第十四章 測量高新技術

第十四章當代測量新技術長安大學公路學院測量學（第五版）§14-1GIS原理與應用1.GIS定義望遠鏡光軸（視準軸地理信息系統(tǒng)——是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機硬件的支持下，對空間相關數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型等分析方法，實時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統(tǒng)?！?4-1GIS原理與應用2.GIS功能和數(shù)據(jù)處理流程望遠鏡光軸（視準軸§14-1GIS原理與應用3.“3S”

技術集成

“一個大腦，兩只眼睛”。RS和GPS向GIS提供或更新區(qū)域信息以及空間定位，GIS提供相應的信息查詢和智能化空間分析等重要功能。RS是信息采集的主力，GPS是貨物定位坐標，并且能使遙感影像與電子地圖套合，GIS是信息數(shù)據(jù)的“大管家”。遠鏡光軸（視準軸§14-1GIS原理與應用3.“3S”

技術集成望遠鏡光軸（視準軸

遙感技術地理信息系統(tǒng)衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)概念利用一定的技術裝備在航空器或航天器上對地物進行遙遠的感知專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)利用衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)適時進行導航、定位的系統(tǒng)代號RSGISGNSS別名人的視力的延伸地圖的延伸

技術裝備遙感平臺、傳感器、遙感信息的傳輸與處理計算機硬件、軟件GNSS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、GNSS信號接收機技術電磁波—收集—傳輸—處理—分析—成果信息源數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫空間分析表達

特征范圍大、速度快、周期短、限制少、應用廣①采集、管理、分析、輸出地理空間信息②空間分析多要素、綜合動態(tài)預測③計算機系統(tǒng)支持全能性、全球性、全天候、連續(xù)性、實時性作用短時間內(nèi)獲得全面資料以便即時安排防災、救災能對地理空間數(shù)據(jù)進行輸入、管理、分析和表達為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間應用農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土資源、地礦、軍事、交通、測繪、水利、通訊、交通、公安、教育、能源等各行業(yè)§14-1GIS原理與應用4.GIS的應用望遠鏡光軸（視準軸資源配置城市規(guī)劃和管理土地信息系統(tǒng)和地籍管理生態(tài)、環(huán)境管理與模擬應急響應地學研究與應用商業(yè)與市場基礎設施建設與管理選址分析網(wǎng)絡分析可視化應用分布式地理信息應用§14-2攝影測量與遙感技術1.定義望遠鏡光軸（視準軸攝影測量——是基于像片的量測和解譯，利用光學或數(shù)碼攝影機獲得的影像，研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)和相互關系的一門科學與技術。遙感——泛指通過非接觸傳感器遙測物體的幾何與物理特性的技術，攝影測量時遙感的前身，遙感技術主要由遙感圖像獲取技術和遙感信息處理技術兩大部分組成?！?4-2攝影測量與遙感技術2.作業(yè)模式望遠鏡光軸（視準軸9

數(shù)字影

像數(shù)字攝影測量系統(tǒng)自動建立立體模型自動量測和解譯自動記錄數(shù)字線劃地圖數(shù)字高程模型數(shù)字影像地圖數(shù)據(jù)庫VR技術數(shù)字圖像處理影像匹配模式識別云計算§14-2攝影測量與遙感技術3.數(shù)據(jù)處理原理望遠鏡像片的內(nèi)方位元素：攝影物鏡后節(jié)與像片之間相互位置的參數(shù)2像片外方位元素：確定像片攝影瞬間在地面直角坐標系中空間位置和姿態(tài)的參數(shù)框標坐標系像空間坐標系地面輔助坐標系大地坐標系像點地面點攝影測量內(nèi)方位元素外方位元素線元素：角元素：內(nèi)方位元素3個，外方位元素6個。SoxyxyxyzaSaA共線A§14-2攝影測量與遙感技術（1）求像點坐標求：x，y已知：XS，YS，ZSai，bi，ci

ASoxyyxyzX，Y，ZXS，YS，ZSai，bi，ci

求：（2）答解方位元素已知：共線方程…§14-2攝影測量與遙感技術AASoxyyxyz4個方程，解算3個未知數(shù)DZTYTXT●立體像對定位求地面點坐標：共線方程計算點位§14-2攝影測量與遙感技術§14-3三維激光掃描技術1、三維激光掃描技術原理與構成采用望遠鏡光軸（視準軸

三維激光掃描儀的主要構造是由一臺高速精確的激光測距儀,配上一組可以引導激光并以均勻角速度掃描的反射棱鏡。激光測距儀主動發(fā)射激光,同時接受由自然物表面反射的信號從而進行測距,針對每一個掃描點可測得測站至掃描點的斜距,再配合掃描的水平和垂直方向角,可以得到每一掃描點與測站的空間相對坐標?！?4-3三維激光掃描技術1、三維激光掃描技術原理與構成采用望遠鏡光軸（視準軸

§14-3三維激光掃描技術1、三維激光掃描技術原理與構成采用望遠鏡光軸（視準軸

1）.原始數(shù)據(jù)格式不同

掃描所得到的數(shù)據(jù)是由帶有三維坐標的點所組成的點云,而攝影測量所得到的數(shù)據(jù)是影像照片。由于點云中的點已經(jīng)包含有坐標,所以,可以直接在點云中進行空間量測;而單獨的一幅影像照片則無法進行空間量測。2）.拼合各測站間數(shù)據(jù)的方式不同

掃描系統(tǒng)采用坐標配準方式,而攝影測量則采用相對定向和絕對定向方式。3）.測量精度不同

采用激光掃描直接測量得到的測點精度高于攝影測量中的解析點,且精度分布均勻?！?4-3三維激光掃描技術2、三維激光掃描技術與近景攝影測量的比較望遠鏡光軸（視準軸§14-4基于傾斜攝影的實景建模1、傾斜攝影技術望遠鏡光軸（視準軸

傾斜攝影§14-4基于傾斜攝影的實景建模2、傾斜攝影技術與常規(guī)攝影測量的比較望遠鏡光軸（視準軸

常規(guī)攝影傾斜攝影§14-4基于傾斜攝影的實景建模3、傾斜攝影技術數(shù)據(jù)處理光軸（視準軸

原始數(shù)據(jù)主要包括多視影像、POS數(shù)據(jù)和外控成果。為了控制和消除由于數(shù)字積累誤差造成的遠距離幾何失真，需加入POS數(shù)據(jù)和外控點成果。傾斜攝影技術路線及實施方案傾斜預處理建金字塔輸入相機參數(shù)、pos自動空三加密影像自動匹配自動平差密集點云匹配DSM自動生產(chǎn)自動構網(wǎng)實景三維模型DSM+TIN紋理自動映射§14-4基于傾斜攝影的實景建模4、

實景建模光軸（視準軸

(1)匹配生成密集點云

1)、多視影像密集匹配能得到高密度數(shù)字點云，通過優(yōu)化構網(wǎng)算法構建數(shù)字表而模型(DSM)可用于后期模型構建及正射影像生成。

2)、濾波處理，即將不同匹配單元進行融合，形成統(tǒng)一的DSM。由于部分影像存在遮擋或者缺少足夠的同名點信息，因此會造成匹配精度不高，生成的模型不夠精確，也會影響后期真正射影像的自動生成，這些問題需要人工編輯修改進行解決?！?4-4基于傾斜攝影的實景建模4、

實景建模光軸（視準軸

(2)構建TIN模型

經(jīng)過密集匹配獲得的高密度點云數(shù)據(jù)量很大，需要進行切割分塊?？筛鶕?jù)計算機性能以及設置的優(yōu)先級別對切塊的點云數(shù)據(jù)進行不規(guī)則三角網(wǎng)構建。1、利用同一地物不同角度的影像信息，采用參考影像不固定的匹配策略逐像素匹配；2、基于多視匹配的冗余信息，避免遮擋對匹配產(chǎn)生的影響，再引入并行算法提高計算效率以快速準確地獲取多視影像上同名點坐標，進而獲取地物的高密度三維點云數(shù)據(jù)；3、基于點云構建不同層次細節(jié)度下的三角網(wǎng)(TIN)模型。通過對三角網(wǎng)優(yōu)化，將內(nèi)部三角的尺寸調(diào)整至與原始影像分辨相匹配的比例，同時通過對連續(xù)曲而變化的分析對相對平坦地區(qū)的三角網(wǎng)絡進行簡化，降低數(shù)據(jù)冗余，獲得TIN模型矢量架構?！?4-4基于傾斜攝影的實景建模4、

實景建模光軸（視準軸

（4）自動紋理關聯(lián)

自動紋理映射主要基于瓦片技術，即將整個建模區(qū)域分割成若干個一定大小的子區(qū)域(瓦片)，基于集群處理系統(tǒng)的并行