數字攝影測量在數字城市建設中的應用

發布日期：2018-05-28 00:00 瀏覽量：14559

　　隨著“數字城市”的發展，作為“數字城市”數據框架的城市地理信息數據庫的快速更新顯得尤為重要。采用科學的數據更新手段，可為“數字城市”維護、應用與發展提供可靠的數據支持，為決策層的正確決策提供科學的依據。“數字城市”的數據更新體現在空間數據和屬性數據的更新上，而空間數據體現在現勢性、準確性、邏輯一致性等要求，包括基礎測繪、數據整理、檢查、拓撲重建、數據入庫等。數據庫包括了二維、三維等多維、多時相空間實體數據及屬性信息數據等，建庫遵循以下幾大特點：易于拓展、更新快捷、數據源的統一性和延續性等。因此選擇科學的數據更新方法是十分必要的。數字攝影測量作為一種重要的方法在建設“數字城市”中得到了廣泛的應用。

　　1、數字攝影測量技術的發展

　　1.1原始數據獲取手段的發展。航空攝影測量最重要的原始數據就是航片了。傳統的航空攝影主要是以框幅式相機如RC10或RC30為代表，攝影后需要進行沖洗、負片壓正、掃面等。

　　過程，獲取膠片，工序比較多。同時由于中心投影經常引起較大的航片畸變差，這都會對精度產生較大影響。近幾年來，面陣式數碼相機（如DMC、UCD等）以及三線陣推掃式數碼相機（如ADS40、80）、機載激光雷達等先進傳感器相繼的采用可直接獲取高分辨率數字影像、多光譜、彩紅外等影像數據以及高程數據。隨著GPS輔助空三系統、POS直接定向系統、差分GPS+慣性導航系統（DGPS+IMU）等定向系統應用于航攝過程，在航飛的同時以少量的地面控制點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，改變了傳統航空攝影測量的作業模式，大大減少了航測外業像控點的布測工作，縮短了數據更新的周期。

　　1.2.數字攝影測量系統的發展。數字攝影測量的硬件系統由工作站版、微機版、集成網絡版等一系列的發展過程。隨著計算機技術的快速發展，數字攝影測量系統的處理速度也在不斷地提高。計算機處理器性能、顯卡性能、顯示器性能、光電傳感靈敏度等都直接影響數字攝影測量系統的應用潛力，反過來數字攝影測量系統可與計算機視覺、計算機仿真、模擬、計算機動畫、計算機網絡聯系起來又極大地擴展了數字攝影測量系統的應用領域。

　　2、數字攝影測量產品

　　攝影測量從產生到現在,已經經歷了模擬攝影測量、解析攝影測量和數字攝影測量三個階段。過去,傳統的攝影測量(模擬攝影測量與解析攝影測量)主要是用來測圖,到了數字攝影測量時代,攝影測量產品的概念大大地拓寬了。

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

　　2.2數字地面模型DEM是重要產品。DEM產品可為地表建模、土石方計算提供基礎信息數據。

　　2.3線劃圖是攝影測量的重要產品。其數據可以直接進入GIS系統或各種CAD系統,為各種工程設計提供數據。除此之外,正射影像圖已經受到人們的重視,被視為快速成圖與更新的重要手段。較之于數字線劃畫圖,正射影像則更為直觀,細節也更為豐富。

　　2.4由正射影像、DEM、建筑物的量測數據、影像紋理數據所生產的城市環境的三維景觀為計算機可視化、仿真、虛擬現實、土地與城市規劃提供了數據。

　　3、數字攝影測量在城市地理信息數據更新中的優勢

　　在城市建設過程中，我們利用航空攝影測量技術已經更新了大量的城市地理信息數據，在數據制作的過程中，完善了現代航空攝影測量的技術體系，特別是完善了當今最先進的數字攝影測量技術。數字攝影測量技術由于有計算機視覺技術、圖形圖像技術、全自動影像匹配技術、影像邊緣提取技術等融合，能夠快速而精確的更新DLG、DOM、DEM以及上述產品的疊加產品，信息量更為豐富。盡管目前獲取GIS數據的手段很多,但是數字攝影測量卻以自身的魅力吸引著眾多的GIS工作者。下面,對數字攝影測量與其他方式進行一下比較：

　　同野外數據采集相比。野外數據采集的手段主要有平板測量、全站儀測量和GPS測量。這些數據采集手段的共同的特點就是點獲取數據,這決定了其在效率方面的局限性。同野外數據采集比較起來,數字攝影測量具有成圖周期短,效率高的特點。另外,高成本、大工作量也是野外數據測量的弊端。當然,這里不能抹殺野外數據采集的高精度的優點。但是,從目前數字攝影測量所能達到的精度來看,它完全可以滿足實用化的需要。

　　同地圖數字化相比。地圖數字化具有很高的效率,并且成本低廉。但是,滯后性卻是地圖數字化的一個弱點。同地圖數字化比較起來,數字攝影測量的現勢型就凸現出來。

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

　　經過對比，總結其在城市地理信息數據更新中的優勢主要有以下幾點。

　　3.1降低成本縮短周期。與傳統測繪手段比較，數字攝影測量大大降低外業工作的強度，將外業大部分的工作轉入內業。應用數字航空攝影測量數據可以迅速確定需要大面積更新的區域，甚至在突發自然災害后可以快速更新影像學資料，為專家和決策層提供科學的技術支持。

　　3.2信息量豐富。原始航攝資料經過專業數字攝影測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據結合人工合成模型、數碼影像等數據建立起來的三維瀏覽景觀。

　　4、結束語

　　21世紀以來,攝影測量已進入全數字攝影測量時代,數字攝影測量為GIS數據的獲取注入了很多活力。利用數字攝影測量, GIS可以獲得數字線劃圖、數字高程模型和數字影像等形式多樣的數據,并且這種數據的獲取又是以高效率、現勢性為前提。目前,數字攝影測量在數字城市應用方面取得了可喜的成就,期待更多的數字攝影測量成果在各行業、各領域被推廣應用。