數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2018-05-28 00:00 瀏覽量：11365

　　隨著“數(shù)字城市”的發(fā)展，作為“數(shù)字城市”數(shù)據(jù)框架的城市地理信息數(shù)據(jù)庫的快速更新顯得尤為重要。采用科學(xué)的數(shù)據(jù)更新手段，可為“數(shù)字城市”維護(hù)、應(yīng)用與發(fā)展提供可靠的數(shù)據(jù)支持，為決策層的正確決策提供科學(xué)的依據(jù)?！皵?shù)字城市”的數(shù)據(jù)更新體現(xiàn)在空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的更新上，而空間數(shù)據(jù)體現(xiàn)在現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確性、邏輯一致性等要求，包括基礎(chǔ)測(cè)繪、數(shù)據(jù)整理、檢查、拓?fù)渲亟?、?shù)據(jù)入庫等。數(shù)據(jù)庫包括了二維、三維等多維、多時(shí)相空間實(shí)體數(shù)據(jù)及屬性信息數(shù)據(jù)等，建庫遵循以下幾大特點(diǎn)：易于拓展、更新快捷、數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一性和延續(xù)性等。因此選擇科學(xué)的數(shù)據(jù)更新方法是十分必要的。數(shù)字攝影測(cè)量作為一種重要的方法在建設(shè)“數(shù)字城市”中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　1、數(shù)字攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

　　1.1原始數(shù)據(jù)獲取手段的發(fā)展。航空攝影測(cè)量最重要的原始數(shù)據(jù)就是航片了。傳統(tǒng)的航空攝影主要是以框幅式相機(jī)如RC10或RC30為代表，攝影后需要進(jìn)行沖洗、負(fù)片壓正、掃面等。

　　過程，獲取膠片，工序比較多。同時(shí)由于中心投影經(jīng)常引起較大的航片畸變差，這都會(huì)對(duì)精度產(chǎn)生較大影響。近幾年來，面陣式數(shù)碼相機(jī)（如DMC、UCD等）以及三線陣推掃式數(shù)碼相機(jī)（如ADS40、80）、機(jī)載激光雷達(dá)等先進(jìn)傳感器相繼的采用可直接獲取高分辨率數(shù)字影像、多光譜、彩紅外等影像數(shù)據(jù)以及高程數(shù)據(jù)。隨著GPS輔助空三系統(tǒng)、POS直接定向系統(tǒng)、差分GPS+慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（DGPS+IMU）等定向系統(tǒng)應(yīng)用于航攝過程，在航飛的同時(shí)以少量的地面控制點(diǎn)甚至是在無地面控制的情況下可直接獲取不同精度的航片外方位元素，改變了傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量的作業(yè)模式，大大減少了航測(cè)外業(yè)像控點(diǎn)的布測(cè)工作，縮短了數(shù)據(jù)更新的周期。

　　1.2.數(shù)字攝影測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展。數(shù)字攝影測(cè)量的硬件系統(tǒng)由工作站版、微機(jī)版、集成網(wǎng)絡(luò)版等一系列的發(fā)展過程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字攝影測(cè)量系統(tǒng)的處理速度也在不斷地提高。計(jì)算機(jī)處理器性能、顯卡性能、顯示器性能、光電傳感靈敏度等都直接影響數(shù)字攝影測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用潛力，反過來數(shù)字攝影測(cè)量系統(tǒng)可與計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)仿真、模擬、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來又極大地?cái)U(kuò)展了數(shù)字攝影測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　2、數(shù)字攝影測(cè)量產(chǎn)品

　　攝影測(cè)量從產(chǎn)生到現(xiàn)在,已經(jīng)經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量和數(shù)字攝影測(cè)量三個(gè)階段。過去,傳統(tǒng)的攝影測(cè)量(模擬攝影測(cè)量與解析攝影測(cè)量)主要是用來測(cè)圖,到了數(shù)字攝影測(cè)量時(shí)代,攝影測(cè)量產(chǎn)品的概念大大地拓寬了。

　　2.1附有內(nèi)、外方位元素的原始影像數(shù)據(jù)。對(duì)于單張航空影像來說,如果已知該地區(qū)的數(shù)字地面模型DEM ,就可以直接利用該數(shù)字影像的內(nèi)、外方位元素、影像數(shù)據(jù)與DEM直接生成該地區(qū)的正射影像圖,不需作任何處理。如果該像片是個(gè)平坦的地區(qū)或城區(qū),還可能直接糾正成平面圖。

　　2.2數(shù)字地面模型DEM是重要產(chǎn)品。DEM產(chǎn)品可為地表建模、土石方計(jì)算提供基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。

　　2.3線劃圖是攝影測(cè)量的重要產(chǎn)品。其數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)入GIS系統(tǒng)或各種CAD系統(tǒng),為各種工程設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。除此之外,正射影像圖已經(jīng)受到人們的重視,被視為快速成圖與更新的重要手段。較之于數(shù)字線劃畫圖,正射影像則更為直觀,細(xì)節(jié)也更為豐富。

　　2.4由正射影像、DEM、建筑物的量測(cè)數(shù)據(jù)、影像紋理數(shù)據(jù)所生產(chǎn)的城市環(huán)境的三維景觀為計(jì)算機(jī)可視化、仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、土地與城市規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)。

　　3、數(shù)字攝影測(cè)量在城市地理信息數(shù)據(jù)更新中的優(yōu)勢(shì)

　　在城市建設(shè)過程中，我們利用航空攝影測(cè)量技術(shù)已經(jīng)更新了大量的城市地理信息數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)制作的過程中，完善了現(xiàn)代航空攝影測(cè)量的技術(shù)體系，特別是完善了當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)字攝影測(cè)量技術(shù)。數(shù)字攝影測(cè)量技術(shù)由于有計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、全自動(dòng)影像匹配技術(shù)、影像邊緣提取技術(shù)等融合，能夠快速而精確的更新DLG、DOM、DEM以及上述產(chǎn)品的疊加產(chǎn)品，信息量更為豐富。盡管目前獲取GIS數(shù)據(jù)的手段很多,但是數(shù)字攝影測(cè)量卻以自身的魅力吸引著眾多的GIS工作者。下面,對(duì)數(shù)字攝影測(cè)量與其他方式進(jìn)行一下比較：

　　同野外數(shù)據(jù)采集相比。野外數(shù)據(jù)采集的手段主要有平板測(cè)量、全站儀測(cè)量和GPS測(cè)量。這些數(shù)據(jù)采集手段的共同的特點(diǎn)就是點(diǎn)獲取數(shù)據(jù),這決定了其在效率方面的局限性。同野外數(shù)據(jù)采集比較起來,數(shù)字攝影測(cè)量具有成圖周期短,效率高的特點(diǎn)。另外,高成本、大工作量也是野外數(shù)據(jù)測(cè)量的弊端。當(dāng)然,這里不能抹殺野外數(shù)據(jù)采集的高精度的優(yōu)點(diǎn)。但是,從目前數(shù)字攝影測(cè)量所能達(dá)到的精度來看,它完全可以滿足實(shí)用化的需要。

　　同地圖數(shù)字化相比。地圖數(shù)字化具有很高的效率,并且成本低廉。但是,滯后性卻是地圖數(shù)字化的一個(gè)弱點(diǎn)。同地圖數(shù)字化比較起來,數(shù)字攝影測(cè)量的現(xiàn)勢(shì)型就凸現(xiàn)出來。

　　同遙感相比。盡管目前遙感已經(jīng)達(dá)到了很高的幾何分辨率,但是這并不代表著高的幾何精度。從國內(nèi)的情況來看,遙感的幾何精度還不能達(dá)到大比例尺成圖的精度要求。

　　經(jīng)過對(duì)比，總結(jié)其在城市地理信息數(shù)據(jù)更新中的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)。

　　3.1降低成本縮短周期。與傳統(tǒng)測(cè)繪手段比較，數(shù)字攝影測(cè)量大大降低外業(yè)工作的強(qiáng)度，將外業(yè)大部分的工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)。應(yīng)用數(shù)字航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)可以迅速確定需要大面積更新的區(qū)域，甚至在突發(fā)自然災(zāi)害后可以快速更新影像學(xué)資料，為專家和決策層提供科學(xué)的技術(shù)支持。

　　3.2信息量豐富。原始航攝資料經(jīng)過專業(yè)數(shù)字攝影測(cè)量軟件的處理后可以更新包括地表景觀、地面高程模型，尤其是基于上述地形數(shù)據(jù)結(jié)合人工合成模型、數(shù)碼影像等數(shù)據(jù)建立起來的三維瀏覽景觀。

　　4、結(jié)束語

　　21世紀(jì)以來,攝影測(cè)量已進(jìn)入全數(shù)字攝影測(cè)量時(shí)代,數(shù)字攝影測(cè)量為GIS數(shù)據(jù)的獲取注入了很多活力。利用數(shù)字攝影測(cè)量, GIS可以獲得數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字影像等形式多樣的數(shù)據(jù),并且這種數(shù)據(jù)的獲取又是以高效率、現(xiàn)勢(shì)性為前提。目前,數(shù)字攝影測(cè)量在數(shù)字城市應(yīng)用方面取得了可喜的成就,期待更多的數(shù)字攝影測(cè)量成果在各行業(yè)、各領(lǐng)域被推廣應(yīng)用。