪都如此。有什么缺点呢？很简单，比如说接收第一个回波，如果在空中有一个颗粒，，第一个回波就记了一个空中颗粒，没有地表了。最后一个回波情况也一样，比如在大城市里，到处都是玻璃楼，激光可以来回折射，一个光束打下来，不知道反了多少次的光回来了，结果是粗差。这样就不能保证信息的准确性。什么叫全波形呢？一个光束打下去，我们记录的不光是第一个回波，而且第二个、第三个，以至最后一个，即所有的回波全部记录下来。这样就首先保证了所有好信息都在里面，当然也包括误差，可以通过相应的手段去剔除。举一个很简单的例子，一般情况下树木反射情况是这样离散的点，而全波形则是这个样子的。实际意义非常简单，激光打下去以后回来的是所有信号的记录。树木是最好的例子，激光打下来以后不光能把树尖、树杆、树叶等的回波记录下来，还能记录其下面的树丛（灌木），甚至再下面的草以及地面的回波，这样就使得信息量非常丰富，有非常大的应用潜力。目前国际上很多大学都在进行这方面的研究，利用全波形挖掘信息潜力，提高应用水平。我讲两个小故事：一是：今年三月份德国飞了一个地方，都是森林，把树、树丛和草剥离掉后，发现地面上有许多坑，结果发现是二战时候的弹坑，大的是炸开的，小的是还未引爆的炮弹，而从外面根本看不见，全是一片树林。第二个故事是：在蒙古一片草原上，草下有一些古居住地遗址，从外面也没法发现，只有通过这种方式才很准确地找到了。该激光雷达的精度也非常高，这是我们在高速公路上测车辙的例子，检测精度能够达到1.3厘米。
五、车载激光雷达系统
道理非常简单，将机载放到车上，行进中对周边扫描即可。StreetMapper360就是一个例子。这里采用了360度高速旋转的激光扫描仪，每秒钟一个扫描仪可以达到20万个点，用两个甚至可达到40万个点。配有高速数码相机，每秒钟可以达到7.5幅2K?2K的数码影像，定位定向用的也是前面提到的GPS/IMU这套系统。目前已经对15个F1赛道进行了测量，用于车队的安全措施方案制定和模拟驾驶等，玩车的人都知道。作为应用，现在给大家看几个小短片。车载雷达非常方便，车速可以达到100多公里，100公里情况下，每平方米仍有360个点，密度极其高。激光点通过IMU、GPS定位、定向之后，不需要经过特殊加工就可以直接用来进行点云的三维显示。点云也可以和相应的彩色影像进行重叠，从而得到真实景观。精度非常高，我们在丹麦高速公路实测与全站仪和GPS静态站点比较的结果是，高程中误差可以达到10毫米。
六、数码热红外仪
这也是非常具有应用前景的，尤其对于环境的监测，对于我们来说非常有意义，我们感兴趣的是热度的分辨率，具体应用可以留给大家以后共同探讨。
我今天就汇报这些。谈到未来趋势，也许会是这样一辆“传感车”？谢谢大家！
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