數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在GIS數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用

　　前言：地理信息系統(tǒng)GIS的廣泛應(yīng)用，使GIS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢(shì)性問題凸顯出來。數(shù)據(jù)更新的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的速度，因此無法滿足交通、水利、運(yùn)輸、城市規(guī)劃等發(fā)展的需要。全面推進(jìn)數(shù)字攝影測(cè)量在GIS數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用是擺在面前的現(xiàn)實(shí)性問題，及時(shí)、快速、高效地更新成為影響GIS發(fā)展的重要因素。利用全數(shù)字攝影測(cè)量方法進(jìn)行數(shù)據(jù)更新方法的實(shí)驗(yàn)和研究，為今后的數(shù)據(jù)更新任務(wù)打下了較好的基礎(chǔ)。

　　一、GIS概述

　　GIS 數(shù)據(jù)更新是數(shù)字攝影測(cè)量發(fā)展的一個(gè)重要方向。近年來，隨著攝影測(cè)量和遙感的發(fā)展，空間信息數(shù)據(jù)的處理更加簡(jiǎn)單、方便、即時(shí)。數(shù)字攝影測(cè)量不僅能夠快速的獲取數(shù)據(jù)，而且能夠檢測(cè)數(shù)據(jù)的變化，為GIS 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新提供支持。本文在就數(shù)字攝影測(cè)量在GIS 數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用做了相關(guān)探討。

　　1、 GIS 數(shù)據(jù)更新的意義

　?。?）我國(guó)GIS 經(jīng)過20 多年的發(fā)展，已廣泛運(yùn)用于道路導(dǎo)航、出行查詢、數(shù)字城市、資源調(diào)查、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、農(nóng)林牧業(yè)等幾乎關(guān)系國(guó)計(jì)民生的所有領(lǐng)域。而這些應(yīng)用的基礎(chǔ)都是空間數(shù)據(jù)，GIS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，有助于各個(gè)行業(yè)的可持續(xù)應(yīng)用和發(fā)展。

　　（2）GIS 數(shù)據(jù)更新可推動(dòng)空間數(shù)據(jù)共享和空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。目前GIS 的數(shù)據(jù)格式各異，信息共享難度大，解決多格式數(shù)據(jù)源集成是關(guān)鍵。而要實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)集成，應(yīng)建立及制定統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)格式規(guī)范，包括投影、拓?fù)潢P(guān)系、屬性數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)字典，及柵格格式和矢量格式等不同的空間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)。而GIS 數(shù)據(jù)更新可推動(dòng)這些格式和標(biāo)準(zhǔn)的形成和建立。

　　2、GIS 數(shù)據(jù)更新的主要內(nèi)容

　?。?）國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括全國(guó)范圍多種比例尺的地貌、水系、居民地、交通、地名等基礎(chǔ)地理信息，包括柵格地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、矢量地形要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫(kù)、地名數(shù)據(jù)庫(kù)、地形數(shù)據(jù)庫(kù)等。

　?。?）面向具體應(yīng)用的地理信息數(shù)據(jù)，如道路導(dǎo)航需要的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和變化監(jiān)測(cè)需要的影像數(shù)據(jù)、“數(shù)字城市”建設(shè)需要的高分辨率影像數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)等。

　?。?）局部空間要素更新，由于GIS 數(shù)據(jù)有局部變化的特征，通過變化監(jiān)測(cè)或者需求進(jìn)行局部的空間要素或者空間數(shù)據(jù)更新保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。

　?。?）新數(shù)據(jù)的添加，如高空間分辨率影像數(shù)據(jù)、高光譜分辨率影像數(shù)據(jù)、機(jī)載和地面Lidar 數(shù)據(jù)、干涉雷達(dá)數(shù)據(jù)等，并與已有GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，融合。

　　二、數(shù)字攝影測(cè)量的原理

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

　　這些成果可以輸出成圖形、圖像，也可以直接應(yīng)用。數(shù)字攝影測(cè)量適用性很強(qiáng)，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(shù)據(jù)庫(kù)的建立與更新提供數(shù)據(jù)，能用于制作數(shù)字地形模型、數(shù)字地球，是地理信息系統(tǒng)獲取地面數(shù)據(jù)的重要手段之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，通過更加科學(xué)有效的數(shù)字攝影測(cè)量技術(shù)能夠更加有效的應(yīng)用于GIS的數(shù)據(jù)更新中。

　　三、數(shù)字攝影測(cè)量的現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)

　　1、數(shù)字攝影測(cè)量時(shí)代的數(shù)據(jù)產(chǎn)品

　　攝影測(cè)量發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量和數(shù)字攝影測(cè)量。數(shù)據(jù)產(chǎn)品也已經(jīng)從模擬攝影測(cè)量和解析攝影測(cè)量階段的測(cè)圖數(shù)據(jù)(主要是線畫圖數(shù)據(jù))發(fā)展到現(xiàn)在數(shù)字攝影測(cè)量時(shí)代的4D產(chǎn)品甚至更多。數(shù)字攝影測(cè)量的產(chǎn)品主要有：數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字正射影像模型DOM、數(shù)字線畫圖DLG、數(shù)字柵格地圖DRG 以及數(shù)字表面模型DSM 和結(jié)合DOM，DEM 所產(chǎn)生的三維地表模型，這些數(shù)據(jù)產(chǎn)品基本上都是GIS 空間數(shù)據(jù)的主要來源。

　　2、數(shù)字攝影測(cè)量相對(duì)其他GIS 數(shù)據(jù)獲取手段的優(yōu)勢(shì)

　　目前來講, 獲取GIS 數(shù)據(jù)的手段主要有: 野外數(shù)據(jù)采集、地圖數(shù)字化、攝影測(cè)量、遙感、機(jī)載雷達(dá)和激光掃描等。野外數(shù)據(jù)采集的手段主要包括平板測(cè)量、全站儀測(cè)量和GPS 測(cè)量。地圖數(shù)字化有兩種作業(yè)方式: 手扶跟蹤數(shù)字化和地圖掃描數(shù)字化。同野外數(shù)據(jù)獲取相比，數(shù)字攝影測(cè)量具有經(jīng)濟(jì)成本低、成圖周期短、效率高、工作量小的特點(diǎn)；地圖數(shù)字化雖然也具有很高的效率，且成本低廉，但是地圖數(shù)字化具有明顯的滯后性，同其相比，數(shù)字攝影測(cè)量具有明顯的現(xiàn)勢(shì)性；同機(jī)載雷達(dá)相和激光掃描相比，數(shù)字攝影測(cè)量無論理論和技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟。

　　三、數(shù)字攝影測(cè)量在GIS數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用

　　1、建立GIS 空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制

　　在當(dāng)今，遙感和攝影測(cè)量相互融合的情況下，數(shù)字攝影測(cè)量和遙感作為不同時(shí)期相同的學(xué)科，能夠相互結(jié)合為GIS 空間數(shù)據(jù)建立動(dòng)態(tài)的更新機(jī)制。數(shù)字攝影測(cè)量不僅能夠快速、大面積的對(duì)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，而且能夠?yàn)镚IS 數(shù)據(jù)更新提供變化監(jiān)測(cè)支持。在不斷的變化檢測(cè)中建立GIS 數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制。

　　2、數(shù)字攝影測(cè)量可以充分利用已有數(shù)據(jù)對(duì)GIS 數(shù)據(jù)更新

　　在GIS 數(shù)據(jù)更新的過程，可充分利用已有的數(shù)據(jù)產(chǎn)品結(jié)合新數(shù)據(jù)去進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，比如，利用已有的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，比如對(duì)于單張航空影像來說，如果已知該地區(qū)的數(shù)字地面模型DEM，就可以直接利用該數(shù)字影像的內(nèi)、外方位元素、影像數(shù)據(jù)與DEM直接生成該地區(qū)的正射影像圖，不需作任何處理。

　　3、數(shù)字攝影測(cè)量可以為GIS 新型數(shù)添加據(jù)提供理論和技術(shù)支持

　　伴隨著GIS、RS、GPS 的迅速發(fā)展，不同的應(yīng)用對(duì)GIS 數(shù)據(jù)的要求不同。對(duì)GIS 數(shù)據(jù)的尺度、分辨率等要求不同。有時(shí)候需要對(duì)新老數(shù)據(jù)、不同尺度或分辨率的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成或融合，這就需要將不同的數(shù)據(jù)置于同一空間坐標(biāo)系下，并進(jìn)行一定的處理，以進(jìn)行綜合分析。傳統(tǒng)的GIS 理論缺乏對(duì)遙感影像處理的一系列關(guān)鍵理論，比如：遙感影像的校正、復(fù)原、增強(qiáng)、濾波、分類等。而數(shù)字攝影測(cè)量能夠?yàn)檫b感影像的處理提供理論支持。在新數(shù)據(jù)的加入過程中，比如高空間分辨率遙感影像、Lidar 數(shù)據(jù)，我們可以通過其與已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成融合，來進(jìn)行綜合分析，以達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和比較利用。

　　4、數(shù)字攝影測(cè)量可以對(duì)GIS 數(shù)據(jù)更新進(jìn)行大面的成果檢驗(yàn)

　　GIS 數(shù)據(jù)更新的關(guān)鍵是將新數(shù)據(jù)與已有數(shù)據(jù)進(jìn)行疊合，或者將新數(shù)據(jù)添加到已有數(shù)據(jù)系統(tǒng)庫(kù)中。在處理過程中，不同比例尺數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)情況，新老數(shù)據(jù)的差異，不同空間尺度、分辨率和不同遙感傳感器數(shù)據(jù)的融合情況都有可能出現(xiàn)一定的誤差。這些都可以通過數(shù)字攝影測(cè)量進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。

　　結(jié)語：綜上所述，隨著遙感科學(xué)的迅速發(fā)展，數(shù)字攝影測(cè)量會(huì)在GIS 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新中扮演更重要的角色。GIS 數(shù)據(jù)更新的常態(tài)和動(dòng)態(tài)機(jī)制、多源、多尺度數(shù)據(jù)的集成和融合、如何將新的高空間、高光譜、高輻射、Lidar 數(shù)據(jù)和已有的GIS 數(shù)據(jù)集成、融合、應(yīng)用等都需要數(shù)字攝影測(cè)量理論和技術(shù)的支持。

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