基于城市測(cè)繪的信息化測(cè)繪技術(shù)與測(cè)繪體系研究

黃秀河

(河北省第二測(cè)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(gè)特殊區(qū)域，相關(guān)聯(lián)的地理空間信息的總稱，包括了建筑物、構(gòu)筑物、道路、植被、橋梁、地下管線等等。目前，我國(guó)多數(shù)城市的空間信息的獲取與應(yīng)用都取得了很大的成效，許多城市都相繼完成了地形的測(cè)繪與修測(cè)工作，然而與此同時(shí)，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(diào)，可利用性差，數(shù)據(jù)更新不及時(shí)等等。近年來，隨著各種信息化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，有力的構(gòu)建起了快速、實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的城市空間信息獲取的體系。

1、航空攝影測(cè)量技術(shù)。航空攝影測(cè)量技術(shù)，是經(jīng)過航空攝影、野外控制測(cè)量、外業(yè)調(diào)繪、控制點(diǎn)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(biāo)。利用航空攝影測(cè)量，其具有影像重疊度大、影像分辨率高的特點(diǎn)，從而使城市空間信息數(shù)據(jù)的獲取能力得到明顯增強(qiáng)。

2、遙感衛(wèi)星技術(shù)。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(shí)間分辨率的逐步提高，遙感衛(wèi)星技術(shù)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(dá)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(dòng)態(tài)變化的詳實(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)，高分辨率測(cè)繪衛(wèi)星還同時(shí)具備了同軌立體成像的能力，從而可形成無明顯時(shí)間差的立體覆蓋，保證了城市空間信息數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確與可靠。

3、數(shù)字化掃描技術(shù)。數(shù)字化掃描技術(shù)是通過數(shù)字化儀，將城市地圖上的模擬空間信息快速轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后輸入到計(jì)算機(jī)。利用數(shù)字化掃描技術(shù)建立GIS 空間數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，輸入操作簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)，有利于城市空間信息獲取的實(shí)時(shí)化與動(dòng)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(shè)計(jì)、建筑景觀設(shè)計(jì)、三維導(dǎo)航等應(yīng)用對(duì)城市三維信息的需要，建立具有影像紋理的真實(shí)感城市三維模型正受到越來越廣泛的重視。然而長(zhǎng)期以來，由于受理論和技術(shù)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(duì)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(dāng)前，隨著微電子技術(shù)、光電技術(shù)、航天技術(shù)、遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等新興技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地促進(jìn)了空間信息獲取技術(shù)的發(fā)展，并使之與其他學(xué)科交叉、融合，形成許多全新的信息化測(cè)繪技術(shù)。

1、航空、航天數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)。數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)是利用數(shù)字影像原理以及攝影測(cè)量原理，并引用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像技術(shù)、影像匹配技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)等多種新興技術(shù)的理論與方法，得到拍攝對(duì)象的幾何信息以及紋理信息。通過航空、航天數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)所得到地面高程信息、拓?fù)湫畔ⅲ钱?dāng)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?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:

(1)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，長(zhǎng)期并存。航空遙感和航天遙感是構(gòu)成空間對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的兩大重要組成部分，兩大系統(tǒng)各具優(yōu)勢(shì)，相互獨(dú)立又相互支持，互為補(bǔ)充、不可替代。隨著航天技術(shù)的不斷進(jìn)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(chǔ)地理信息的生產(chǎn)、地形圖要素的測(cè)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(huì)進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)與長(zhǎng)期并存。

(2)定量化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化發(fā)展。當(dāng)前，航空與航天數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)正朝著多傳感器、高分辨率、高光譜的信息快速獲取和自動(dòng)化處理方向發(fā)展。建立穩(wěn)定運(yùn)行的衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)天地一體化的實(shí)時(shí)、自動(dòng)化的地理信息獲取、處理和分發(fā)服務(wù)將成為我國(guó)空間遙感的發(fā)展目標(biāo)?；诙嗑€陣的立體測(cè)圖技術(shù)、傳感器建模技術(shù)、有理多項(xiàng)式等天地一體化的幾何精度改善技術(shù)等將有突破性進(jìn)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(shí)現(xiàn)無地面控制的三維信息的提取和地形測(cè)圖，并將形成相應(yīng)的技術(shù)體系。

2、激光掃描技術(shù)。激光掃描技術(shù)(LIDAR)，又可細(xì)為機(jī)載/空載激光掃描系統(tǒng)和地面掃描系統(tǒng)兩個(gè)方向。其中，機(jī)載激光掃描系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，它主要包括了激光測(cè)距儀、GPS全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)等，在進(jìn)行航拍時(shí)，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(dǎo)航系統(tǒng)(INS)測(cè)量飛機(jī)的仰俯角、側(cè)滾角和航向角，由激光測(cè)距儀直接測(cè)量地形。

由于激光掃描技術(shù)集合了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS 全球定位系統(tǒng)，可同時(shí)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(dòng)、快速獲取地學(xué)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(cè)量、地形測(cè)量、虛擬現(xiàn)實(shí)和模擬可視化、施工監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域，具有快速、靈活、高精度等多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

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

車載移動(dòng)測(cè)繪技術(shù)，它可用于城市車輛導(dǎo)航、公路及鐵路等道路網(wǎng)測(cè)繪、人工物測(cè)繪、機(jī)動(dòng)交通監(jiān)測(cè)等多種領(lǐng)域。目前，車載移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)還處于研究與開發(fā)階段，距廣泛應(yīng)用還有一定的差距，但是該技術(shù)是一種高度自動(dòng)化、集成化的數(shù)據(jù)獲取方式，有較為廣泛的應(yīng)用與發(fā)展前景。

總結(jié)

各種信息化測(cè)繪技術(shù)及測(cè)繪體系在城市測(cè)繪中的應(yīng)用，為城市建設(shè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面的統(tǒng)計(jì)分析和決策提供了重要的技術(shù)支持，從而有力保證了城市發(fā)展管理與宏觀決策的準(zhǔn)確性與科學(xué)性。相信隨著更多信息化測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，將會(huì)推動(dòng)我國(guó)城市測(cè)繪水平的進(jìn)一步完善與提高。

［1］曹天景，萬幼川，等.先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)服務(wù)數(shù)字城市建設(shè)［J］.中國(guó)科技博覽，2011 (19).

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

［3］王家耀，寧津生，等.中國(guó)數(shù)字城市建設(shè)方案及推進(jìn)戰(zhàn)略研究［M］.北京:科學(xué)出版社，2008.