地理信息系统的资料采集数据采集——向系统内输入数据——它占据了gis从业者的大部分时间。有多种方法向gis中输入数据,在其中它以数字格式存储。
印在纸或聚酯薄膜地图上的现有数据可以被数字化或扫描来产生数字数据。数字化仪从地图中产生向量数据作为操作符轨迹点、线和多边形的边界。扫描地图可以产生能被进一步处理生成向量数据的光栅数据。
测量数据可以从测量器械上的数字数据收集系统中被直接输入到gis中。从全球定位系统(gps)——另一种测量工具中得到的位置,也可以被直接输入到gis中。遥感数据同样在数据收集中发挥着重要作用,并由附在平台上的多个传感器组成。传感器包括摄像机、数字扫描仪和激光雷达,而平台则通常由航空器和卫星构成。 大部分数字数据来源于图片判读和航空照片。软拷贝工作站用来数字化直接从数字图像的立体象对中得到的特征。这些系统允许数据以二维或三维,它们的海拔直接从用照相测量法原理的立体象对中测量得到。现今,模拟航空照片先被扫描然后再输入到软拷贝系统,但随着高质量的数字摄像机越来越便宜,这一步也就可被省略了。 卫星遥感提供了空间数据的另一个重要来源。这里卫星使用不同的传感器包来被动地测量从主动传感器如雷达发射出去的电磁波频谱或无线电波的部分的反射系数。遥感收集可以进一步处理来标识感兴趣的对象和类例如土地覆盖的光栅数据。除了收集和输入空间数据之外,属性数据也要输入到gis中。对于向量数据,这包括关于在系统中的对象的附加信息。输入数据到gis中后,通常还要编辑,来消除错误,或进一步处理。对于向量数据必须要“拓扑正确”才能进行一些分析。比如说,在公路网中,线必须与交叉点处的结点相连。像反冲或过冲的错误也必须消除。对于扫描的地图,源地图上的污点可能需要从生成的光栅中消除。例如,污物的斑点可能会把两条本不该相连的线连在一起。
郑州开拓者测绘服务有限公司是一家从事航飞摄影、工程测量、房产测绘、地籍测绘、地形测量、桥梁测量、市政工程测量、隧道测量、变形(沉降)观测等测绘业务的专业测绘公司。
20世纪30年代以来,航空摄影测量的测图方法主要有3种,即综合法、全能法和分工法(或称微分法)。航空摄影测量的综合法是摄影测量和平板仪测量相结合的测图方法。地形图上地物、地貌的平面位置由像片纠正的方法得出像片图或线划图,地形点高程和等高线则用普通测量方法在野外测定。它适用于平坦地区的大比例尺测图。航空摄影测量的全能法是根据摄影过程的几何反转原理,置立体像对于立体测图仪内,建立起所摄地面缩小的几何模型,借以测绘地形图的方法。在立体测图仪上安置像片时依据内方位元素,目的是使恢复后的投影光束同摄影光束相似(也可在一定条件下变换投影光束)。由于像对的相对定向过程中并未加入控制点,只利用了像对内在的几何特性,所以建立的几何模型的方位是任意的,模型的比例尺也是近似值,因此必须通过定向才能据以测图。全能法测图的仪器是立体测图仪。这类仪器形式繁多,根据投影系统的结构可分为3种类型:①建立实际投影光线束的光学投影式的;②从投影中心至像点一方为实际的投影光线,而从投影中心至模型点一方则用方向导杆代替的光学机械投影式的;③用一根贯穿3个万向关节(它们分别代表像点、投影中心和模型点)的方向导杆来代替投影光线的机械投影式的。前两种型式的仪器现已基本淘汰了。立体测图仪的结构均须有投影系统、观测(观察和量测)系统和绘图系统等几个主要部分。使用立体测图仪进行相对定向和·对定向,是通过两个投影器的角运动(少数仪器也有直线移动)和测标架上测标的安置动作来实现的。定向之后,可以通过立体观测,利用仪器上的测标点在地面的立体模型上进行地物和地貌的测绘。有的仪器还可以处理地面摄影的像片,有的可在仪器上作空中三角测量。立体测图仪自1930年问世以来,发展到60年代达到高峰,以后主要是发展仪器外围设备,例如电子绘图桌、正射投影装置(见正射影像技术)以及坐标记录装置等。电子绘图桌有多种功能,可以自动地做某些内容的绘图工作。航空摄影测量的分工法(微分法)是按照平面和高程分求的原则进行测图的一种方法。使用的主要仪器是立体量测仪。它是根据竖直摄影像对,量测左右视差较和在右方像片上勾绘等高线的一种仪器。一个地面点在左、右两张像片上构像点的横坐标 x的差值称左右视差p,而两个地面点的左右视差之差则称之为左右视差较δp,这个 δp是该两点的高程差所引起的。
在量测左右视差较δp的过程中,借助仪器上的改正机件,自动改正由摄影外方位元素带来的影响,使之等于理想像对的左右视差或左右视差较;而用高差公式计算高程差;然后用投影转绘仪把在像片上勾绘的等高线以及调绘的地物,进行分带投影转绘成地形图。中国设计制造的x-2型视差测图仪是在立体量测仪的基础上,另加平面改正机件,改进后的仪器,在使用中可把分工法测图中的两个步骤一次解决,从而提高了作业效率。意大利、联邦德国也有类似的仪器。航空摄影测量的成图方法和仪器正在向着半自动化和自动化方向发展,在这方面解析测图仪已经有了相当的成就。
航空摄影测量未来的发展:
1、综合数字航空摄影仪尽管数字航空摄影仪能够克服常规航空摄影的种种弊端, 消除高空间分辨率传感器和lidar技术将取代航空摄影测量的认识。但是在国家基础地形资料逐渐完备、航空摄影数据应用逐渐多元化的趋势下,单一的黑白或者真彩色航空摄影仪不能完全满足这种航空摄影多元化应用的需要。国外面阵数字航空摄影仪,如dmc 和ucd就已经具有全色和彩红外两种波段, 是因应这一形势的典型代表。但是,这种波段组成也只是将常规航空摄影的彩红外相机和黑白相机做了一个集成,还达不到多光谱航空摄影的要求。数字航空摄影仪在不断提升自身基本功能和性能稳定性基础上, 将多光谱传感器集成到数字航空摄影仪中,使数字航空摄影不仅能够满足传统测绘的需要, 而且可以为不断深入的遥感应用提供更丰富的机载数据。
2、自动或半自动全数字摄影测量工作站数码航空相机及其近地轻型数码航空摄影测量系统的应用将对摄影测量的工作流程和后续数据处理产生巨大的影响,有可能产生革命性的变革。数码航空相机应用到整个摄影测量过程中后,摄影测量与其他非测图用遥感数据获取将可能更加集成。考虑到摄影测量影像较高的几何精度,与之一起获取非测图用遥感数据将可能避免与空间矢量数据精度不匹配、空图2swdc- 4数字航空摄影仪间位置不匹配等遥感数据处理经常遇到的问题。数码航空相机影像获取的成本和影像存储的成本将大大降低,常规航空摄影测量要求的航向重叠60%以上、旁向重叠30%以上将不会成为数码航空摄影测量的制约,航向重叠80%以上、旁向重叠60%以上高冗余航空摄影测量将可能取代低重叠度常规航空摄影测量。相同的地物点将被更多的影像所反映,摄影测量的立体像对数将大大增加,常规数字摄影测量工作站的影像处理方法将被更多的全自动、半自动处理方法所替代。全自动数字摄影测量工作站将会成为数字测量工作站的下一个发展阶段,大量的新技术、新方法将应用到全自动数字摄影测量工作站中。数字航空摄影系统的采用及大量的图像匹配、模式识别、计算机视觉技术、并行计算技术、网格计算技术的引入使大量的原来需要人机交互的工作可以全自动工作,这将大大地提升航空摄影数据处理的效率。基于高性能台式机的全自动数字摄影测量工作站的研制将成为摄影测量领域的另一研究焦点。其中基于多目视觉的影像匹配及方位元素解算技术、高程精度的大比例尺地图快速成图与更新技术、高冗余网状航空摄影处理技术、面向区域自动“跨像对” 的数字成图技术等将会成为自动或半自动全数字摄影测量工作站的关键技术。
3、数字摄影测量网格和准实时摄影测量航空摄影测量其旺盛的生命力就在于其不断地吸收相关领域的新理论和技术,局域网、万维网、网格技术的发展必然使得数字摄影测量会引进新的理论研究成果,将计算机网络、集群处理、并行处理等新技术应用到航空摄影测量后处理中。数字摄影测量网格将单个数字摄影测量工作站、集群处理系统、网格处理系统等集成在一起,有可能实现实时或准实时摄影测量。我们相信再经过几年或者十几年的发展, 航空摄影空中作业完成后, 一天之内数字正射影像就可以提供给用户,数字摄影测量也会迎来发展和应用的又一个高峰。
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