數字攝影測量在GIS數據更新中的應用

　　前言：地理信息系統GIS的廣泛應用，使GIS數據的準確性和現勢性問(wèn)題凸顯出來(lái)。數據更新的速度遠遠落后于我國經(jīng)濟建設發(fā)展的速度，因此無(wú)法滿(mǎn)足交通、水利、運輸、城市規劃等發(fā)展的需要。全面推進(jìn)數字攝影測量在GIS數據更新中的應用是擺在面前的現實(shí)性問(wèn)題，及時(shí)、快速、高效地更新成為影響GIS發(fā)展的重要因素。利用全數字攝影測量方法進(jìn)行數據更新方法的實(shí)驗和研究，為今后的數據更新任務(wù)打下了較好的基礎。

　　一、GIS概述

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

　　1、 GIS 數據更新的意義

　?。?）我國GIS 經(jīng)過(guò)20 多年的發(fā)展，已廣泛運用于道路導航、出行查詢(xún)、數字城市、資源調查、災害監測、交通運輸、農林牧業(yè)等幾乎關(guān)系國計民生的所有領(lǐng)域。而這些應用的基礎都是空間數據，GIS數據實(shí)時(shí)更新，有助于各個(gè)行業(yè)的可持續應用和發(fā)展。

　?。?）GIS 數據更新可推動(dòng)空間數據共享和空間數據標準化建設。目前GIS 的數據格式各異，信息共享難度大，解決多格式數據源集成是關(guān)鍵。而要實(shí)現多源數據集成，應建立及制定統一的空間數據格式規范，包括投影、拓撲關(guān)系、屬性數據、數據字典，及柵格格式和矢量格式等不同的空間數據格式的轉換標準。而GIS 數據更新可推動(dòng)這些格式和標準的形成和建立。

　　2、GIS 數據更新的主要內容

　?。?）國家基礎地理信息數據，國家基礎地理信息數據包括全國范圍多種比例尺的地貌、水系、居民地、交通、地名等基礎地理信息，包括柵格地圖數據庫、矢量地形要素數據庫、數字高程模型數據庫、地名數據庫、地形數據庫等。

　?。?）面向具體應用的地理信息數據，如道路導航需要的道路網(wǎng)數據、災害監測和變化監測需要的影像數據、“數字城市”建設需要的高分辨率影像數據和三維模型數據等。

　?。?）局部空間要素更新，由于GIS 數據有局部變化的特征，通過(guò)變化監測或者需求進(jìn)行局部的空間要素或者空間數據更新保證數據的現勢性。

　?。?）新數據的添加，如高空間分辨率影像數據、高光譜分辨率影像數據、機載和地面Lidar 數據、干涉雷達數據等，并與已有GIS數據進(jìn)行集成，融合。

　　二、數字攝影測量的原理

　　數字攝影測量是以數字影像為基礎，用電子計算機進(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)。它具有全數字的特點(diǎn)，數字影像的獲取方式有兩種：一是由數字式遙感器在攝影時(shí)直接獲??；二是通過(guò)對像片的數字化掃描獲??；對已獲取的數字影像進(jìn)行預處理，使之適于判讀與量測。然后在數字攝影測量中進(jìn)行影像匹配和攝影測量處理，便可以得到各種數字成果。

　　這些成果可以輸出成圖形、圖像，也可以直接應用。數字攝影測量適用性很強，能處理航空像片、航天相片和近景攝影相片等各種資料，能為地圖數據庫的建立與更新提供數據，能用于制作數字地形模型、數字地球，是地理信息系統獲取地面數據的重要手段之一。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，通過(guò)更加科學(xué)有效的數字攝影測量技術(shù)能夠更加有效的應用于GIS的數據更新中。

　　三、數字攝影測量的現狀和優(yōu)勢

　　1、數字攝影測量時(shí)代的數據產(chǎn)品

　　攝影測量發(fā)展到現在，已經(jīng)經(jīng)歷模擬攝影測量、解析攝影測量和數字攝影測量。數據產(chǎn)品也已經(jīng)從模擬攝影測量和解析攝影測量階段的測圖數據(主要是線(xiàn)畫(huà)圖數據)發(fā)展到現在數字攝影測量時(shí)代的4D產(chǎn)品甚至更多。數字攝影測量的產(chǎn)品主要有：數字高程模型DEM、數字正射影像模型DOM、數字線(xiàn)畫(huà)圖DLG、數字柵格地圖DRG 以及數字表面模型DSM 和結合DOM，DEM 所產(chǎn)生的三維地表模型，這些數據產(chǎn)品基本上都是GIS 空間數據的主要來(lái)源。

　　2、數字攝影測量相對其他GIS 數據獲取手段的優(yōu)勢

　　目前來(lái)講, 獲取GIS 數據的手段主要有: 野外數據采集、地圖數字化、攝影測量、遙感、機載雷達和激光掃描等。野外數據采集的手段主要包括平板測量、全站儀測量和GPS 測量。地圖數字化有兩種作業(yè)方式: 手扶跟蹤數字化和地圖掃描數字化。同野外數據獲取相比，數字攝影測量具有經(jīng)濟成本低、成圖周期短、效率高、工作量小的特點(diǎn)；地圖數字化雖然也具有很高的效率，且成本低廉，但是地圖數字化具有明顯的滯后性，同其相比，數字攝影測量具有明顯的現勢性；同機載雷達相和激光掃描相比，數字攝影測量無(wú)論理論和技術(shù)都已經(jīng)相當成熟。

　　三、數字攝影測量在GIS數據更新中的應用

　　1、建立GIS 空間數據的動(dòng)態(tài)更新機制

　　在當今，遙感和攝影測量相互融合的情況下，數字攝影測量和遙感作為不同時(shí)期相同的學(xué)科，能夠相互結合為GIS 空間數據建立動(dòng)態(tài)的更新機制。數字攝影測量不僅能夠快速、大面積的對GIS數據進(jìn)行更新，而且能夠為GIS 數據更新提供變化監測支持。在不斷的變化檢測中建立GIS 數據的動(dòng)態(tài)更新機制。

　　2、數字攝影測量可以充分利用已有數據對GIS 數據更新

　　在GIS 數據更新的過(guò)程，可充分利用已有的數據產(chǎn)品結合新數據去進(jìn)行數據更新，比如，利用已有的控制點(diǎn)數據，比如對于單張航空影像來(lái)說(shuō)，如果已知該地區的數字地面模型DEM，就可以直接利用該數字影像的內、外方位元素、影像數據與DEM直接生成該地區的正射影像圖，不需作任何處理。

　　3、數字攝影測量可以為GIS 新型數添加據提供理論和技術(shù)支持

　　伴隨著(zhù)GIS、RS、GPS 的迅速發(fā)展，不同的應用對GIS 數據的要求不同。對GIS 數據的尺度、分辨率等要求不同。有時(shí)候需要對新老數據、不同尺度或分辨率的數據進(jìn)行集成或融合，這就需要將不同的數據置于同一空間坐標系下，并進(jìn)行一定的處理，以進(jìn)行綜合分析。傳統的GIS 理論缺乏對遙感影像處理的一系列關(guān)鍵理論，比如：遙感影像的校正、復原、增強、濾波、分類(lèi)等。而數字攝影測量能夠為遙感影像的處理提供理論支持。在新數據的加入過(guò)程中，比如高空間分辨率遙感影像、Lidar 數據，我們可以通過(guò)其與已有的數據進(jìn)行集成融合，來(lái)進(jìn)行綜合分析，以達到對數據的統計和比較利用。

　　4、數字攝影測量可以對GIS 數據更新進(jìn)行大面的成果檢驗

　　GIS 數據更新的關(guān)鍵是將新數據與已有數據進(jìn)行疊合，或者將新數據添加到已有數據系統庫中。在處理過(guò)程中，不同比例尺數據的配準情況，新老數據的差異，不同空間尺度、分辨率和不同遙感傳感器數據的融合情況都有可能出現一定的誤差。這些都可以通過(guò)數字攝影測量進(jìn)行檢驗和校正。

　　結語(yǔ)：綜上所述，隨著(zhù)遙感科學(xué)的迅速發(fā)展，數字攝影測量會(huì )在GIS 數據動(dòng)態(tài)更新中扮演更重要的角色。GIS 數據更新的常態(tài)和動(dòng)態(tài)機制、多源、多尺度數據的集成和融合、如何將新的高空間、高光譜、高輻射、Lidar 數據和已有的GIS 數據集成、融合、應用等都需要數字攝影測量理論和技術(shù)的支持。

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