人类空间探测勾当的范畴并不局限于地球。颠末数十年的摸索，人类开展的空间探测勾当已根基笼盖了月球、、小和彗星等太阳系各类型，以奥妙的新认知、新发觉。深空探测是扩展人类学问广度和深度的前沿标的目的和必然路子。我国目前已成功实施探月工程一、二、三期[6]，实现了嫦娥月球探测“绕、落、回”三步走方针，以及初次火星探测使命天问一号[7]等严沉深空使命，制定了针对近地小2016HO3采样前往及从带彗星133P的探测使命(估计2025年前后发射，整个打算跨越10年)[8]。
遥感测图是深空探测中的根本性工做，深空探测使命几乎都搭载了相机等传感器来获取地外概况的描摹消息，制做全球多标准或局部高分辩率的数字高程模子等，以支撑地外探测使命科学方针制定、地质构制及其演化科学阐发、平安着陆区拔取等工程使命和科学研究[6, 9]。测图精度对其使用结果和工程使命成功开展具相关键性影响，而深空探测中姿势轨道丈量精度低、贫乏高精度节制，受复杂地形和光照等要素影响严沉，使得地外遥感测图相对地球遥感测绘具有更大挑和[10]。
称谢：感激国度航天局探月取航天工程核心、中国航天科技集团、中国科学院等单元的合做。参取本文工做的还有同济大学航天测绘遥感取深空探测研究团队的其他，正在此一并暗示感激。
月球和火星等地外遥感测图起首需要建立全球节制网，为遥感测图供给节制基准。月球和火星全球节制网建立次要通过对轨道器遥感不雅测数据进行全球全体平差，解算外方位元素改负数及毗连点物方坐标，将计较出的毗连点切确三维坐标做为全球节制网的节制点[10]。目前国际通用的全月节制网为ULCN2005同一月面节制网[45]，程度精度为百米至千米级，高程精度为百米级。美国和苏联月球探测使命正在月球安放的5个激光反射器，通过持久地基不雅测其精度达厘米级，可做为月球绝对节制，但数量和分布很无限[46]。美国地质查询拜访局通过对海盗号和海员9号影像进行平差，制做了目前国际通用的火星数字影像节制网(MDIM 2.1)，精度约为280 m[47]。总体来看，月球和火星现有全球节制网精度较低，已不克不及满脚后续新型轨道器高精度遥感数据制图需求，亟须分析操纵最新多使命轨道器高分辩率高精度遥感不雅测数据改良和提高全球节制网精度。
此外，正在已知卫星DEM或局部地形等外部参考消息的环境下，也能够影像婚配定位的体例将巡视器获取的影像取轨道器、下降器、飞翔器等获取的空中影像进行婚配，从而确定巡视器正在地图中的。JPL于1997年提出了分析操纵轨道器、着陆器、巡视器等多源影像数据协同生成DEM以实现地图建立和定位的概念[106]。文献[107]操纵火星巡视器影像获取的DEM等实现了取轨道器HiRISE影像的高精度婚配，定位精度可优于卫星影像一个像素。正在美国Mars 2020使命中，除了常规的地面巡视器外，NASA还将一架名为机智号的无人机送往了火星[108-109]。据此，文献[108]提出了一种空位影像婚配算法对巡视器正在无人机生成的局部地图中的进行估量。针对操纵无人机探测具有大气前提的地外这一新路子，笔者团队提出了一种轨道器-无人机-巡视器影像协同的多分辩率影像婚配绝对定位框架，可以或许无效地实现轨道器全局坐标系下的巡视器绝对定位。正在同济大学月球取深空探测细密测绘分析尝试场开展了巡视器定位仿实试验，试验成果验证了本文的可行性，可以或许为后续我国开展雷同工程使命供给参考。
正在环抱遥感测图方面，连系大数据、云计较、深度进修等新手艺，对影像、激光等海量轨道器遥感数据的从动化处置和融合测图是亟须冲破的环节手艺。月球取火星等地外已有全球节制网精度不高，需要操纵最新获取的遥感数据进行全球构网平差提高全球节制网精度，这对于将来深空载人探测和科研坐扶植尤为主要。此外，我国探月工程四期环绕月球南极开展，亟须研究南极多暗影复杂下的精细三维测图方式，为我国月球南极探测供给精准空间消息支持。
自从着陆必需获得探测器着陆过程中正在惯性系下的绝对、速度和姿势消息。月球探测使命中，美国的Apollo探测器采用了惯性丈量单位(IMU)、雷达高度计和多普勒速度传感器的组合体例[67]。苏联的Lunar探测器也采用陀螺、加快度计、多普勒测速仪和测高仪的组合体例[68]。我国的嫦娥系列探测器等采用告终合IMU、激光测距仪和微波测距测速传感器的体例[69]。火星探测使命中，美国海盗号、凤凰号及猎奇号等着陆探测器均搭载有雷达高度计确定高度和多普勒雷达丈量着陆器的速度[70]，我国天问一号探测器火星EDL过程的模块同样采用IMU和测距测速器[71]。NASA开辟了着陆器视觉系统(LVS)[72]，成功使用于Mars 2020着陆探测器的软着陆自从。目前成功开展的小附着采样使命中都采用了基于光学影像的自从体例[73]，例如日本隼鸟2号使命和美国奥西里斯号使命[74-75]。
跟着地外轨道器数量的添加和遥感数据的不竭获取，月球、火星等全球遥感数据量仍正在持续增加[48]。因为轨道姿势丈量误差、传感器安设和仪器本身误差等影响，分歧使命和传感器获取的遥感数据之间存正在较大的几何不分歧性[49]。为了进行全球制图，以及全球节制网的改良，需要对多使命全球海量异构遥感数据进行结合处置，以消弭或降低分歧探测使命遥感数据之间的几何误差。结合处置的环节手艺包罗全球多沉笼盖影像优选、海量异构遥感数据动态组织、分歧分辩率和光照前提下的异源遥感影像高精度稳健婚配、大范畴遥感影像毗连点提取和从动构网、多源异质遥感不雅测的自顺应定权、全球标准海量遥感数据结合平差取稳健高效解算等。
月球南极因为其特殊地舆和包含的水冰等丰硕资本，是国际月球探测的热点区域。我国探月工程四期沉点环绕月球南极，规划了嫦娥六号、七号和八号等南极探测使命，将来将正在南极成立月球科研坐[9]。月球南极着陆探测具有很是主要的科学价值，同时也面对很大的挑和[59-60]。取中低纬度地域分歧，月球南极地形崎岖大，暗影范畴大且动态变化，光照前提极端不均，撞击坑内存正在永世区，给着陆探测带来了庞大挑和，火急需要高分辩率三维地形为南极着陆探测供给环节空间消息支持。目前月球南极分辩率最高的数字地形模子为NASA操纵LOLA激光测高数据制做的5 m分辩率DEM[61]，虽然宇航核心制做了2 m分辩率的DEM[23-24]，但仅是针对南极局部有光照的小区域。月球南极着陆探测需要更精细的地形空间数据支撑，需分析操纵从被动光学进行结合测图，环节手艺包罗多暗影前提下光学影像优选、无/弱立体前提下的影像区域网平差、弱纹理和弱光照前提下高精度影像婚配、影像和稀少激光测高数据配准等。针对嫦娥七号、八号月球南极探测，文献[28]正在建立的月球南极1.5 m分辩率三维地形根本上，成立了月球南极1.5 m高分辩率光照模子。
晚期的月球着陆探测使命如Lunar系列月球探测器都不具备避障能力，导致着陆的成功率很是低，只要阿波罗月球探测器由宇航员察看和人工完成了妨碍探测取规避工做。晚期的火星着陆探测使命，例如怯气号和机缘号通过气囊的体例着陆、而凤凰号和洽奇号通过提前选择高概率平安着陆区来避开大妨碍，都不具备自从着陆避障能力[69]。我国嫦娥三号着陆器初次成功实现了操纵机械视觉的地外软着陆自从避障，采用两级接力的避障模式，包罗基于光学影像的粗略妨碍识别和基于激光三维成像器的精细妨碍识别，最终确定最终平安方针着陆点[63]。同济大学扶植了月球取深空探测细密测绘分析尝试场，初次成立了多波束激光虚拟核心严密成像模子[76]，提出了多法向大平面和球面节制的激光成像器系统全参数全体检校手艺及顾及妨碍物丈量误差的双螺旋平安着陆区优选方式[77]，用于嫦娥三号、四号、五号及火星天问一号使命着陆悬停精避障探测的地面验证。
正在小探测方面，比力领先的是日本和美国。日本2003年发射了隼鸟一号(Hayabusa)用于探测糸川小(Itokawa)，2014年又发射隼鸟二号(Hayabusa2)探测龙宫小(Ryugu)。美国2010年发射破晓号(Dawn)探测器探测谷神星(Ceres)和灶神星(Vesta)，以及2018年发射奥西里斯探测器(OSIRIS)摸索贝努小(Bennu)。利于小探测器搭载的光学相机获取的影像，日本和美国相关研究机构研究成立糸川、龙宫和贝努等小的三维模子[42-44]。我国也规划了针对近地小2016HO3的绕飞探测和采样前往使命[8]。
第一做者简介：童小华(1971-), 男, 博士, 传授, 处置航天测绘遥感取深空探测方面的研究。E-mail: .cn
视觉里程计是视觉定位法的典型代表，通过获取巡视器持续的立体影像再操纵婚配方式寻找前后帧立体影像间的同名点，进而按照同名点分布计较序列影像间的巡视器位姿变化消息来实现巡视器的持续定位[98]。此外，视觉里程计还可以或许进一步取巡视器自带的惯导、轮速计数据进行融合以提拔巡视器定位的精度及靠得住性，如玉兔号月球车操纵视觉取惯导相连系的体例实现结局部定位1%的精度[99]。美国的怯气号和机缘号同样连系了两者的劣势，以降低正在地形较滑腻或斜坡等地巡视器车轮打滑所引入的误差并提拔定位机能[100]。我国的天问一号火星车也采用了视觉里程计定位手艺，提高自从定位精度[101]。此外，距离较近的相邻坐点间获取的立体影像也可用于解算巡视器相对位姿的变化，该方式已使用于我国玉兔号月球车定位[102-104]。近年来，以SLAM(simultaneous localization and mapping)手艺为代表的新型视觉定位方式获得了快速的成长和普遍的使用，构成了丰硕的视觉定位处理方案，如Mono-SLAM、ORB-SLAM系列等[105]。此中，闭环检测凡是是SLAM系统中的焦点环节手艺之一，它的成功使用无效消弭了视觉里程计引入的相对误差累积。但针对地外巡视探测等凡是来说为无回访的使命，闭环检测往往难以合用，从而了SLAM手艺正在深空探测中的使用。
跟着人类空间探测手艺的不竭成长, 月球取深空探测已成为测绘遥感科学取手艺的前沿和新疆场。正在多类型深空探测使命的驱动下, 测绘遥感手艺也获得了新的成长。本文连系国表里深空探测的各类使命, 对地外环抱遥感测图、着陆遥感避障、巡视取视觉定位方面的研究现状和进行了系统总结; 连系将来月球取深空探测使命需求, 对深空遥感测绘手艺的成长, 包罗地外海量全球遥感数据智能处置、全球节制网精化、月球南极精细三维描摹测绘、多传感器融合的着陆避障和巡视取定位等进行了切磋。
引入地外概况成像消息为着陆供给了无效靠得住的路子，通过对序列成像数据进行处置阐发能够获得着陆探测器的消息。光学成像传感器自从按照所采用传感器的分歧分为自动式和被动式两类[81]。自动式采用激光雷达扫描探测器着陆三维，具有分辩率高、精度高、不受光照前提束缚的劣势，可间接获得着陆区域的三维地形进行定位。美国NASA为自从着陆和避障手艺项目(ALHAT)研制了Flash面阵激光成像雷达及基于激光成像雷达的地形相对环节手艺，并进行了实考试证[82]。比拟激光雷达，被动式的光学相机具有功耗低、质量体积小、手艺成熟度高、利用范畴不受高度束缚的劣势。Mars 2020着陆过程采用的地形相对通过提取已知区域的陆标特征点，连系IMU的丈量消息和滤波算法实现探测器的最优活动估量[72]。文献[83]提出了基于IMU、测距测速数据和陆标图像的多源消息融合自从方式，此中包罗了影像取影像库特征婚配的视觉绝对及序列图像特征婚配取的视觉相对。日本隼鸟2号正在探测器最初附着阶段，通过投放人工陆标，并对这些陆标进行及时，进而按照下降序列影像间陆标成果估算探测器位姿，实现视觉相对[75]。美国奥西里斯号鄙人降附着阶段，操纵立体光度法建立的三维地形特征数据库以及飞翔器当前位姿消息和当前时辰光照消息等及时衬着生成参考图像，通过取实正在拍摄影像进行特征提取取婚配，按照婚配成果估量探测器的位姿消息，实现视觉绝对[74]。面向我国将开展的小采样前往使命中的着陆定位问题，文献[84]提出了一种地形婚配高精度定位方式，沉点冲破了高精度局部外形沉建、自顺应地形特征生成、地形特征婚配定位等环节手艺。
因而，月球取深空探测已成为了测绘遥感科学取手艺的新疆场和前沿。正在多类型的月球取深空探测使命驱动下，测绘遥感手艺也获得了全新的成长，逐渐构成了以环抱遥感测图、着陆遥感避障、巡视视觉测图为从的深空遥感测绘新手艺系统。本文回首了月球取深空遥感测绘的研究过程和取得，连系将来深空探测使命需求对其手艺和方式的成长进行了切磋。
除了晚期的月球轨道器，20世纪90年代当前包含测图使命的月球轨道器次要有1994年发射的克莱门汀(Clementine)探测器[12]、2009年美国沉返月球打算发射的月球勘测轨道器(LRO)[13]、日本2007年发射的月亮(SELENE)探测器[14]、印度2008年发射的月船一号(Chandrayaan-1)环抱器[15]和2019年发射的月船二号(Chandrayaan-2)的轨道器[16]、我国2007年发射的嫦娥一号、2010年发射的嫦娥二号[17]，以及后续将发射的嫦娥七号轨道器[18]等。这些轨道器一般都搭载有光学相机和激光雷达等传感器，用于获取全月或局部高分辩率月表地形。
地外无人探测车的长时间平安运转，需要其可以或许正在未知下寻找到风险最小的行进线，为完成预定科学探测使命供给支持。巡视器次要是通过本身所配备的相机、惯导、雷达等传感器，并连系轨道器、着陆器、飞翔器等其他外部探测器的辅帮来实现的自从取定位，为节制系统开展妨碍规避、径选择等供给决策支撑，保障无人探测车的自从平安巡视[86]。
巡视器就位探测是深空探测的主要手段，可以或许无效支持地外科学探测等研究。但地外概况往来去杂且通信受限，需要巡视器本身具有较高的精细取行进决策的自从能力。当前的巡视探测使命次要集中正在月球和火星，自1970年世界首辆地外巡视器月球车1号成功发射以来，曾经有10台无人巡视器成功登录月球/火星，此中4台正在月球、6台正在火星(表 1)。此中，2019年成功着陆的玉兔二号月球车是人类初次实现的月球后背着陆[85]，搭载于天问一号火星探测器的回禄号是我国首个正在火星概况开展巡视探测工做的巡视器。
巡视器的次要包罗地形三维沉建取妨碍识别。苏联的月球车1号和2号次要是以相机获取的影像为参考，依赖地面节制人员的目视解译及近程节制实现月表活动，之后的无人巡视器起头普遍利用基于视觉的地形三维沉建手艺实现巡视器的自从避障取[87]。地形三维沉建是巡视器行走取探测的根本，次要是操纵搭载的、全景和避障相机等获取的双目立体影像进行三维制图，生成巡视器四周较大范畴的地形消息，最终构成如数字高程模子(DEM)、数字正射影像图(DOM)、地表粗拙度图、坡度图等制图产物。连系巡视器位姿消息等，能够支持径规划使命以保障巡视器的平安运转[88]。地形三维沉建使命的根基道理是操纵立体相机获取的图像对，通过立体婚配算法计较出同名像点并获得视差图，然后基于前方交会获取物方点正在空间中的三维坐标消息，并进一步生成局部范畴的数字高程模子，为判断场景中妨碍物、巡视器定位供给无力支撑[86]。
1957年10月4日，第一颗人制地球卫星成功发射，标记着人类进入航天时代[1]。操纵星上搭载的可见光、红外、激光、高光谱和微波等传感器，全天候、全方位收集地表和近地空间的光谱及电磁辐射数据，探测识别地球和资本等消息，实现对地遥感不雅测成为空间科学研究的主要内容[2-3]。跟着计较机收集、物联网传感器、人工智能手艺的快速成长，出格是高分辩率对地不雅测系统严沉科技专项启动以来，对地遥感不雅测手艺历经了数字化取网格化、智能化取从动化的成长阶段[4]，取得了环球注目的成绩，并成为获取地舆消息和供给地舆消息办事的主要手段，普遍使用于天然资本查询拜访、生态、景象形象灾祸预测、城市精细化办理、交通设备监测以及国度严沉工程等诸多范畴[5]。
正在着陆避障方面，将来探测使命将着陆探测先验学问缺失或不完整的或区域为着陆自从避障带来庞大挑和，例如月球南极探测、木星探测、未知小探测等，此外，采样前往、切确定点着陆等科学探测使命将对自从避障手艺提出更高的机能要求。因而，提高自从避障的智能化和精细化是后续研究的次要方针，多源传感器最优融合的着陆取从被动式光学成像分析的遥感避障等手艺方面仍需沉点深切研究，从而实现深空着陆探测全过程系统级的自从遥感避障。
惯性通过陀螺和加快度计数据按照姿势活动学方程进行航位推算，能够积分获得探测器的、速度和姿势消息[78]。零丁的惯性会受进入段初始参数误差、IMU漂移和随机误差、外部扰动等要素影响而随时间发散发生误差累积，连系惯导根本丈量和测距测速批改的组合体例是深空软着陆的常用手段[79]。然而，高动态过程和未知等复杂环境下的着陆自从仍需要高容错的惯导外推和多源融合方案。例如，我国嫦娥五号上升器姿势推算操纵了扭转矢量优化四子样弥补算法，以消弭微颤振惹起的圆锥活动误差，速度推算采用了优化四子样弥补算法，以削弱划桨效应误差[80]。针对火星EDL过程开伞时较着喘振效应的问题，天问一号着陆器系统设想了特定的基准沉构和引力标的目的批改方式[71]。
一方面，因为深空的复杂性、挑和性及先验消息的未知性，月球取深空探测一般遵照由远及近、先无人后有人的成长线。起首，借帮较远距离的绕轨卫星通过测绘遥感获取大范畴地舆空间消息；然后，操纵着陆巡视器等开展近距离的遥感不雅测获取；最初，再进行有人探测勾当。因而，遥感测绘手艺正在深空探测中起着极为环节的感化，是月球取深空探测使命的次要手段和主要支持[1]。例如，天问一号探测器正在达到火星后，先正在火星环抱轨道运转93 d，对预选着陆区开展详查，为着陆火星供给脚够的地形、天气、探测科学性等消息支持。另一方面，深空的特殊性也对遥感测绘手艺提出了新的要乞降挑和。例如，正在深空探测车的行驶探测过程中，没有地球下扶植的道及高精度道地图消息支持，也没有丰硕的卫星定位辅帮，同时受限于分量和功耗，探测车的计较机能无限，搭载的测绘传感器次要为视觉相机。这些差别使得深空下巡视测绘遥感具有奇特挑和，有赖于成长新型测绘遥感手艺和方式。
地外着陆巡视探测正成为世界深空探测的主要手段，目前人类曾经实现了对月球、火星、小和彗星的着陆/附着探测[62]。因为地球和月球、火星等地外六合距离较远，存正在较大的通信时延，地面节制核心遥操做无法处置及时使命，因而，着陆过程中的自从取避障是决定着陆使命成败的环节手艺之一[63-65]。为了实现平稳着陆地外概况，着陆器的、速度和姿势消息需着陆系统丈量计较供给。此外，考虑到概况复杂地形环境，着陆器还需利用搭载的响应传感器来识别着陆区中的妨碍，确定平安着陆点并扶引平稳下降到该着陆点[66]。
平台颤振对高分辩率遥感影像成像质量和测图精度的影响不容轻忽，月球和轨道器搭载了多种工做载荷，平台颤振往往更显著。如月球勘测轨道器LRO、火星快车MEX、火星勘测轨道器MRO等均发觉存正在显著的颤振现象[38, 50-52]，使得生成的DEM中存正在条纹状崎岖的伪地形，影响高精度测图和平安着陆区拔取，需要对平台颤振进行细密探测和影响弥补处置。针对此问题，文献[52—58]提出了遥感影像反演的轨道器颤振“探、分、补”系列手艺方式，实现了优于0.1像素的轨道器遥感影像高精度颤振探测和影响弥补，消弭平台颤振对实正在地形建立的影响，保障月球取火星高精度遥感测图。
火星轨道器次要包罗：美国1975年发射的海盗一号、二号(Viking 1/2)[29]；1996年发射的火星全球勘察者(MGS)，搭载了火星轨道器相机(MOC)及激光高度计(MOLA)[30]；2005年发射的火星勘测轨道器(MRO)，搭载了高分辩率相机(HiRISE)和布景相机(CTX)[31]；欧空局2003年发射的火星快车(MEX)，搭载了高分辩率立体相机(HRSC)[32]；我国2020年发射的天问一号的环抱器[33]，搭载了高分辩率相机(HiRIC)等[34]。国表里研究机构操纵火星轨道器遥感数据进行了火星全球或局部高分辩率制图。如NASA戈达德太空飞翔核心制做了分辩率为每度128像素的全火MOLA DEM[35]，正在火星后续制图和科学研究中被普遍使用，常用做影像制图的节制基准；美国地质查询拜访局地质科学核心通过对HRSC立体影像和MOLA激光数据进行结合处置，生成了200 m分辩率全火DEM[36]；伦敦大学学院的研究人员操纵HRSC立体影像和MOLA激光数据建立了火星南极首个分辩率为50 m的数字地形模子和12.5 m分辩率正射影像[37]。正在火星局部高分辩率地形建立方面，美国亚利桑那大学的研究人员操纵火星勘测轨道器HiRISE高分辩率相机影像建立了凤凰号使命候选着陆区米级分辩率地形产物[38]；欧空局操纵HiRISE数据，对ExoMars漫逛车着陆方针区域制做了0.25 m分辩率的数字高程模子(DTM)[39]。中国科学院国度天文台操纵我国天问一号HiRIC立体影像通过摄影丈量处置生成了空间分辩率为0.7 m的DOM和空间分辩率为3.5 m的天问一号次要候选着陆区的DEM[40]。同济大学操纵火星CTX和HiRISE影像，建立了天问一号着陆区5 km×5 km范畴0.25 m分辩率DEM，为着陆区精细描摹阐发供给了高分辩率地形消息[41]。
妨碍识别取平安着陆区拔取是着陆自避障的环节手艺，将来科学驱动的深空探测使命(如月球南极或小探测)需要正在潜正在的高科学价值区域内软着陆，这些着陆区狭小且地形前提愈加复杂，对着陆妨碍物检测的机能和着陆点选择的效率提出了更高的要求[85]。针对光学影像粗避障的妨碍识别难题，笔者团队提出了一种连系影像纹理特征和几何特征的妨碍识别方式，通过撞击坑和石块表示出的特定亮暗分布特征来探测大尺寸妨碍。针对激光数据精避障的平安着陆区快速拔取难题，提出了激光点云快速规整化和三维地形妨碍快速探测方式，建立了肆意视场双螺旋平安着陆区拔取方式，实现了极短时间内激光三维最优平安着陆区的切确拔取。
深空探测是世界各航天强国进行空间摸索和科技立异的计谋制高点，我国正在深空探测范畴取得了环球注目的成绩，此中测绘遥感为深空探测使命的成功供给了环节的空间消息手艺支持，深空探测已成为测绘遥感科学取手艺的前沿和新疆场。连系目前现状阐发和将来深空探测使命需求，地外测绘遥感还面对多方面的挑和和成长冲破。
进一步提拔巡视器自从探测能力，将来探测使命将进一步考虑地形复杂但科考价值丰硕的方针。晚期巡视使命为保障巡视器平安往往选择平展地形做为探测线，正在巡视器取定位方面，保障巡视器正在各类极端下的平安高效运转。同时充实操纵以深度进修、SLAM等为代表的人工智能手艺，面向愈加复杂下的巡视器自从取定位需求，需要进一步分析操纵多源多传感器数据提拔取定位的精度，
巡视器高精度空间定位是其成功开展各类探测取研究使命的主要前提[91]。现有的巡视器定位方式次要包罗无线]4种方式[86]。跟着人工智能、计较机视觉等相关范畴的高速成长，现有的巡视器节制系统都普遍集成了基于视觉消息的定位模块，依赖巡视器搭载的立体相机实现地外巡视器的自从定位[96-97]。
目前，国际上航天强国和空间组织对月球、火星、小等太阳系地外进行了系列探测，此中月球、火星是探测沉点。我国也成功实现了嫦娥系列月球探测和天问一号初次火星探测，并规划了探月工程四期嫦娥六号、七号、八号及小探测等使命[11]。
美国的怯气号、机缘号、猎奇号三者正在视觉硬件、立体婚配算法等方面根基分歧，三维沉建使命中均采用了以绝对值算法为婚配测度的立体婚配算法[87, 89]。中国的玉兔号/玉兔二号生成DEM产物的次要流程则是：将获取的立体影像连系影像的姿势和方位参数生成核线影像; 对立体影像进行稀少婚配并操纵光束法平差优化影像的位姿消息；正在稀少特征点的根本长进行稠密婚配获得稠密婚配点，进而操纵影像位姿消息进行前方交会，求取稠密婚配点的三维坐标；按照三维点笼盖范畴进行矩形分块并利用克里金插值法生成坐点区域的DEM[90]。妨碍识别则次要是基于立体相机影像及其派出产品，最根基的方式是通过立体影像生成的数字高程模子进行妨碍探测，其已正在工程使命中普遍利用。
操纵月球轨道器遥感不雅测数据，国表里研究机构制做了分歧分辩率的全月或局部月球地形产物。如日本宇航局(JAXA)操纵SELENE立体影像及激光数据制做了全月10 m分辩率DTM[19]；NASA戈达德太空飞翔核心等操纵SELENE地形相机影像和LRO激光数据融合生成了质量更好的DEM产物SLDEM2015，笼盖南北纬60间区域[20]；LRO/LOLA团队操纵LOLA激光高度计数据制做了118 m分辩率全月地形产物及笼盖分歧纬度以上的30、20、10、5 m等分歧分辩率DEM，最高5 m分辩率的DEM笼盖两极87.5以上区域[21]。国度天文台操纵嫦娥二号立体相机影像，连系CE-1和LRO激光数据，制做了50、20、7 m分歧分辩率的全月地形产物CE2TMap2015[22]。为支撑欧空局南极探测选址，宇航核心(DLR)操纵LROC窄角相机影像通过摄影丈量方式制做了南极沙克尔顿局部区域2 m分辩率DTM[23-24]。同济大学、中国科学院空天消息立异研究院、理工大学等多家单元操纵LROC窄角相机影像对嫦娥四号、五号着陆区进行了高分辩率制图[25-27]。针对我国后续将开展的嫦娥七号、八号等月球南极探测使命，同济大学基于LROC窄角相机影像、LOLA激光测高档国表里多源遥感数据，制做了月球南极1.5 m分辩率三维地形，为我国月球南极探测着陆选址供给高分辩率空间消息支持[28]。