基于城市測繪的信息化測繪技術與測繪體系研究

黃秀河

(河北省第二測繪院，河北 石家莊 050000)

一、城市空間信息獲取體系的發(fā)展

城市空間信息是指與城市這個特殊區(qū)域，相關聯(lián)的地理空間信息的總稱，包括了建筑物、構筑物、道路、植被、橋梁、地下管線等等。目前，我國多數(shù)城市的空間信息的獲取與應用都取得了很大的成效，許多城市都相繼完成了地形的測繪與修測工作，然而與此同時，城市空間信息的獲取與利用仍存在著許多的問題，包括了數(shù)據(jù)種類單調，可利用性差，數(shù)據(jù)更新不及時等等。近年來，隨著各種信息化測繪技術的應用，有力的構建起了快速、實時和準確的城市空間信息獲取的體系。

1、航空攝影測量技術。航空攝影測量技術，是經(jīng)過航空攝影、野外控制測量、外業(yè)調繪、控制點加密等工序，以直接生成城市地形圖的數(shù)字化產(chǎn)品和直接獲得地物的三維坐標。利用航空攝影測量，其具有影像重疊度大、影像分辨率高的特點，從而使城市空間信息數(shù)據(jù)的獲取能力得到明顯增強。

2、遙感衛(wèi)星技術。近年來，隨著遙感衛(wèi)星影像的空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率的逐步提高，遙感衛(wèi)星技術已成為了城市空間信息數(shù)據(jù)快速、大范圍獲取的重要方式之一。

通過發(fā)射合理分布的衛(wèi)星星座，高分辨率衛(wèi)星遙感圖像將達到優(yōu)于lm 的空間分辨率，并且每隔3～5 天即可提供與反映城市動態(tài)變化的詳實數(shù)據(jù)。同時，高分辨率測繪衛(wèi)星還同時具備了同軌立體成像的能力，從而可形成無明顯時間差的立體覆蓋，保證了城市空間信息數(shù)據(jù)獲取的準確與可靠。

3、數(shù)字化掃描技術。數(shù)字化掃描技術是通過數(shù)字化儀，將城市地圖上的模擬空間信息快速轉換為數(shù)字信息，然后輸入到計算機。利用數(shù)字化掃描技術建立GIS 空間數(shù)據(jù)庫時，輸入操作簡單、快捷、經(jīng)濟，有利于城市空間信息獲取的實時化與動態(tài)化。

二、城市三維信息獲取體系的發(fā)展

近年來，隨著城市規(guī)劃設計、建筑景觀設計、三維導航等應用對城市三維信息的需要，建立具有影像紋理的真實感城市三維模型正受到越來越廣泛的重視。然而長期以來，由于受理論和技術水平的限制，多數(shù)城市三維空間數(shù)據(jù)的獲取能力相對較弱，一直是阻礙三維城市信息模型建立和發(fā)展的重要原因。當前，隨著微電子技術、光電技術、航天技術、遙感技術和計算機技術等新興技術的迅速發(fā)展，極大地促進了空間信息獲取技術的發(fā)展，并使之與其他學科交叉、融合，形成許多全新的信息化測繪技術。

1、航空、航天數(shù)字攝影技術。數(shù)字攝影技術是利用數(shù)字影像原理以及攝影測量原理，并引用了計算機技術、數(shù)字影像技術、影像匹配技術、模式識別技術等多種新興技術的理論與方法，得到拍攝對象的幾何信息以及紋理信息。通過航空、航天數(shù)字攝影技術所得到地面高程信息、拓撲信息，是當前城市三維信息獲取的最主要手段之一。航空與航天數(shù)字攝影測量技術的發(fā)展趨勢表現(xiàn)在如下幾個方面:

(1)優(yōu)勢互補，長期并存。航空遙感和航天遙感是構成空間對地觀測系統(tǒng)的兩大重要組成部分，兩大系統(tǒng)各具優(yōu)勢，相互獨立又相互支持，互為補充、不可替代。隨著航天技術的不斷進步，航天遙感器的分辨率和幾何精度日益提高，中、小比例尺基礎地理信息的生產(chǎn)、地形圖要素的測繪和更新、數(shù)字高程模型生成、三維可視化制圖等越來越多依賴于高分辨率遙感衛(wèi)星影像。今后，航空與航天遙感將會進一步優(yōu)勢互補與長期并存。

(2)定量化、自動化和實時化發(fā)展。當前，航空與航天數(shù)字攝影測量技術正朝著多傳感器、高分辨率、高光譜的信息快速獲取和自動化處理方向發(fā)展。建立穩(wěn)定運行的衛(wèi)星對地觀測體系，實現(xiàn)天地一體化的實時、自動化的地理信息獲取、處理和分發(fā)服務將成為我國空間遙感的發(fā)展目標。基于多線陣的立體測圖技術、傳感器建模技術、有理多項式等天地一體化的幾何精度改善技術等將有突破性進展，衛(wèi)星影像不僅可用于地表信息的快速采集和更新，而且可實現(xiàn)無地面控制的三維信息的提取和地形測圖，并將形成相應的技術體系。

2、激光掃描技術。激光掃描技術(LIDAR)，又可細為機載/空載激光掃描系統(tǒng)和地面掃描系統(tǒng)兩個方向。其中，機載激光掃描系統(tǒng)應用最為廣泛，它主要包括了激光測距儀、GPS全球定位系統(tǒng)、慣性導航系統(tǒng)(INS)等，在進行航拍時，由全球定位系統(tǒng)確定傳感器的空間位置(經(jīng)緯度)，然后由慣性導航系統(tǒng)(INS)測量飛機的仰俯角、側滾角和航向角，由激光測距儀直接測量地形。

由于激光掃描技術集合了慣性導航系統(tǒng)和GPS 全球定位系統(tǒng)，可同時確定傳感器的位置和方向，獲得地表的數(shù)據(jù)，從而可自動、快速獲取地學編碼影像和大比例尺的二三維高程圖。地面激光掃描儀則可用于工程測量、地形測量、虛擬現(xiàn)實和模擬可視化、施工監(jiān)測等諸多領域，具有快速、靈活、高精度等多個方面的優(yōu)勢。

3、車載移動測繪技術。車載移動測繪技術，是一個基于多傳感器與多技術所集成的綜合系統(tǒng)。典型的車載移動測繪系統(tǒng)主要包括了絕對定位傳感器(GPS)、自包含內部定位傳感器(INS)，以及數(shù)據(jù)采集傳感器(CCD 相機)。

車載移動測繪技術，它可用于城市車輛導航、公路及鐵路等道路網(wǎng)測繪、人工物測繪、機動交通監(jiān)測等多種領域。目前，車載移動測繪系統(tǒng)還處于研究與開發(fā)階段，距廣泛應用還有一定的差距，但是該技術是一種高度自動化、集成化的數(shù)據(jù)獲取方式，有較為廣泛的應用與發(fā)展前景。

總結

各種信息化測繪技術及測繪體系在城市測繪中的應用，為城市建設、社會、經(jīng)濟等方面的統(tǒng)計分析和決策提供了重要的技術支持，從而有力保證了城市發(fā)展管理與宏觀決策的準確性與科學性。相信隨著更多信息化測繪技術的發(fā)展與應用，將會推動我國城市測繪水平的進一步完善與提高。

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［2］付開隆.現(xiàn)代工程測繪技術［J］.科學雜志，2013 (2).

［3］王家耀，寧津生，等.中國數(shù)字城市建設方案及推進戰(zhàn)略研究［M］.北京:科學出版社，2008.