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1、数字摄影测量技术在构建数字城市中的应用,1、数字摄影测量技术2、数字城市3、数字摄影测量技术的应用,一、数字摄影测量技术,数字摄影测量（Basic concept of digital photogrammetry）是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。美国等国称之为软拷贝摄影测量（Softcopy Photogrammetry），我国王之卓教授称为全数字摄影测量（Full Digital Photogrammetry）。这种定义认为，在数字摄影测量过程中，不仅
2、产品是数字的，而且中间数据的记录以及处理的原始资料均是数字的。,4D产品,DOM(数字正射影像图)利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像4D效果数DEM格网图据。它的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和社会经济信息DEM(数字高程模型)数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。可制作透视图、断面图，进行工程土石方计算、表面覆盖面积统计，用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、洪水淹没区分析。DRG(数字栅格地图)数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。可作为背景与其他空间信息相关，用于数据采集、评价与更新，与DOM、DEM
3、集成派生出新的可视信息。DLG(数字线划地图)现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。,4D效果图,数字摄影测量技术建立三维模型,1.2建模原理1.2.1基于影像的三位建模原理基于摄影测量与计算机视觉技术正越来越广泛地应用于各个领域。其基本原理是首先利用摄影测量的影像，构建三位数字表面模型（DSM）。对物体摄取一组影像，由此构建其数字表面模型并生成“点云”，将它连接构建TIN。最后将影像的“纹理”映射到由点云构成的空间三角网上，就能建
4、立空间物体的三位模型。,1.2.2城市建模,随着城市信息化的发展，数码城市与城市建模越来越受到重视。其基本原还是利用DSM与相应的影响结合，实现城市建模。三维城市模型，又称为城市三位模型，它的构建与应用是目前国际遥感。地理信息系统及相关学科研究的热点，目前三维建模大致有如下解决方法：一是直接使用三维制作软件，比如计算机辅助绘图设计软件（AUTOCAD）、三维动画设计软件（3DMAX）等建模，这种方法能逼真地表达城市的精细结构和材质特征，基本上能够满足虚拟现实技术的3I（immersion、interactive、imagination，即沉浸、交互、构想）的要求，特别是对于那些自然景物和不规则
5、建筑物等效果比较好，但是对于大范围的区域，如果每个模型都这样建立，不仅费时费力，而且也不经济；而是直接利用传统GIS的二维线划数据及其相应的高度属性进行三维建模，各建筑物表面还可以加上相应的纹理，但是采用此方法只局限于较规则建筑物的三位模型，此外还有一种方法就是利用数字摄影技术进行三维建模，这种方法具有自动化程度高、建模速度快、易于实时更新等特点，利用数字摄影测量技术能方便快捷地进行数字线划矢量图（DLG）的测绘、数字高程模型（DEM）的建立、数字正摄影像图（DOM）的制作、3DCM的建立，甚至还可以提取建筑物的纹理，建立纹理库等。,二、数字城市,随着数字城市技术的发展，以二维数据为肢体的GI
6、S应用，已经不能满足城市专业应用的空间数据表现形式；一种更加直观的，所见既所得的三维空间数据逐渐成为一种崭新的，客户热衷的数据表达方式，它将成为数字城市乃至数字地球的核心数据。,三维数字城市建设中的关键及问题,三维数字城市中1、数据是数字城市的核心物质基础数据标准数据生产工艺 2、软件平台是系统运行的基础保障:E都市、都市圈、城市猎人到Google Earth,Skyline、World Wind 国内:京国遥新天地信息技术有限公司开发的EV-Globe、适普软件有限公司的IMAGIS，灵图软件技术有限公司的VRMaP、武汉地大信息科技发展有限公司的InfoEarth,TelluroMap、高
7、德等。3、行业应用是系统的生命力所在,但目前,三维数字城市建设过程中普遍存在的问题批评和质疑声音不绝于耳 花瓶、昂贵的城市名片、除了看看没有用原因一：数据覆盖范围与业务需求不匹配只建设城市核 心地带三维数据城市经济活跃区往往位于城乡 结合部深层原因：建设成本高、建设速度慢 原因二：软件难以支撑大数据量管理和多类型数据整合原因三：缺乏结合业务的行业应用在三维数字城市建设过程中,数据是三维数字城市的核心.但现实世界纷乱复杂，三维建模如何取舍？：道路、建筑物、纹理、城市部件、绿化二：真实与美观之间，哪个更重要？,数字三维模型图,三、数字摄影测量技术在构建数字城市的应用,“数字城市”是以城市的基础空间
8、信息为基础的。其基础空间信息包括：数字高程模型(DEM)、全要素数字地形图以及数字正射影像图等。,31建立数字高程模型(DEM)数字高程模型，是建立数字城市的基础信息之一，是赖以构建城市三维景观和进行各种工程设计的基础信息。目前我国仅有约18的城市建立了一定范围的DEM，使用的格网尺寸为5-25m，格网点高程精度为02512m。数字摄影测量系统具有自动大规模生产DEM、自动生成等高线等功能，可提高生成等高线的效率。,3.2建立数字正射影像图(DOM)数字正射影像图，是根据数字高程模型对中心投影的航摄影像进行纠正处理、消除了投影差的垂直投影的影像地图。由于它包含地表的各种原始信息，而且通过纠正处
9、理，比例尺和相关位置是准确的，可用于城市规划、环境保护、资源调查、灾害防治以及军事等多种领域：据统计资料显示，我国城市数字正射影像图相对于线划图无论是数量还是种类均少得多，覆盖范围也很有限。所用片种包括黑白、彩红外和真彩色三种，主要用途是城市规划、土地调查和更新地形图。目前，数字正射影像图在世界范围受到了广泛的重视，特别是随着lm 分辨率卫星影像投入使用，以及影像识别和单像特征提取技术的进展，将会得到越来越广泛的应用。数字摄影测量系统可以进行正射影像纠正和镶嵌、影像修补、任意影像的无缝镶嵌，此外将数字正射影像图与数字高程模型叠加，可生成城市的三维景观，如电子沙盘等。,3.3建立城市真实三维景观
10、模型,城市真实三维景观模型是根据建筑物的实际三维地理坐标，构建真实的城市三维景观模型。城市真实三维景观模型可根据大比例尺航摄影像通过数字摄影测量方法，精确测得结构物的空间三维坐标，由软件自动生成建筑物的结构模型并贴上相应的纹理建成。品还可以提取建筑物的纹理、建立纹理库；进行三维几何重建以及建立城市的三维景观动画等，数字近景摄影测量在特大比例尺线划图和影像图的生产、考古、医学中发挥作。,数字摄影测量在城市地理信息数据更新中的优势,在城市建设过程中，测绘部门利用航空摄影测量技术已经更新了大量的城市地理信息数据，在数据测制的过程中，也做了大量的科学实验，完善了现代航空摄影测量的技术体系，修订了有关国
11、家规范，特别是完善了当今最先进的数字摄影测量技术。数字摄影测量技术由于有计算机视觉技术、图形图像技术、全自动影像匹配技术、影像边缘提取技术等融合，能够快速而精确的更新DLG、DOM、DEM以及上述产品的叠加产品，信息量更为丰富。尽管目前获取GIS数据的手段不一而足,但是数字摄影测量却以自身的魅力吸引着众多的GIS工作 者。,优点有以下几个：1、降低成本缩短周期 2、信息量丰富 3、更新的拓展性和可延续性强,结论与未来的展望,21世纪以来,摄影测量已进入全数字摄影测量时代,数字摄影测量为GIS数据的获取注入了很多活力。利用数字摄影测量,GIS可以获得数字线划图、DEM和数字影像等形式多样的数据,并且这种数据的获取又是以高效率、现势性为前提。目前,摄影测量在很多理论研究与数字城市应用方面取得了可喜的成就,并希望有更多创新理论研究及突破,期待更多的摄影测量成果被推广应用,
