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数字摄影测量技术在构建数字城 市中的应用
1、数字摄影测量技术 2、数字城市 3、数字摄影测量技术的应用
一、数字摄影测量技术
数字摄影测量（Basic concept of digital photogrammetry）是基于数字影像和摄影测量的 基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像 匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄 对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量 学的分支学科。美国等国称之为软拷贝摄影测量 （Softcopy Photogrammetry），我国王之卓教 授称为全数字摄影测量（Full Digital Photogrammetry）。这种定义认为，在数字摄影 测量过程中，不仅产品是数字的，而且中间数据的 记录以及处理的原始资料均是数字的。
• • • •
4D效果图
ຫໍສະໝຸດ Baidu
数字摄影测量技术建立三维模型
• 1.2建模原理
• 1.2.1基于影像的三位建模原理 • 基于摄影测量与计算机视觉技术正越来越广泛地应用于各 个领域。 • 其基本原理是首先利用摄影测量的影像，构建三位数字表 面模型（ • DSM）。对物体摄取一组影像，由此构建其数字表面模型 并生成“点云”，将它连接构建TIN。最后将影像的“纹理” 映射到由点云构成的空间三角网上，就能建立空间物体的 三位模型。
3.2建立数字正射影像图(DOM)
数字三维模型图
三、数字摄影测量技术在构建数字城市 的应用
• “数字城市”是以城市的基础空间信息为基础的。 其基础空间信息包括：数字高程模型(DEM)、全 要素数字地形图以及数字正射影像图等。
• 3．1建立数字高程模型(DEM)
数字高程模型，是建立数字城市的基础信息之一，是 赖以构建城市三维景观和进行各种工程设计的基础信息。 目前我国仅有约1／8的城市建立了一定范围的DEM ， 使用的格网尺寸为5-25m，格网点高程精度为0．25— 1．2m。数字摄影测量系统具有自动大规模生产DEM 、 自动生成等高线等功能，可提高生成等高线的效率。
1.2.2城市建模
• 随着城市信息化的发展，数码城市与城市建模越来越受到重视。其基本原还是利用 DSM与相应的影响结合，实现城市建模。 • 三维城市模型，又称为城市三位模型，它的构建与应用是目前国际遥感。地理信息系 统及相关学科研究的热点，目前三维建模大致有如下解决方法：一是直接使用三维制 作软件，比如计算机辅助绘图设计软件（AUTOCAD）、三维动画设计软件 （3DMAX）等建模，这种方法能逼真地表达城市的精细结构和材质特征，基本上能 够满足虚拟现实技术的3I（immersion、interactive、imagination，即沉浸、交互、 构想）的要求，特别是对于那些自然景物和不规则建筑物等效果比较好，但是对于大 范围的区域，如果每个模型都这样建立，不仅费时费力，而且也不经济；而是直接利 用传统GIS的二维线划数据及其相应的高度属性进行三维建模，各建筑物表面还可以 加上相应的纹理， • 但是采用此方法只局限于较规则建筑物的三位模型，此外还有一种方法就是利用数字 摄影技术进行三维建模，这种方法具有自动化程度高、建模速度快、 • 易于实时更新等特点，利用数字摄影测量技术能方便快捷地进行数字线划矢量图 （DLG）的测绘、数字高程模型（DEM）的建立、数字正摄影像图（DOM）的制作、 3DCM的建立，甚至还可以提取建筑物的纹理，建立纹理库等。
4D产品
• • • • • • DOM (数字正射影像图) 利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像4D效果 数DEM格网图 据。 它的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和 社会经济信息 DEM (数字高程模型) 数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。可制作透视图、断面图，进行工 程土石方计算、表面覆盖面积统计，用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、 洪水淹没区分析。 DRG (数字栅格地图) 数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。 可作为背景与其他空间信息相关， 用于数据采集、评价与更新，与DOM、DEM集成派生出新的可视信息。 DLG (数字线划地图) 现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括 属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、 环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。
但目前,三维数字城市建设过程中普遍存在的问题 批评和质疑声音不绝于耳 ― 花瓶、昂贵的城市名片、除了看看没有用… 原因一：数据覆盖范围与业务需求不匹配只建设城市核 心地带三维数据城市经济活跃区往往位于城乡 结合部深层原因：建设成本高、建设速度慢 原因二：软件难以支撑大数据量管理和多类型数据整合 原因三：缺乏结合业务的行业应用 在三维数字城市建设过程中, 数据是三维数字城市的核 心. 但现实世界纷乱复杂，三维建模如何取舍？ • ―： 道路、建筑物、纹理、城市部件、绿化… • 二：真实与美观之间，哪个更重要？ • • • • • • • • •
二、数字城市
• 随着数字城市技术的发展，以二维数据为肢体的 GIS应用，已经不能满足城市专业应用的空间数 据表现形式； • 一种更加直观的，所见既所得的三维空间数据逐 渐成为一种崭新的，客户热衷的数据表达方式， 它将成为数字城市乃至数字地球的核心数据。
三维数字城市建设中的关键及问题
• • • • 三维数字城市中 1、数据是数字城市的核心物质基础 数据标准 数据生产工艺 2、软件平台是系统运行的基础保障: • E都市、都市圈、城市猎人到Google Earth, Skyline、 World Wind • 国内:京国遥新天地信息技术有限公司开发的EV-Globe、 适普软件有限公司的IMAGIS，灵图软件技术有限公司的 VRMaP、武汉地大信息科技发展有限公司的 InfoEarth,TelluroMap、高德等。 • 3、行业应用是系统的生命力所在
1、数字摄影测量技术 2、数字城市 3、数字摄影测量技术的应用
一、数字摄影测量技术
数字摄影测量（Basic concept of digital photogrammetry）是基于数字影像和摄影测量的 基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像 匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄 对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量 学的分支学科。美国等国称之为软拷贝摄影测量 （Softcopy Photogrammetry），我国王之卓教 授称为全数字摄影测量（Full Digital Photogrammetry）。这种定义认为，在数字摄影 测量过程中，不仅产品是数字的，而且中间数据的 记录以及处理的原始资料均是数字的。
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4D效果图
ຫໍສະໝຸດ Baidu
数字摄影测量技术建立三维模型
• 1.2建模原理
• 1.2.1基于影像的三位建模原理 • 基于摄影测量与计算机视觉技术正越来越广泛地应用于各 个领域。 • 其基本原理是首先利用摄影测量的影像，构建三位数字表 面模型（ • DSM）。对物体摄取一组影像，由此构建其数字表面模型 并生成“点云”，将它连接构建TIN。最后将影像的“纹理” 映射到由点云构成的空间三角网上，就能建立空间物体的 三位模型。
3.2建立数字正射影像图(DOM)
数字三维模型图
三、数字摄影测量技术在构建数字城市 的应用
• “数字城市”是以城市的基础空间信息为基础的。 其基础空间信息包括：数字高程模型(DEM)、全 要素数字地形图以及数字正射影像图等。
• 3．1建立数字高程模型(DEM)
数字高程模型，是建立数字城市的基础信息之一，是 赖以构建城市三维景观和进行各种工程设计的基础信息。 目前我国仅有约1／8的城市建立了一定范围的DEM ， 使用的格网尺寸为5-25m，格网点高程精度为0．25— 1．2m。数字摄影测量系统具有自动大规模生产DEM 、 自动生成等高线等功能，可提高生成等高线的效率。
1.2.2城市建模
• 随着城市信息化的发展，数码城市与城市建模越来越受到重视。其基本原还是利用 DSM与相应的影响结合，实现城市建模。 • 三维城市模型，又称为城市三位模型，它的构建与应用是目前国际遥感。地理信息系 统及相关学科研究的热点，目前三维建模大致有如下解决方法：一是直接使用三维制 作软件，比如计算机辅助绘图设计软件（AUTOCAD）、三维动画设计软件 （3DMAX）等建模，这种方法能逼真地表达城市的精细结构和材质特征，基本上能 够满足虚拟现实技术的3I（immersion、interactive、imagination，即沉浸、交互、 构想）的要求，特别是对于那些自然景物和不规则建筑物等效果比较好，但是对于大 范围的区域，如果每个模型都这样建立，不仅费时费力，而且也不经济；而是直接利 用传统GIS的二维线划数据及其相应的高度属性进行三维建模，各建筑物表面还可以 加上相应的纹理， • 但是采用此方法只局限于较规则建筑物的三位模型，此外还有一种方法就是利用数字 摄影技术进行三维建模，这种方法具有自动化程度高、建模速度快、 • 易于实时更新等特点，利用数字摄影测量技术能方便快捷地进行数字线划矢量图 （DLG）的测绘、数字高程模型（DEM）的建立、数字正摄影像图（DOM）的制作、 3DCM的建立，甚至还可以提取建筑物的纹理，建立纹理库等。
4D产品
• • • • • • DOM (数字正射影像图) 利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像4D效果 数DEM格网图 据。 它的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和 社会经济信息 DEM (数字高程模型) 数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。可制作透视图、断面图，进行工 程土石方计算、表面覆盖面积统计，用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、 洪水淹没区分析。 DRG (数字栅格地图) 数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。 可作为背景与其他空间信息相关， 用于数据采集、评价与更新，与DOM、DEM集成派生出新的可视信息。 DLG (数字线划地图) 现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括 属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、 环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。
但目前,三维数字城市建设过程中普遍存在的问题 批评和质疑声音不绝于耳 ― 花瓶、昂贵的城市名片、除了看看没有用… 原因一：数据覆盖范围与业务需求不匹配只建设城市核 心地带三维数据城市经济活跃区往往位于城乡 结合部深层原因：建设成本高、建设速度慢 原因二：软件难以支撑大数据量管理和多类型数据整合 原因三：缺乏结合业务的行业应用 在三维数字城市建设过程中, 数据是三维数字城市的核 心. 但现实世界纷乱复杂，三维建模如何取舍？ • ―： 道路、建筑物、纹理、城市部件、绿化… • 二：真实与美观之间，哪个更重要？ • • • • • • • • •
二、数字城市
• 随着数字城市技术的发展，以二维数据为肢体的 GIS应用，已经不能满足城市专业应用的空间数 据表现形式； • 一种更加直观的，所见既所得的三维空间数据逐 渐成为一种崭新的，客户热衷的数据表达方式， 它将成为数字城市乃至数字地球的核心数据。
三维数字城市建设中的关键及问题
• • • • 三维数字城市中 1、数据是数字城市的核心物质基础 数据标准 数据生产工艺 2、软件平台是系统运行的基础保障: • E都市、都市圈、城市猎人到Google Earth, Skyline、 World Wind • 国内:京国遥新天地信息技术有限公司开发的EV-Globe、 适普软件有限公司的IMAGIS，灵图软件技术有限公司的 VRMaP、武汉地大信息科技发展有限公司的 InfoEarth,TelluroMap、高德等。 • 3、行业应用是系统的生命力所在