基于攝影測量與遙感技術的三維GIS的可視化技術研究

■王楚維

（青海省地礦測繪院 青海 西寧810001）

基于攝影測量與遙感技術的三維GIS的可視化技術研究

■王楚維

（青海省地礦測繪院 青海 西寧810001）

隨著社會的不斷發展和進步，三維可視化立體視覺影像技術也隨著時代飛速發展，現如今三維可視化立體視覺影像技術在三維信息表達上面的優勢日益被認可，基于三維可視化的地理信息系統更是成為了數字地球信息時代發展的必然產物。本文主要對基于攝影測量與遙感技術的三維GIS的可視化技術的應用現狀進行介紹，同時也對基于數字攝影測量與遙感的方法進行介紹，并建立三維地形。

攝影測量遙感技術三維可視化GIS技術研究地理信息系統

0 前言

地形三維影像的可視化是測量學、地理學、遙感學、制圖學以及圖形影像學等學科融合發展而最終形成的一門較為邊緣的學科，隨著現代社會的發展合計進步，現在這門學科已經逐步走向成熟并向社會法邁進[1]。在進入了90年代以后，虛擬現實技術以及三維可視化得到了迅猛的發展，在這種發展趨勢下，使得建立三維地理信息系統這個宏觀目標終于成為可能。現在，數字地球這個概念的提出更是將建立三維地球系統腳步加快[2]。所謂的數字地球計劃是指信息社會的一部分，數字地球計劃是全球定位系統（GPS）、遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、遙測、仿與虛擬現實技術（VR）和網絡（Internet—Web）的高度升華和綜合，更是當前科技發展的制高點和必然趨勢[3]。

1 三維GIS技術簡介

三維GIS技術是指把三維的空間坐標（x，y，z）作為一個獨立的參數，在數學上面表示為F=f（x，y，z）。而這里所說的三維GIS技術和目前比較熱門的虛擬現實技術具有本質上面的區別。虛擬現實技術主要重視現實世界的一種較為實感的表達，以及與人得交互和沉浸。與此不同的是三維GIS技術更為注重三維空間的形象表達、空間的查詢、空間的分析。在三維GIS具體的表達過程中，有些地物可以不進行表達，而是采用一些三維的符號來進行表示，雖然一些地物可以不進行表達，但是其必須在屏幕中顯示出來，其還需具有一定的屬性，同時還可以被用戶查詢到[4]。三維空間分析和空間數據結果的圖形表達與科學計算可視化之間有著不可分開的聯系，通過可視化技術對三維體以及數據場的研究可以幫助彌補GIS在三維圖形表達上面的缺陷，進而推動三維GIS技術的發展。現如今三維GIS技術、視景仿技術、虛擬現實技術、三維可視化技術的研究之間相互促進、相互交叉，共同構成了地形三維景觀的實現技術[5]。三維GIS技術總體上面也由三個部分構成：數據結構部分、空間分析部分、數據顯示部分。在這三部分之中數據結構部分是三維GIS技術的技術，三維GIS技術的核心和關鍵部分是空間分析部分，而三維GIS技術的數據顯示部分則是三維GIS技術提供給用戶的結果。

2 DEM的概念及其獲取方式

2.1 DEM的概念

DEM其實是DTM的一個分量，DEM的全稱為Digital Elevation Mode，其主要表示在區域D上面的地形三維向量的有限序列{Vi= Xi，Yi，Zi），i=l，2，…，n}，在這之中Zi表示的是（Xi，Yi）所對應的高程，而（Xi，YiεD）則是表示平面坐標。而在上述序列中的各個向量的平面點呈現規格網格排列時，可將其中的平面坐標（Xi，Yi）省略掉，在這個時候，DEM就會得到簡化，簡化為一維向量序列{Zi，i=1， 2，…，n}。其實EDM有很多種的表現形式，其中主要有不規則三角網和規則矩形網格。不規則三角網就是當所有高程點成離散的形狀進行分布時，將相鄰的三點連接到一起就形成了三角網。矩形網格就是在所有高程點在二維平面上根據平行于（x，y）坐標軸方向等間距排列時，將垂直和水平方面連接這些高程點，即形成矩形網格[6]。

2.2 基于攝影測量和遙感技術的三維DEM建立

數字地面模型主要包括高程數據和平面位置兩種信息，其數據可以直接在野外通過GPS或者是全站儀以及激光測距儀來進行測量，或是是通過遙感影像、航空影像、既有地圖、干涉雷達等間接方式獲得。而基于攝影測量與遙感技術建立DEM的重要部分就是通過航空攝影測量和遙感來進行數據的采集，而后在攝影測量方法的使用中選擇經數字化改造的精密立體測圖儀或者是解析測圖，同時在數據庫的更新上面選擇交互式數字測量，因為這種方式的自動化程度比較高同時還可以估計地形特征以及生成的DEM的精度較高。

3 三維可視化地形景觀模型的構造

把DEM和衛星影像或者航空影像直接導入到ERDAS這個軟件之中，ERDAS軟件中可以將DEM和DOM疊加起來，然后經過特殊的角度和光照處理最終生成三維地形景觀。

4 討論

現在三維GIS技術已經被應用到了地學可視化、城市規劃、環境影響評估、地學教育等多個方面，同時三維GIS技術的發展和信息科學、計算機科學、地理科學等等相關學科的研究和發展有著不可分割得了聯系，尤其是可視化技術、虛擬現實技術、多維地理信息系統的研究工作，將直接影響著GIS技術的發展和進步，現在利用現代化的技術手段實現三維地形景觀快速生成并形成交互，將對于目前現有的多維地理信息的可視化具有非常重要的意義。

[1]尹鵬飛,王雙亭,王友,孟麗艷,陳萍.淺論攝影測量的發展現狀與趨勢 [J].影像技術. 2014(05)

[2]張偉,馮秀江.淺談攝影測量及其發展歷史 [J].山東煤炭科技.2013(02)

[3]劉志鋒,魏振華,黃笑鵑,李金萍.三維地質模型動態更新方法研究——以水利水電工程為例 [J].中國農村水利水電.2012(11)

[4]何磊,苗放,唐姝婭,李玉霞.無人機遙感圖像及其三維可視化在汶川地震救災中的應用[J].物探化探計算技術.2010(02)

[5]潘磊.黃河灘區交互式三維GIS系統開發應用研究 [J].治黃科技信息.2011(05)

[6]嚴偉,金芳芳,詹斌.攝影測量與遙感技術發展現狀分析 [J].中國高新技術企業.2015 (26)

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-174-1