數字攝影測量在GIS數據更新中的應用

發布日期：2018-05-21 00:00 瀏覽量：16228

　　前言：地理信息系統GIS的廣泛應用，使GIS數據的準確性和現勢性問題凸顯出來。數據更新的速度遠遠落后于我國經濟建設發展的速度，因此無法滿足交通、水利、運輸、城市規劃等發展的需要。全面推進數字攝影測量在GIS數據更新中的應用是擺在面前的現實性問題，及時、快速、高效地更新成為影響GIS發展的重要因素。利用全數字攝影測量方法進行數據更新方法的實驗和研究，為今后的數據更新任務打下了較好的基礎。

　　一、GIS概述

　　GIS 數據更新是數字攝影測量發展的一個重要方向。近年來，隨著攝影測量和遙感的發展，空間信息數據的處理更加簡單、方便、即時。數字攝影測量不僅能夠快速的獲取數據，而且能夠檢測數據的變化，為GIS 數據動態更新提供支持。本文在就數字攝影測量在GIS 數據更新中的應用做了相關探討。

　　1、 GIS 數據更新的意義

　　（1）我國GIS 經過20 多年的發展，已廣泛運用于道路導航、出行查詢、數字城市、資源調查、災害監測、交通運輸、農林牧業等幾乎關系國計民生的所有領域。而這些應用的基礎都是空間數據，GIS數據實時更新，有助于各個行業的可持續應用和發展。

　　（2）GIS 數據更新可推動空間數據共享和空間數據標準化建設。目前GIS 的數據格式各異，信息共享難度大，解決多格式數據源集成是關鍵。而要實現多源數據集成，應建立及制定統一的空間數據格式規范，包括投影、拓撲關系、屬性數據、數據字典，及柵格格式和矢量格式等不同的空間數據格式的轉換標準。而GIS 數據更新可推動這些格式和標準的形成和建立。

　　2、GIS 數據更新的主要內容

　　（1）國家基礎地理信息數據，國家基礎地理信息數據包括全國范圍多種比例尺的地貌、水系、居民地、交通、地名等基礎地理信息，包括柵格地圖數據庫、矢量地形要素數據庫、數字高程模型數據庫、地名數據庫、地形數據庫等。

　　（2）面向具體應用的地理信息數據，如道路導航需要的道路網數據、災害監測和變化監測需要的影像數據、“數字城市”建設需要的高分辨率影像數據和三維模型數據等。

　　（3）局部空間要素更新，由于GIS 數據有局部變化的特征，通過變化監測或者需求進行局部的空間要素或者空間數據更新保證數據的現勢性。

　　（4）新數據的添加，如高空間分辨率影像數據、高光譜分辨率影像數據、機載和地面Lidar 數據、干涉雷達數據等，并與已有GIS數據進行集成，融合。

　　二、數字攝影測量的原理

　　數字攝影測量是以數字影像為基礎，用電子計算機進行分析和處理，確定被攝物體的形狀、大小、空間位置及性質的技術。它具有全數字的特點，數字影像的獲取方式有兩種：一是由數字式遙感器在攝影時直接獲取；二是通過對像片的數字化掃描獲取；對已獲取的數字影像進行預處理，使之適于判讀與量測。然后在數字攝影測量中進行影像匹配和攝影測量處理，便可以得到各種數字成果。

　　這些成果可以輸出成圖形、圖像，也可以直接應用。數字攝影測量適用性很強，能處理航空像片、航天相片和近景攝影相片等各種資料，能為地圖數據庫的建立與更新提供數據，能用于制作數字地形模型、數字地球，是地理信息系統獲取地面數據的重要手段之一。隨著科學技術的不斷進步，通過更加科學有效的數字攝影測量技術能夠更加有效的應用于GIS的數據更新中。

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　　三、數字攝影測量的現狀和優勢

　　1、數字攝影測量時代的數據產品

　　攝影測量發展到現在，已經經歷模擬攝影測量、解析攝影測量和數字攝影測量。數據產品也已經從模擬攝影測量和解析攝影測量階段的測圖數據(主要是線畫圖數據)發展到現在數字攝影測量時代的4D產品甚至更多。數字攝影測量的產品主要有：數字高程模型DEM、數字正射影像模型DOM、數字線畫圖DLG、數字柵格地圖DRG 以及數字表面模型DSM 和結合DOM，DEM 所產生的三維地表模型，這些數據產品基本上都是GIS 空間數據的主要來源。

　　2、數字攝影測量相對其他GIS 數據獲取手段的優勢

　　目前來講, 獲取GIS 數據的手段主要有: 野外數據采集、地圖數字化、攝影測量、遙感、機載雷達和激光掃描等。野外數據采集的手段主要包括平板測量、全站儀測量和GPS 測量。地圖數字化有兩種作業方式: 手扶跟蹤數字化和地圖掃描數字化。同野外數據獲取相比，數字攝影測量具有經濟成本低、成圖周期短、效率高、工作量小的特點；地圖數字化雖然也具有很高的效率，且成本低廉，但是地圖數字化具有明顯的滯后性，同其相比，數字攝影測量具有明顯的現勢性；同機載雷達相和激光掃描相比，數字攝影測量無論理論和技術都已經相當成熟。

　　三、數字攝影測量在GIS數據更新中的應用

　　1、建立GIS 空間數據的動態更新機制

　　在當今，遙感和攝影測量相互融合的情況下，數字攝影測量和遙感作為不同時期相同的學科，能夠相互結合為GIS 空間數據建立動態的更新機制。數字攝影測量不僅能夠快速、大面積的對GIS數據進行更新，而且能夠為GIS 數據更新提供變化監測支持。在不斷的變化檢測中建立GIS 數據的動態更新機制。

　　2、數字攝影測量可以充分利用已有數據對GIS 數據更新

　　在GIS 數據更新的過程，可充分利用已有的數據產品結合新數據去進行數據更新，比如，利用已有的控制點數據，比如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。

　　3、數字攝影測量可以為GIS 新型數添加據提供理論和技術支持

　　伴隨著GIS、RS、GPS 的迅速發展，不同的應用對GIS 數據的要求不同。對GIS 數據的尺度、分辨率等要求不同。有時候需要對新老數據、不同尺度或分辨率的數據進行集成或融合，這就需要將不同的數據置于同一空間坐標系下，并進行一定的處理，以進行綜合分析。傳統的GIS 理論缺乏對遙感影像處理的一系列關鍵理論，比如：遙感影像的校正、復原、增強、濾波、分類等。而數字攝影測量能夠為遙感影像的處理提供理論支持。在新數據的加入過程中，比如高空間分辨率遙感影像、Lidar 數據，我們可以通過其與已有的數據進行集成融合，來進行綜合分析，以達到對數據的統計和比較利用。

　　4、數字攝影測量可以對GIS 數據更新進行大面的成果檢驗

　　GIS 數據更新的關鍵是將新數據與已有數據進行疊合，或者將新數據添加到已有數據系統庫中。在處理過程中，不同比例尺數據的配準情況，新老數據的差異，不同空間尺度、分辨率和不同遙感傳感器數據的融合情況都有可能出現一定的誤差。這些都可以通過數字攝影測量進行檢驗和校正。

　　結語：綜上所述，隨著遙感科學的迅速發展，數字攝影測量會在GIS 數據動態更新中扮演更重要的角色。GIS 數據更新的常態和動態機制、多源、多尺度數據的集成和融合、如何將新的高空間、高光譜、高輻射、Lidar 數據和已有的GIS 數據集成、融合、應用等都需要數字攝影測量理論和技術的支持。

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