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：12202

　　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(kù)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ā?shù)據(jù)入庫(kù)等。數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(guò)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(lái)，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(guò)程，在航飛的同時(shí)以少量的地面控制點(diǎn)甚至是在無(wú)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(guò)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(guò)來(lái)數(shù)字攝影測(cè)量系統(tǒng)可與計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)仿真、模擬、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)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(guò)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(lái)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(lái)說(shuō),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(huà)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(guò)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(guò)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(jué)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(lái),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(lái)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(lái),數(shù)字攝影測(cè)量的現(xiàn)勢(shì)型就凸現(xiàn)出來(lái)。

　　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(guó)內(nèi)的情況來(lái)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(guò)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(guò)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(lái)的三維瀏覽景觀。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　21世紀(jì)以來(lái),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。