數字攝影(yǐng)測量在GIS數據更新中的(de)應用(yòng)

　　前言：地理(lǐ)信息系統GIS的(de)廣泛應用(yòng)，使GIS數據的(de)準确性和(hé)現勢性問題凸顯出來(lái)。數據更新的(de)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落後于我國經濟建設發展的(de)速度，因此無法滿足交通(tōng)、水(shuǐ)利、運輸、城(chéng)市規劃等發展的(de)需要。全面推進數字攝影(yǐng)測量在GIS數據更新中的(de)應用(yòng)是擺在面前的(de)現實性問題，及時(shí)、快(kuài)速、高(gāo)效地更新成爲影(yǐng)響GIS發展的(de)重要因素。利用(yòng)全數字攝影(yǐng)測量方法進行數據更新方法的(de)實驗和(hé)研究，爲今後的(de)數據更新任務打下(xià)了(le)較好的(de)基礎。

　　一、GIS概述

　　GIS 數據更新是數字攝影(yǐng)測量發展的(de)一個(gè)重要方向。近年來(lái)，随著(zhe)攝影(yǐng)測量和(hé)遙感的(de)發展，空間信息數據的(de)處理(lǐ)更加簡單、方便、即時(shí)。數字攝影(yǐng)測量不僅能夠快(kuài)速的(de)獲取數據，而且能夠檢測數據的(de)變化(huà)，爲GIS 數據動态更新提供支持。本文在就數字攝影(yǐng)測量在GIS 數據更新中的(de)應用(yòng)做(zuò)了(le)相關探討(tǎo)。

　　1、 GIS 數據更新的(de)意義

　　（1）我國GIS 經過20 多(duō)年的(de)發展，已廣泛運用(yòng)于道路導航、出行查詢、數字城(chéng)市、資源調查、災害監測、交通(tōng)運輸、農林(lín)牧業等幾乎關系國計民生的(de)所有領域。而這(zhè)些應用(yòng)的(de)基礎都是空間數據，GIS數據實時(shí)更新，有助于各個(gè)行業的(de)可(kě)持續應用(yòng)和(hé)發展。

　　（2）GIS 數據更新可(kě)推動空間數據共享和(hé)空間數據标準化(huà)建設。目前GIS 的(de)數據格式各異，信息共享難度大(dà)，解決多(duō)格式數據源集成是關鍵。而要實現多(duō)源數據集成，應建立及制定統一的(de)空間數據格式規範，包括投影(yǐng)、拓撲關系、屬性數據、數據字典，及栅格格式和(hé)矢量格式等不同的(de)空間數據格式的(de)轉換标準。而GIS 數據更新可(kě)推動這(zhè)些格式和(hé)标準的(de)形成和(hé)建立。

　　2、GIS 數據更新的(de)主要内容

　　（1）國家基礎地理(lǐ)信息數據，國家基礎地理(lǐ)信息數據包括全國範圍多(duō)種比例尺的(de)地貌、水(shuǐ)系、居民地、交通(tōng)、地名等基礎地理(lǐ)信息，包括栅格地圖數據庫、矢量地形要素數據庫、數字高(gāo)程模型數據庫、地名數據庫、地形數據庫等。

　　（2）面向具體應用(yòng)的(de)地理(lǐ)信息數據，如道路導航需要的(de)道路網數據、災害監測和(hé)變化(huà)監測需要的(de)影(yǐng)像數據、“數字城(chéng)市”建設需要的(de)高(gāo)分(fēn)辨率影(yǐng)像數據和(hé)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(huà)的(de)特征，通(tōng)過變化(huà)監測或者需求進行局部的(de)空間要素或者空間數據更新保證數據的(de)現勢性。

　　（4）新數據的(de)添加，如高(gāo)空間分(fēn)辨率影(yǐng)像數據、高(gāo)光(guāng)譜分(fēn)辨率影(yǐng)像數據、機載和(hé)地面Lidar 數據、幹涉雷達數據等，并與已有GIS數據進行集成，融合。

　　二、數字攝影(yǐng)測量的(de)原理(lǐ)

　　數字攝影(yǐng)測量是以數字影(yǐng)像爲基礎，用(yòng)電子計算(suàn)機進行分(fēn)析和(hé)處理(lǐ)，确定被攝物(wù)體的(de)形狀、大(dà)小、空間位置及性質的(de)技術。它具有全數字的(de)特點，數字影(yǐng)像的(de)獲取方式有兩種：一是由數字式遙感器在攝影(yǐng)時(shí)直接獲取；二是通(tōng)過對(duì)像片的(de)數字化(huà)掃描獲取；對(duì)已獲取的(de)數字影(yǐng)像進行預處理(lǐ)，使之适于判讀與量測。然後在數字攝影(yǐng)測量中進行影(yǐng)像匹配和(hé)攝影(yǐng)測量處理(lǐ)，便可(kě)以得(de)到各種數字成果。

　　這(zhè)些成果可(kě)以輸出成圖形、圖像，也(yě)可(kě)以直接應用(yòng)。數字攝影(yǐng)測量适用(yòng)性很強，能處理(lǐ)航空像片、航天相片和(hé)近景攝影(yǐng)相片等各種資料，能爲地圖數據庫的(de)建立與更新提供數據，能用(yòng)于制作數字地形模型、數字地球，是地理(lǐ)信息系統獲取地面數據的(de)重要手段之一。随著(zhe)科學技術的(de)不斷進步，通(tōng)過更加科學有效的(de)數字攝影(yǐng)測量技術能夠更加有效的(de)應用(yòng)于GIS的(de)數據更新中。

　　三、數字攝影(yǐng)測量的(de)現狀和(hé)優勢

　　1、數字攝影(yǐng)測量時(shí)代的(de)數據産品

　　攝影(yǐng)測量發展到現在，已經經曆模拟攝影(yǐng)測量、解析攝影(yǐng)測量和(hé)數字攝影(yǐng)測量。數據産品也(yě)已經從模拟攝影(yǐng)測量和(hé)解析攝影(yǐng)測量階段的(de)測圖數據(主要是線畫(huà)圖數據)發展到現在數字攝影(yǐng)測量時(shí)代的(de)4D産品甚至更多(duō)。數字攝影(yǐng)測量的(de)産品主要有：數字高(gāo)程模型DEM、數字正射影(yǐng)像模型DOM、數字線畫(huà)圖DLG、數字栅格地圖DRG 以及數字表面模型DSM 和(hé)結合DOM，DEM 所産生的(de)三維地表模型，這(zhè)些數據産品基本上都是GIS 空間數據的(de)主要來(lái)源。

　　2、數字攝影(yǐng)測量相對(duì)其他(tā)GIS 數據獲取手段的(de)優勢

　　目前來(lái)講, 獲取GIS 數據的(de)手段主要有: 野外數據采集、地圖數字化(huà)、攝影(yǐng)測量、遙感、機載雷達和(hé)激光(guāng)掃描等。野外數據采集的(de)手段主要包括平闆測量、全站儀測量和(hé)GPS 測量。地圖數字化(huà)有兩種作業方式: 手扶跟蹤數字化(huà)和(hé)地圖掃描數字化(huà)。同野外數據獲取相比，數字攝影(yǐng)測量具有經濟成本低、成圖周期短、效率高(gāo)、工作量小的(de)特點；地圖數字化(huà)雖然也(yě)具有很高(gāo)的(de)效率，且成本低廉，但是地圖數字化(huà)具有明(míng)顯的(de)滞後性，同其相比，數字攝影(yǐng)測量具有明(míng)顯的(de)現勢性；同機載雷達相和(hé)激光(guāng)掃描相比，數字攝影(yǐng)測量無論理(lǐ)論和(hé)技術都已經相當成熟。

　　三、數字攝影(yǐng)測量在GIS數據更新中的(de)應用(yòng)

　　1、建立GIS 空間數據的(de)動态更新機制

　　在當今，遙感和(hé)攝影(yǐng)測量相互融合的(de)情況下(xià)，數字攝影(yǐng)測量和(hé)遙感作爲不同時(shí)期相同的(de)學科，能夠相互結合爲GIS 空間數據建立動态的(de)更新機制。數字攝影(yǐng)測量不僅能夠快(kuài)速、大(dà)面積的(de)對(duì)GIS數據進行更新，而且能夠爲GIS 數據更新提供變化(huà)監測支持。在不斷的(de)變化(huà)檢測中建立GIS 數據的(de)動态更新機制。

　　2、數字攝影(yǐng)測量可(kě)以充分(fēn)利用(yòng)已有數據對(duì)GIS 數據更新

　　在GIS 數據更新的(de)過程，可(kě)充分(fēn)利用(yòng)已有的(de)數據産品結合新數據去進行數據更新，比如，利用(yòng)已有的(de)控制點數據，比如對(duì)于單張航空影(yǐng)像來(lái)說，如果已知該地區(qū)的(de)數字地面模型DEM，就可(kě)以直接利用(yòng)該數字影(yǐng)像的(de)内、外方位元素、影(yǐng)像數據與DEM直接生成該地區(qū)的(de)正射影(yǐng)像圖，不需作任何處理(lǐ)。

　　3、數字攝影(yǐng)測量可(kě)以爲GIS 新型數添加據提供理(lǐ)論和(hé)技術支持

　　伴随著(zhe)GIS、RS、GPS 的(de)迅速發展，不同的(de)應用(yòng)對(duì)GIS 數據的(de)要求不同。對(duì)GIS 數據的(de)尺度、分(fēn)辨率等要求不同。有時(shí)候需要對(duì)新老數據、不同尺度或分(fēn)辨率的(de)數據進行集成或融合，這(zhè)就需要将不同的(de)數據置于同一空間坐(zuò)标系下(xià)，并進行一定的(de)處理(lǐ)，以進行綜合分(fēn)析。傳統的(de)GIS 理(lǐ)論缺乏對(duì)遙感影(yǐng)像處理(lǐ)的(de)一系列關鍵理(lǐ)論，比如：遙感影(yǐng)像的(de)校正、複原、增強、濾波、分(fēn)類等。而數字攝影(yǐng)測量能夠爲遙感影(yǐng)像的(de)處理(lǐ)提供理(lǐ)論支持。在新數據的(de)加入過程中，比如高(gāo)空間分(fēn)辨率遙感影(yǐng)像、Lidar 數據，我們可(kě)以通(tōng)過其與已有的(de)數據進行集成融合，來(lái)進行綜合分(fēn)析，以達到對(duì)數據的(de)統計和(hé)比較利用(yòng)。

　　4、數字攝影(yǐng)測量可(kě)以對(duì)GIS 數據更新進行大(dà)面的(de)成果檢驗

　　GIS 數據更新的(de)關鍵是将新數據與已有數據進行疊合，或者将新數據添加到已有數據系統庫中。在處理(lǐ)過程中，不同比例尺數據的(de)配準情況，新老數據的(de)差異，不同空間尺度、分(fēn)辨率和(hé)不同遙感傳感器數據的(de)融合情況都有可(kě)能出現一定的(de)誤差。這(zhè)些都可(kě)以通(tōng)過數字攝影(yǐng)測量進行檢驗和(hé)校正。

　　結語：綜上所述，随著(zhe)遙感科學的(de)迅速發展，數字攝影(yǐng)測量會在GIS 數據動态更新中扮演更重要的(de)角色。GIS 數據更新的(de)常态和(hé)動态機制、多(duō)源、多(duō)尺度數據的(de)集成和(hé)融合、如何将新的(de)高(gāo)空間、高(gāo)光(guāng)譜、高(gāo)輻射、Lidar 數據和(hé)已有的(de)GIS 數據集成、融合、應用(yòng)等都需要數字攝影(yǐng)測量理(lǐ)論和(hé)技術的(de)支持。

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