自基礎測繪全面完成從模擬時代向數字化時代的跨越后,就形成了新一代基礎測繪產品,4D測繪產品。極大地豐富了基礎測繪產品形式,顯著提升了基礎測繪保障服務的能力和水平。
在業界眾所周知,現代數字地圖由數字正射影像圖(DOM)、數字高程模型(DEM)、數字柵格地圖(DRG)、數字線劃地圖(DLG)以及復合模式組成。
對 DEM 、DOM、DLG 產品的獲取方式、應用范圍的分析,可指導測繪地理信息行業實際生產過程,滿足各行各業對測繪服務的不同需求。
(1)DEM 數據
數字高程模型(Digital Elevation Model,簡稱DEM)是一定區域范圍內規則格網點的平面坐標(X,Y)及其高程(Z)的數據集或是經度 λ、緯度 φ 和海拔h 的數據集,該數據集從數學上描述了區域地貌形態的空間分布 。DEM 描述的是地面高程信息,在水文、測
繪、氣象、地貌、地質、工程建設、通信等領域有著廣泛應用。
DEM數據獲取的常見方法:地形圖手扶跟蹤數字化、地面測量、攝影測量、機載激光雷達等。
地形圖手扶跟蹤數字化,是利用數字化儀和相應的圖形處理軟件制作 DEM 數據。
地面測量是指運用 GPS、全站儀、電子平板儀等儀器,對目標點進行三維坐標實測,以此作為 DEM 的數據源。
攝影測量法是在獲取影像圖的基礎上,恢復地面立體模型,以達到從二維影像到三維立體模型的轉變。如果采用原有地形圖,或使用未
經改造的模擬精密立體測圖儀獲得等高線,可以掃描進行矢量化,得到等高線后再內插成 DEM。
激光雷達大致分為機載和地面兩大類。其中機載激光雷達集激光測距技術、計算機技術、慣性測量單元 (IMU) /DGPS差分定位技術于一體,其所測得的數據為數字表面模型(Digital Surface Model,簡稱 DSM) 的離散點表示,含有空間三維信息和激光強度信息。
通過應用分類技術在原始數字表面模型中移除建筑物、人造物、覆蓋植物等測點,即可獲得 DEM,并同時得到地面覆蓋物的高度。機載激光雷達具有自動化程度高、受天氣影響小、數據生產周期短、精度高等特點。
DEM數據獲取方式間的比較:
獲取方式 |
DEM 精度 |
速度 |
成本 |
更新程度 |
應用范圍 |
非常高 |
很快 |
非常高 |
容易 |
高分辨率、各種范圍 |
|
地面測量 |
高 |
很慢 |
高 |
困難 |
小范圍區域,特別的工程項目 |
較高 |
較快 |
較高 |
周期性 |
大的工程項目,國家范圍內的數據采集 |
|
GPS |
較高 |
很快 |
較高 |
容易 |
小范圍區域,特別的工程項目 |
地形圖手扶跟蹤數字化 |
較低 |
很慢 |
低 |
周期性 |
國家范圍以及軍事上的數據采 集,中小比例尺地形圖的 |
立體遙感 |
低 |
很快 |
低 |
很容易 |
國家范圍乃至全球范圍內的數 據收集 |
隨著測繪信息技術的不斷發展,僅提供地物的地面高程信息難以滿足測繪地理信息業務需求,DSM 產品應運而生。DSM 的獲取方式主要是激光掃描,它是在DEM 基礎上,涵蓋了除地面以外的其他地表信息的高程,能真實表達地面起伏情況,可廣泛應用于各行各業。比如,在森林地區,DSM 可用于檢測森林的生長情況;在城區,可用于檢查城市的發展情況。
(2)DOM 數據
數字正射影像圖(Digital Orthophoto Map,簡稱 DOM)是利用遙感影像,通過數字攝影測量的原理及方法,對航片進行控制、定向、糾正生成的影像圖。
DOM 同時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價其他數據的精度和完整性,也可從中提取自然資源和社會經濟發展信息,為防治災害和公共設施建設等提供依據。
D0M 獲取方式主要為:全數字攝影測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數據的方式,全數字攝影測量通過航攝獲取負片,而航天遙感影像則通過遙感方式獲取數據。
隨著航天遙感技術的發展,高分辨率的影像可以用作數字正射影像的數據源。內業人員可以通過使用遙感數據,對其進行幾何糾正,在對數字影像進行處理融合和鑲嵌后,即可更新入庫。
(3)DLG 數據
數 字 線 劃 地 圖(Digital Line Graphic,簡 稱DLG)是現有地形圖上基礎地理信息要素的矢量數據集,通過各種矢量數據采集手段將地表各要素的空間關系和相關屬性信息分層提取、編輯、保存,因而可以全面描述地表目標。DLG 是一種放大、漫游、查詢、檢查、量測、疊加地圖,數據量小,便于分層,能快速生成專題地圖,亦被稱作矢量專題信息。
DLG 數據能滿足 GIS 進行各種空間分析的要求,可隨機進行數據選取和顯示,與其他幾種產品疊加,便于分析、決策。DLG 的技術特征為:地圖地理內容、分幅、投影、精度、坐標系統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原圖數字化
原圖數字化主要包括手扶跟蹤數字化和地圖掃描矢量化,兩者都常以舊的地形圖為底圖進行數字化。手扶跟蹤數字化需要用數字化儀對原圖的地形特點逐點進行跟蹤采集,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算機軟件中原有的柵格地圖或直接對掃描后的紙質地圖進行矢量化,對地形圖中新產生的管線、道路、居民地等要素,進行分層編輯,產生 DLG。
②全野外數字測圖
全野外數字測圖通過使用全站儀、GPS 接收機等測量儀器,在野外進行實地測量獲取數據,具有高精度、高費用特點,多用于沒有底圖的地區。
③修改現有 DLG 數據
該方法是基礎地理數據更新中的常用方法,在現有的 DLG數據上根據最新的數字正射影像圖進行修改、保存。
④數字攝影測量
攝影測量在基本比例圖生產中占據著重要位置,經歷了模擬攝影測量和解析攝影測量階段。隨著計算機技術以及數字圖像處理、模式識別、人工智能、專家系統、計算機視覺等學科的發展,數字攝影測量的內涵已遠遠超過了傳統攝影測量的范圍,現已被公認為攝影測量的第三個發展階段。
它處理的原始信息不僅可以是像片,更主要的是數字影像(如 SPOT 影像)或數字化影像;
它最終是以計算機視覺代替人眼的立體觀測,因而它所使用的儀器最終將是通用計算機及其相應外部設備;
其產品是數字形式的,傳統產品只是該數字產品的模擬輸出。
數字攝影測量作為一門由二維影像到三維空間的學科,主要通過提取物體特征點的方式確定物體坐標,然后將收集到的遙感影像進行立體測圖,減輕了野外測圖的工作量,降低了生產成本,得到的數據源精度高。
數字攝影測量以其高效快速、生成數據產品齊全而發揮著其他測量手段無法比擬的作用。
綜上所述,對DEM 、DOM、DLG 產品的獲取方式、應用范圍深入分析和研究 ,促進測繪項目管理水平的提高,利于優化生產計劃,加快推進基礎測繪轉型,推動數字化測繪向信息化測繪升級,為服務國計民生提供更加堅實的基礎測繪保障。
文章來源于網絡,作者蔡建德,陳彥軍。登載此文出于傳遞更多信息之目的,版權歸原作者及刊載媒體所有,如本文中圖片或文字侵犯您的權益,請聯系我們。
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