自基礎(chǔ)測(cè)繪全面完成從模擬時(shí)代向數(shù)字化時(shí)代的跨越后,就形成了新一代基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品,4D測(cè)繪產(chǎn)品。極大地豐富了基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品形式,顯著提升了基礎(chǔ)測(cè)繪保障服務(wù)的能力和水平。
在業(yè)界眾所周知,現(xiàn)代數(shù)字地圖由數(shù)字正射影像圖(DOM)、數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字柵格地圖(DRG)、數(shù)字線劃地圖(DLG)以及復(fù)合模式組成。
對(duì) DEM 、DOM、DLG 產(chǎn)品的獲取方式、應(yīng)用范圍的分析,可指導(dǎo)測(cè)繪地理信息行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程,滿足各行各業(yè)對(duì)測(cè)繪服務(wù)的不同需求。
(1)DEM 數(shù)據(jù)
數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,簡(jiǎn)稱DEM)是一定區(qū)域范圍內(nèi)規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)(X,Y)及其高程(Z)的數(shù)據(jù)集或是經(jīng)度 λ、緯度 φ 和海拔h 的數(shù)據(jù)集,該數(shù)據(jù)集從數(shù)學(xué)上描述了區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布 。DEM 描述的是地面高程信息,在水文、測(cè)
繪、氣象、地貌、地質(zhì)、工程建設(shè)、通信等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
DEM數(shù)據(jù)獲取的常見方法:地形圖手扶跟蹤數(shù)字化、地面測(cè)量、攝影測(cè)量、機(jī)載激光雷達(dá)等。
地形圖手扶跟蹤數(shù)字化,是利用數(shù)字化儀和相應(yīng)的圖形處理軟件制作 DEM 數(shù)據(jù)。
地面測(cè)量是指運(yùn)用 GPS、全站儀、電子平板儀等儀器,對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)實(shí)測(cè),以此作為 DEM 的數(shù)據(jù)源。
攝影測(cè)量法是在獲取影像圖的基礎(chǔ)上,恢復(fù)地面立體模型,以達(dá)到從二維影像到三維立體模型的轉(zhuǎn)變。如果采用原有地形圖,或使用未
經(jīng)改造的模擬精密立體測(cè)圖儀獲得等高線,可以掃描進(jìn)行矢量化,得到等高線后再內(nèi)插成 DEM。
激光雷達(dá)大致分為機(jī)載和地面兩大類。其中機(jī)載激光雷達(dá)集激光測(cè)距技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、慣性測(cè)量單元 (IMU) /DGPS差分定位技術(shù)于一體,其所測(cè)得的數(shù)據(jù)為數(shù)字表面模型(Digital Surface Model,簡(jiǎn)稱 DSM) 的離散點(diǎn)表示,含有空間三維信息和激光強(qiáng)度信息。
通過應(yīng)用分類技術(shù)在原始數(shù)字表面模型中移除建筑物、人造物、覆蓋植物等測(cè)點(diǎn),即可獲得 DEM,并同時(shí)得到地面覆蓋物的高度。機(jī)載激光雷達(dá)具有自動(dòng)化程度高、受天氣影響小、數(shù)據(jù)生產(chǎn)周期短、精度高等特點(diǎn)。
DEM數(shù)據(jù)獲取方式間的比較:
獲取方式 |
DEM 精度 |
速度 |
成本 |
更新程度 |
應(yīng)用范圍 |
非常高 |
很快 |
非常高 |
容易 |
高分辨率、各種范圍 |
|
地面測(cè)量 |
高 |
很慢 |
高 |
困難 |
小范圍區(qū)域,特別的工程項(xiàng)目 |
較高 |
較快 |
較高 |
周期性 |
大的工程項(xiàng)目,國(guó)家范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集 |
|
GPS |
較高 |
很快 |
較高 |
容易 |
小范圍區(qū)域,特別的工程項(xiàng)目 |
地形圖手扶跟蹤數(shù)字化 |
較低 |
很慢 |
低 |
周期性 |
國(guó)家范圍以及軍事上的數(shù)據(jù)采 集,中小比例尺地形圖的 |
立體遙感 |
低 |
很快 |
低 |
很容易 |
國(guó)家范圍乃至全球范圍內(nèi)的數(shù) 據(jù)收集 |
隨著測(cè)繪信息技術(shù)的不斷發(fā)展,僅提供地物的地面高程信息難以滿足測(cè)繪地理信息業(yè)務(wù)需求,DSM 產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。DSM 的獲取方式主要是激光掃描,它是在DEM 基礎(chǔ)上,涵蓋了除地面以外的其他地表信息的高程,能真實(shí)表達(dá)地面起伏情況,可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。比如,在森林地區(qū),DSM 可用于檢測(cè)森林的生長(zhǎng)情況;在城區(qū),可用于檢查城市的發(fā)展情況。
(2)DOM 數(shù)據(jù)
數(shù)字正射影像圖(Digital Orthophoto Map,簡(jiǎn)稱 DOM)是利用遙感影像,通過數(shù)字攝影測(cè)量的原理及方法,對(duì)航片進(jìn)行控制、定向、糾正生成的影像圖。
DOM 同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征,精度高、信息豐富、制作周期短。它可作為底圖信息評(píng)價(jià)其他數(shù)據(jù)的精度和完整性,也可從中提取自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展信息,為防治災(zāi)害和公共設(shè)施建設(shè)等提供依據(jù)。
D0M 獲取方式主要為:全數(shù)字攝影測(cè)量和航天遙感影像處理。這兩種方式的最大差別在于獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的方式,全數(shù)字攝影測(cè)量通過航攝獲取負(fù)片,而航天遙感影像則通過遙感方式獲取數(shù)據(jù)。
隨著航天遙感技術(shù)的發(fā)展,高分辨率的影像可以用作數(shù)字正射影像的數(shù)據(jù)源。內(nèi)業(yè)人員可以通過使用遙感數(shù)據(jù),對(duì)其進(jìn)行幾何糾正,在對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行處理融合和鑲嵌后,即可更新入庫(kù)。
(3)DLG 數(shù)據(jù)
數(shù) 字 線 劃 地 圖(Digital Line Graphic,簡(jiǎn) 稱DLG)是現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理信息要素的矢量數(shù)據(jù)集,通過各種矢量數(shù)據(jù)采集手段將地表各要素的空間關(guān)系和相關(guān)屬性信息分層提取、編輯、保存,因而可以全面描述地表目標(biāo)。DLG 是一種放大、漫游、查詢、檢查、量測(cè)、疊加地圖,數(shù)據(jù)量小,便于分層,能快速生成專題地圖,亦被稱作矢量專題信息。
DLG 數(shù)據(jù)能滿足 GIS 進(jìn)行各種空間分析的要求,可隨機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)選取和顯示,與其他幾種產(chǎn)品疊加,便于分析、決策。DLG 的技術(shù)特征為:地圖地理內(nèi)容、分幅、投影、精度、坐標(biāo)系統(tǒng)與同比例尺地形圖一致,圖形輸出為矢量格式,任意縮放均不變形。
目前,常用的 DLG 獲取方式有以下幾種:
①原圖數(shù)字化
原圖數(shù)字化主要包括手扶跟蹤數(shù)字化和地圖掃描矢量化,兩者都常以舊的地形圖為底圖進(jìn)行數(shù)字化。手扶跟蹤數(shù)字化需要用數(shù)字化儀對(duì)原圖的地形特點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行跟蹤采集,精度較低,而地圖掃描矢量化可以用掃描儀直接掃描原圖,精度較高。
地圖掃描矢量化借用計(jì)算機(jī)軟件中原有的柵格地圖或直接對(duì)掃描后的紙質(zhì)地圖進(jìn)行矢量化,對(duì)地形圖中新產(chǎn)生的管線、道路、居民地等要素,進(jìn)行分層編輯,產(chǎn)生 DLG。
②全野外數(shù)字測(cè)圖
全野外數(shù)字測(cè)圖通過使用全站儀、GPS 接收機(jī)等測(cè)量?jī)x器,在野外進(jìn)行實(shí)地測(cè)量獲取數(shù)據(jù),具有高精度、高費(fèi)用特點(diǎn),多用于沒有底圖的地區(qū)。
③修改現(xiàn)有 DLG 數(shù)據(jù)
該方法是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新中的常用方法,在現(xiàn)有的 DLG數(shù)據(jù)上根據(jù)最新的數(shù)字正射影像圖進(jìn)行修改、保存。
④數(shù)字攝影測(cè)量
攝影測(cè)量在基本比例圖生產(chǎn)中占據(jù)著重要位置,經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量和解析攝影測(cè)量階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、專家系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科的發(fā)展,數(shù)字攝影測(cè)量的內(nèi)涵已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)攝影測(cè)量的范圍,現(xiàn)已被公認(rèn)為攝影測(cè)量的第三個(gè)發(fā)展階段。
數(shù)字攝影測(cè)量與模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量的最大區(qū)別在于:
它處理的原始信息不僅可以是像片,更主要的是數(shù)字影像(如 SPOT 影像)或數(shù)字化影像;
它最終是以計(jì)算機(jī)視覺代替人眼的立體觀測(cè),因而它所使用的儀器最終將是通用計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)外部設(shè)備;
其產(chǎn)品是數(shù)字形式的,傳統(tǒng)產(chǎn)品只是該數(shù)字產(chǎn)品的模擬輸出。
數(shù)字攝影測(cè)量作為一門由二維影像到三維空間的學(xué)科,主要通過提取物體特征點(diǎn)的方式確定物體坐標(biāo),然后將收集到的遙感影像進(jìn)行立體測(cè)圖,減輕了野外測(cè)圖的工作量,降低了生產(chǎn)成本,得到的數(shù)據(jù)源精度高。
數(shù)字攝影測(cè)量以其高效快速、生成數(shù)據(jù)產(chǎn)品齊全而發(fā)揮著其他測(cè)量手段無法比擬的作用。
綜上所述,對(duì)DEM 、DOM、DLG 產(chǎn)品的獲取方式、應(yīng)用范圍深入分析和研究 ,促進(jìn)測(cè)繪項(xiàng)目管理水平的提高,利于優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃,加快推進(jìn)基礎(chǔ)測(cè)繪轉(zhuǎn)型,推動(dòng)數(shù)字化測(cè)繪向信息化測(cè)繪升級(jí),為服務(wù)國(guó)計(jì)民生提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)測(cè)繪保障。
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