三维GIS课件(三维空间数据及其获取方法
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第八讲 城市三维空间信息的获取方法
12
7—2
城市三维空间信息获取
四. 纹理数据获取
（1）由计算机作简单模拟绘制。 （2）地面摄影像片直接提取。 （3）根据航摄像片由计算机生成。 （4）由空中影像获取。这种方法主要用来 获取地面影像。
13
7—3
野外数据采集
全站仪测量
GPS测量
14
7—3
全站仪测量
野外数据采集
全站仪是电子经纬仪和 激光测距仪的集成，它 可以同时测量空间目标 的距离和方位数据，并 且进一步得到它的大地 坐标数据
46
7—9
多数据源集成
根据地形图/地籍图数字化得到建筑物投影 平面几何数据 将数字地图或2D GIS中的建筑物轮廓线与其 高度结合，用简单几何体表达建筑物外形特征 利用航空影像进行交互获取；利用航空影像 建筑物的几 以及地面摄影对建筑物特征线进行自动提取 何要素数据 在地面使用GPS和激光三维扫描仪，通过测 距求算获取 利用高分辨率卫星影像进行建筑物的自动提 取 由近景摄影测量系统获取 由移动测绘系统获取等
多数据源集成
根据地形图上等高线及高程数据生成 直接使用2D GIS中的DEM数据 利用全数字摄影测量系统，通过处理 DEM数据 航摄像片生成 由机载激光扫描仪直接扫描并经后续 处理得到 用SAR/INSAR获取等 规划设计图纸、地形图、地籍图等 现有2D GIS数据库 其它数据 野外调查与现有数据库的结合 计算机简单模拟绘制等
2
3
4
7—1
城市三维空间信息的内容
一．数字线划数据
二．影像数据
三．数字高程模型 四．地物的属性数据
5
7—1
城市三维空间信息的内容
数字线划数据：是将空间地物直接抽象为点、 线、面的实体，用坐标描述它的位置和形状。 影像数据：包括遥感影像和航空影像，它可 以是彩色影像，也可以是灰度影像
三维GIS空间数据模型PPT课件
15
1、单一实体
点实体用一组x、y坐标 表示
线实体用一组有序的x、 y坐标表示
面实体用一组首尾相同 的坐标表示。
（3，3）可用于表示一个点的位置。 （1，7），（3，5），（5，5），（5，3），（6，1），可用于表示一条线。 （3，10），（6，9），（7，10），（10，7），（9，5），（4，6），（3， 8），
第三章 空间数据模型
空间数据模型：指利用特定的数据 结构来表达空间对象的空间位置、 空间关系和属性信息；是对空间对 象的数据描述。
1
内容
第一节 空间实体的描述和分类和数据组织 第二节 矢量数据模型 第三节 栅格数据模型 第四节 三角网数据模型(TIN) 第五节 属性信息 第八节 面向对象的空间数据模型
④ 连通性：
线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等
9
3、面状实体
Area：面状实体也称为多边形，有明确的闭合 边界，而且其针对某个属性专题其内部特征是 均一的。在空间数据模型中可由一封闭曲线来 表示。面状实体有如下空间特性：
①面积；
②周长；
③内岛
④形状（锯齿状、凸凹性等）；
⑤重叠性与非重叠性。
⑥独 立 性 或 与 其 它 的 地 物 相 邻 ， 如 中 国及其周边国家；
19
4、多类信息的表示
空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性 或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信 息层(见下图)；
20
用于表示地理实体的数据模型
GIS的数据模型分为两大类：矢量数据模型和栅格数据模型。
10
4、立体状实体
Volume：立体状实体用于描述三维空间中 的现象与物体，它具有长度、宽度及高度 等属性。
1、单一实体
点实体用一组x、y坐标 表示
线实体用一组有序的x、 y坐标表示
面实体用一组首尾相同 的坐标表示。
（3，3）可用于表示一个点的位置。 （1，7），（3，5），（5，5），（5，3），（6，1），可用于表示一条线。 （3，10），（6，9），（7，10），（10，7），（9，5），（4，6），（3， 8），
第三章 空间数据模型
空间数据模型：指利用特定的数据 结构来表达空间对象的空间位置、 空间关系和属性信息；是对空间对 象的数据描述。
1
内容
第一节 空间实体的描述和分类和数据组织 第二节 矢量数据模型 第三节 栅格数据模型 第四节 三角网数据模型(TIN) 第五节 属性信息 第八节 面向对象的空间数据模型
④ 连通性：
线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等
9
3、面状实体
Area：面状实体也称为多边形，有明确的闭合 边界，而且其针对某个属性专题其内部特征是 均一的。在空间数据模型中可由一封闭曲线来 表示。面状实体有如下空间特性：
①面积；
②周长；
③内岛
④形状（锯齿状、凸凹性等）；
⑤重叠性与非重叠性。
⑥独 立 性 或 与 其 它 的 地 物 相 邻 ， 如 中 国及其周边国家；
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4、多类信息的表示
空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性 或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信 息层(见下图)；
20
用于表示地理实体的数据模型
GIS的数据模型分为两大类：矢量数据模型和栅格数据模型。
10
4、立体状实体
Volume：立体状实体用于描述三维空间中 的现象与物体，它具有长度、宽度及高度 等属性。
GIS原理课件7.5三维空间分析7.6空间统计分析
东华理工大学 吴静
➢ 3）体积计算
❑ 采用近似方法：基底面积乘以格网点曲面高度的平均 值
S三角形 = SA (h1 + h2 + h3 ) / 3 S四边形 = SA (h1 + h2 + h3 + h4 ) / 4
东华理工大学 吴静
➢ 4）坡度、坡向与曲率分析
剖面曲率：与等高线垂 直的曲线曲率
即单位区域内的发生频数，例如：
❑ 1）某地区汽车加油站的密度=加油站数／总公路里程； ❑ 2）某地区森林覆盖率＝森林面积／地区总面积； ❑ 3）某省人口密度＝人口数／该省总面积； ❑ 4）某地区交通网密度＝交通网总长度／区域总面积； ❑ 5）城市商业网点密度＝商业网点数／城区总面积； ❑ 6）某河流沿岸防护堤修筑比率＝防护堤总长度／河岸总长度
系数lij的确定原则： ① zi与zj（i≠j；i，j=1，2，…，m）相互无关；
② z1是x1，x2，…，xP的一切线性组合中方差最大者，z2 是与z1不相关的x1，x2，…，xP的所有线性组合中方差最大 者;…; zm是与z1，z2，……，zm－1都不相关的x1，x2，…xP， 的 所有线性组合中方差最大者。
➢ 为了将空间实体的某些属性进行横向或纵向比较，往 往将实体的某些属性制作成统计图表，以便进行直观 的综合评价
➢ 有时，人们不满足于某些绝对指标的显示与分析，需 要了解它的相对指标，因而密度计算也是空间统计分 析的常用方法
➢ 为了找出空间数据之间的主要特征和关系，需要对空 间数据进行分类评价,或者说进行空间聚类分析
定义：记x1，x2，…，xP为原变量指标，z1，z2，…，zm（m≤p） 为新变量指标
z1 = l11x1 + l12 x2 + + l1p xp
➢ 3）体积计算
❑ 采用近似方法：基底面积乘以格网点曲面高度的平均 值
S三角形 = SA (h1 + h2 + h3 ) / 3 S四边形 = SA (h1 + h2 + h3 + h4 ) / 4
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➢ 4）坡度、坡向与曲率分析
剖面曲率：与等高线垂 直的曲线曲率
即单位区域内的发生频数，例如：
❑ 1）某地区汽车加油站的密度=加油站数／总公路里程； ❑ 2）某地区森林覆盖率＝森林面积／地区总面积； ❑ 3）某省人口密度＝人口数／该省总面积； ❑ 4）某地区交通网密度＝交通网总长度／区域总面积； ❑ 5）城市商业网点密度＝商业网点数／城区总面积； ❑ 6）某河流沿岸防护堤修筑比率＝防护堤总长度／河岸总长度
系数lij的确定原则： ① zi与zj（i≠j；i，j=1，2，…，m）相互无关；
② z1是x1，x2，…，xP的一切线性组合中方差最大者，z2 是与z1不相关的x1，x2，…，xP的所有线性组合中方差最大 者;…; zm是与z1，z2，……，zm－1都不相关的x1，x2，…xP， 的 所有线性组合中方差最大者。
➢ 为了将空间实体的某些属性进行横向或纵向比较，往 往将实体的某些属性制作成统计图表，以便进行直观 的综合评价
➢ 有时，人们不满足于某些绝对指标的显示与分析，需 要了解它的相对指标，因而密度计算也是空间统计分 析的常用方法
➢ 为了找出空间数据之间的主要特征和关系，需要对空 间数据进行分类评价,或者说进行空间聚类分析
定义：记x1，x2，…，xP为原变量指标，z1，z2，…，zm（m≤p） 为新变量指标
z1 = l11x1 + l12 x2 + + l1p xp
点云三维信息提取与应用地理空间GIS讲座课件
对点密度变化的鲁棒性分析
无靶标全自动配准
无靶标全自动配准
无靶标全自动配准
城区 隧道
校园 桥梁
平台无关
环境无关
密度无关
山坡
稳健、高
效、自动
河流
层次化三维目标精准提取
利用多尺度超级体素代替原始点，提高计算效率 分割并识别相互交错（重叠）的多类型城区目标
原始点云
小尺度超级体素
大尺度测超绘遥级感信体息素工程国家重点实超验室级体素
结构化模型： 可视化 —> 可计算、可分析
结构化三维建模
提取室内结构元素，利用点云的可视性分析和结构约束进行房屋分割
激光扫描仪采集点云
ceilings walls
doors and windows
结构提取
可视性分析
一楼房屋分割
二楼房屋分割
24 两层楼的分割结果
结构化三维建模
房屋分割作为语义约束，同时利用多标记图割方法，完成室内房屋的自动 化结构建模。
Wall
Walls and Cylinders BIM model
Room model
BIM model
点云智能化处理软件-Point2Model
功能模块
TB级点云和影像数据高效索引和快速可视 化
多视角TLS点云数据空间基准一致性整合 多类型道路要素高精度提取及矢量化 面向无人驾驶的高精.地图自动化生产 ………………………
单次航程15分钟，解算时间3小时
IMU
相机 镜头 机载处理器 扫描仪
品牌 Xsens MTI-300
Pointgrey Kowa
Cortex-A9 Velodyne VLP16
描述 Noise density
GIS原理课件3空间数据获取
东华理工大学 吴静
➢ 3）GPS测量
❑ GPS的基本概念 ✓ 全球定位系统（GPS），有美国海军于1973年开 始实施，并于20世纪90年代开始使用 ✓ 由三部分组成：空间部分、控制部分和用户部分 ✓ 空间部分：包括卫星和在佛罗里达州Canaeral海 岬携载卫星升空的德而塔火箭；卫星系统24颗卫 星组成，高度为20183KM，分布在6个轨道面上， 轨道面之间的夹角为60度，并且与赤道面的交角 为55度，以保证可以覆盖极地地区
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➢ 定量描述
❑包括空间对象的图形、属性两个方面 ❑图形：指空间坐标
✓测量的尺度取决于采样点的取舍和测量坐标的精度 ✓比例尺决定空间数据的密度、坐标精度或影像数据
的分辨率，例如 公路在大比例尺中看成是面状地物、坐标精确 到厘米 在小比例中视为线，坐标精确到分米或米
❑属性：指属性项的量化值，如 ✓土壤的酸碱度、某职工的工资，统计调查数据
东华理工大学 吴静
（1:25万DLG数据-等高线）
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➢ 3）数字正射影像图（DOG）
❑DOG是利用数字高程模型对扫描处理的数字化 的航空像片/遥感影像，经过象元进行纠正， 再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影 像数据
❑特点： ✓基于场（栅格）表示的模型 ✓直观而详细记录地表自然现象 ✓数据源丰富 ✓生产效率高
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7）数据内容与相应设备
地图 地面测量数据 航空、遥感
统计资料 数字数据 多媒体
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坐标几何 扫描仪 数字化仪 摄影测量 数据交换
键盘
编辑处理
空间 数据库
❖1.2 空间数据的特征
➢ 空间特征
❑是GIS所独有的数据类型 ❑在地理坐标框架下，刻画空间对象的位置、形状和
➢ 3）GPS测量
❑ GPS的基本概念 ✓ 全球定位系统（GPS），有美国海军于1973年开 始实施，并于20世纪90年代开始使用 ✓ 由三部分组成：空间部分、控制部分和用户部分 ✓ 空间部分：包括卫星和在佛罗里达州Canaeral海 岬携载卫星升空的德而塔火箭；卫星系统24颗卫 星组成，高度为20183KM，分布在6个轨道面上， 轨道面之间的夹角为60度，并且与赤道面的交角 为55度，以保证可以覆盖极地地区
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➢ 定量描述
❑包括空间对象的图形、属性两个方面 ❑图形：指空间坐标
✓测量的尺度取决于采样点的取舍和测量坐标的精度 ✓比例尺决定空间数据的密度、坐标精度或影像数据
的分辨率，例如 公路在大比例尺中看成是面状地物、坐标精确 到厘米 在小比例中视为线，坐标精确到分米或米
❑属性：指属性项的量化值，如 ✓土壤的酸碱度、某职工的工资，统计调查数据
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（1:25万DLG数据-等高线）
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➢ 3）数字正射影像图（DOG）
❑DOG是利用数字高程模型对扫描处理的数字化 的航空像片/遥感影像，经过象元进行纠正， 再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影 像数据
❑特点： ✓基于场（栅格）表示的模型 ✓直观而详细记录地表自然现象 ✓数据源丰富 ✓生产效率高
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7）数据内容与相应设备
地图 地面测量数据 航空、遥感
统计资料 数字数据 多媒体
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坐标几何 扫描仪 数字化仪 摄影测量 数据交换
键盘
编辑处理
空间 数据库
❖1.2 空间数据的特征
➢ 空间特征
❑是GIS所独有的数据类型 ❑在地理坐标框架下，刻画空间对象的位置、形状和
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程 三维分析 ppt课件
25
二、表面分析
1. 计算表面积与体积
（１）表面积的概念
与平面面积不同，表面 积是沿表面的斜坡计算的，考 虑到了表面高度的变化情况。 除非表面是平坦的，通常表面 积总是大于其二维底面积。
图9.20 表面积计算各参数示意图
ห้องสมุดไป่ตู้26
二、表面分析
（２）体积的概念
体积指表面与某指定高 度的平面（参考平面）之间的 空间大小，按照参考平面的上 下关系分为两部分，分别是平 面之上的体积或平面之下的体 积。
18
一、表面创建
（2） TIN表面的创建
通常TIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线与多 边形要素作为创建TIN的数据源。 1）点集：它是TIN的基本输入要素，决定了TIN表面的基本形 状。
图9.15 点集图
19
一、表面创建
2）隔断线
它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。 在TIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可 用来表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建 要素如道路。
图9.43 表面长度示意图
41
二、表面分析
ArcGIS中表面长度的计算：
图9.44 表面长度计算对话框
42
三、ArcScene三维可视化
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须 被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。
两种方式：
➢具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三维可 视化；
第九章 三维分析
1
主要内容
• 表面创建 • 表面分析 • ArcScene三维可视化 • 数据转换
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
二、表面分析
1. 计算表面积与体积
（１）表面积的概念
与平面面积不同，表面 积是沿表面的斜坡计算的，考 虑到了表面高度的变化情况。 除非表面是平坦的，通常表面 积总是大于其二维底面积。
图9.20 表面积计算各参数示意图
ห้องสมุดไป่ตู้26
二、表面分析
（２）体积的概念
体积指表面与某指定高 度的平面（参考平面）之间的 空间大小，按照参考平面的上 下关系分为两部分，分别是平 面之上的体积或平面之下的体 积。
18
一、表面创建
（2） TIN表面的创建
通常TIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线与多 边形要素作为创建TIN的数据源。 1）点集：它是TIN的基本输入要素，决定了TIN表面的基本形 状。
图9.15 点集图
19
一、表面创建
2）隔断线
它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。 在TIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可 用来表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建 要素如道路。
图9.43 表面长度示意图
41
二、表面分析
ArcGIS中表面长度的计算：
图9.44 表面长度计算对话框
42
三、ArcScene三维可视化
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须 被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。
两种方式：
➢具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三维可 视化；
第九章 三维分析
1
主要内容
• 表面创建 • 表面分析 • ArcScene三维可视化 • 数据转换
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
地理三维同步中图必修三课件：第三章 第三节 地理信息系统应用
核心要点掌握好
一、GIS 的组成及功能
组成 计算机和网络设备、存储设备、数 硬件 据输入、显示和输出的外围设备
用途 GIS基本设备
主要包括以下几类：操作系统软件、
数据库管理软件、系统开发软件、 GIS软件提供存
软件
储、显示、分析
GIS
地理数据的功能
软件等
组成
用途
数据
专题数据 基础数据
规划、房地产、交 通、环保、公用事 业数据
图表信息想周到 地理信息系统的流程图
[信息获取] (1)地理信息系统常常和遥感结合使用，因为遥感能为地理 信息系统提供信息源。 (2)GIS 数据库中的数据有何特点？ 提示：属于空间数据，它可以通过经纬网或公路网等建立 的地理坐标来实现空间位置的识别。 (3)电子地图属于图中的哪一环节？ 提示：可视化表达。
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/162021/11/162021/11/1611/16/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/162021/11/16November 16, 2021
三、地理信息系统在城市管理中的应用 1．城市信息管理与服务 向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息。 2．城市规划 (1)查询和统计用地资料，分析城市的现状。 (2)有效管理城市地下管网。 3．城市道路交通管理 (1)显示道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息。 (2)提供多种类型查询。 (3)及时发布交通信息。
分析一个地区的地形、土壤 与特定作物种植之间的关系
地理信息第五章空间数据的采集与处理PPT
（2）扫描过程
扫描模式的设置，（分二值、灰度、百万种 彩色），对地形图的扫描一般采用二值扫描， 或灰度扫描。对彩色航片或卫片采用百万种 彩色扫描，对黑白航片或卫片采用灰度扫描。 扫描分辨率的设置，根据扫描要求，对地形 图的扫描一般采用300dpi或更高的分辨率。 针对一些特殊的需要，还可以调整亮度、对 比度、色调、GAMMA曲线等。 设定扫描范围
扫描参数设置完后，即可通过扫描获得某个地区的栅格数据。 通过扫描获得的是栅格数据，数据量比较大。如一张地形图采用 300dpi灰度扫描其数据量就有20兆左右。 除此之外，扫描获得的数据还存在着噪声和中间色调像元的处理 问题。 噪声是指不属于地图内容的斑点污渍和其它模糊不清的东西形成 的像元灰度值。噪音范围很广，没有简单有效的方法能加以完全 消除，有的软件能去除一些小的脏点，但有些地图内容如小数点 等和小的脏点很难区分。 对于中间色调像元，则可以通过选择合适的阈值选用一些软件如 Photoshop等来处理。 一般对获得的栅格数据还要进行一些后续处理如图象纠正、矢量 化
土地利用类型 7
耕地 71
园地 72
林地 73
牧草地 74
居民点及公矿用地 75
交通用地 75
水域 76
未利用地 77
有林地 731
灌木地 732
疏林地 733
未成林林地 734
迹地 735
针叶树疏林地 7331
阔叶树疏林地 7332
编码的类型
1）层次分类编码法： 是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一 种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别， 代码结构有严格的隶属关系。上图以土地利用类型 的编码为例，说明上图 ：土地利用类型编码（层次 分类编码法）层次分类编码法所构成的编码体系。 2）多源分类编码法 又称独立分类编码法。是指对于一个特定的分类目 标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位 数字代码之间并没有隶属关系。表4-1以河流为例说 明了属性数据多源分类编码法的编码方法。
第二章GIS的数据获取与处理ppt课件
地理坐标
• 地表空间实体的位置按严格的数学定义表达成 地理坐标（球面坐标）或平面坐标，地理坐标 以经度坐标/纬度坐标表示。见下图
地表的垂直和水平基准面
• 地表以最近似平均海平面的地球重力等势 面作为高度为零的大地水准面（Geoid)， 以大地水准面为参考测量得到的高度H被 用于地形制图，它是一种正射（视）高度。 如果将大地水准面换成一个椭球面，人们 也可以计算一个几何高度h或以椭球面为参 考的高度。 H-h即是大地水准面和椭球面 在基点的高度差。
1)确定三个参照点，保证平面坐标的一致性； 2)确定控制点并将其数字化，用来确定平面坐标 到输入地图的投影坐标转换； 3)进行点、线采集和面采集，其中面采集的模式 有全多边形、手工拓扑关系建立、自动拓扑关系建 立； 4)编辑
返回
3.扫描矢量化
– 栅格扫描仪扫描：扫描过程包括扫描、二值化
（例如，把有线赋为1无线为0）、细化、矢量化、 找结点、附属性值。
（3）数字化仪的其他输入功能 数字化仪主要以矢量数据形式输入各类实体的图形数据。除矢量数
据外数字化仪与适当程序配合允许操作员在数字化仪选择的位置输入文 本和特殊符号。
二.属性数据的获取方法
1.属性数据的输入方式:直接输入和进行编码
2.属性数据编码的含义:指确定属性数据的代码的方法
和过程.代码是一个或一组有序的易于被计算机识别或 处理的符号,是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手 段.
键盘输入：顾名思义，就是通过手工在计算机终端上输入数据。属 性数据通常是由键盘输入的，然而，空间数据则很少使用这种方式输入。
坐标几何：主要用于输入土地记录信息，通过输入实际的测量成果 来获取非常高精度的数据。如果被回放成地籍图，它应当与法律描述意 义的表达准确一致。由于野外测量的代价是比较昂贵的，所以一般不采 用。
三维GIS课件(三维空间数据及其获取方法
4
2、空间数据的室内获取方式
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）点方式：坐标量算、手扶数字化； （2）面方式：扫描数字化
5
中国地质大学（武汉）信息工程学院 中国地质大学（武汉）信息工程学院
根据GIS获取方式和应用需求的不同，GIS空间数据 可区分为地表2D(x,y)、地表3D(x,y,z)、地上3D(x， y，zi)。
工程测量 GPS技术 地图数字化 矿井测量 钻孔勘探
2.1.2 2D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1.天文测量技术 利用宇宙间天体的相关位置 和运行规律，在选定的地面 点上观测某天体的高度和方 位，并记录观测瞬间的时刻， 从而确定该地面点的地理位 置——天文经纬度及该点至 另一地面点的天文方位角。
图 像 数 据
图像增强 计算机处 理
农林 地质 水文 海洋 气象
人工图像
判读
E
环境
地震
波长（λ ）
波段 14
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（4）遥感发展的特点： 新型传感器不断出现； 多级空间分辨率形成金字塔遥感影像结构； 光谱分辨率不断提高； 多时相性遥感成为可能； 全方位立体观测健步发展； 遥感应用由定性走向定量。
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）基本原理： SAR是一种使用微波探测地表目标的主动式成像传 感器，具有全天候、全天时成像能力，并能穿透某些 地物表面。SAR在波束能照射到的时间内，不断接收 来自地表目标的反射脉冲。随着遥感平台的前进，平 台和目标的相对位置发生变化，在不同时刻和位置接 收到同一地面目标信号的频率也会发生变化，即出现 多普勒频移效应。
29
中国地质大学（武汉）信息工程学院
三维GISppt课件
图7.1 晶胞结构 •BEA Confidential. | 5
7.1.1 体模型
• 2 八叉树结构
八叉树结构是由四叉树结构推广到三维空间形成的一 种三维栅格数据结构。该结构将一个立方体的三维空间等 分为八个卦限，如果某一个卦限内的物体属于同一属性就 不再细分，否则，将该卦限再细分为八个卦限，直到每个 体元内都属于同一属性或达到规定的限差为止。其结构表 示如图7.2所示。
点插值法
图7.4 Grid生成算法 •BEA Confidential. | 11
1 根据已知点计算新的 2 算法简单，精度较好，
适用面广。
7.1.2 面模型
• 1. Grid
图7.5 两种Grid的计算方法 •BEA Confidential. | 12
7.1.2 面模型
• 2. TIN
不规则三角网（TIN）是由分散的地形点按照一定的规 则（如Delaunay规则）构成的一系列不相交的三角形， 三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和 位置。在不同分辨率情况下，可以采用不同的分解内插方 法进行TIN的动态生成，如图7.6所示。
X
Y
Z
x201 x202 x203 x204
y201 y202 y203 y204 …
z201 z202 z203 z204
属性
图7.10 Octree与TEN混合数据结构的数据组织
•BEA Confidential. | 21
7.1.3 混合模型
•
综上所述，基于混合结构的数据模型充分利用了不同数据
1 高程的细节变化; 2 拓扑关系简单; 3 算法容易实现; 4 某些空间操作及 存储方便.
•BEA Confidential. | 10
7.1.1 体模型
• 2 八叉树结构
八叉树结构是由四叉树结构推广到三维空间形成的一 种三维栅格数据结构。该结构将一个立方体的三维空间等 分为八个卦限，如果某一个卦限内的物体属于同一属性就 不再细分，否则，将该卦限再细分为八个卦限，直到每个 体元内都属于同一属性或达到规定的限差为止。其结构表 示如图7.2所示。
点插值法
图7.4 Grid生成算法 •BEA Confidential. | 11
1 根据已知点计算新的 2 算法简单，精度较好，
适用面广。
7.1.2 面模型
• 1. Grid
图7.5 两种Grid的计算方法 •BEA Confidential. | 12
7.1.2 面模型
• 2. TIN
不规则三角网（TIN）是由分散的地形点按照一定的规 则（如Delaunay规则）构成的一系列不相交的三角形， 三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和 位置。在不同分辨率情况下，可以采用不同的分解内插方 法进行TIN的动态生成，如图7.6所示。
X
Y
Z
x201 x202 x203 x204
y201 y202 y203 y204 …
z201 z202 z203 z204
属性
图7.10 Octree与TEN混合数据结构的数据组织
•BEA Confidential. | 21
7.1.3 混合模型
•
综上所述，基于混合结构的数据模型充分利用了不同数据
1 高程的细节变化; 2 拓扑关系简单; 3 算法容易实现; 4 某些空间操作及 存储方便.
•BEA Confidential. | 10
ArcGIS三维专题培训课件
钮
栅格数
矢量数
据 图9.70 栅—矢数据转据换操作
2维矢量数据，从表面数据或属性表中 获取高程信息
3维矢量数据，已存储有高程值可以直 接显示为三维形式
影像数据，从表面数据中获取高程信息
§1. ArcScene 三维场景
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素 必须被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程 信息。
两种方式：
具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三 维可视化；
由某一表面获取要素的高程属性值； 由要素的某一属性值作为高程值； 将要素的高程属性值赋为某一常量。
a)数据转换
（1）从表面获得现有要素的高程值 此方法由要素所在区域的表面模型获取高程
值赋予要素，将其转换为三维要素。
图9.64 从表面获得高程值菜单 图9.65 从表面获得高程值操作对
按钮
话框
a)数据转换
（1）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.57 轨迹创建按 钮
图9.58 轨迹创建对话 框
§1. ArcScene 三维场景
（２）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.59 动画操作工具条
（３）捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创 建动画；
§1. ArcScene 三维场景
（４）改变一组图层的可视化形成动画效果 ；
（２）通过要素属性获取要素高程值
此方法将要素某一属性字段作为高程值，从 而实现将其转换为三维要素。
图9.66 通过要素属性获取要素高程值操作对
a)数据转换
（３）以某一常量作为要素高程属性
此方法将某一常量作为高程值赋予要素， 使其转换为三维要素。
图9.67常量作为要素高程属性操作对话
栅格数
矢量数
据 图9.70 栅—矢数据转据换操作
2维矢量数据，从表面数据或属性表中 获取高程信息
3维矢量数据，已存储有高程值可以直 接显示为三维形式
影像数据，从表面数据中获取高程信息
§1. ArcScene 三维场景
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素 必须被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程 信息。
两种方式：
具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三 维可视化；
由某一表面获取要素的高程属性值； 由要素的某一属性值作为高程值； 将要素的高程属性值赋为某一常量。
a)数据转换
（1）从表面获得现有要素的高程值 此方法由要素所在区域的表面模型获取高程
值赋予要素，将其转换为三维要素。
图9.64 从表面获得高程值菜单 图9.65 从表面获得高程值操作对
按钮
话框
a)数据转换
（1）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.57 轨迹创建按 钮
图9.58 轨迹创建对话 框
§1. ArcScene 三维场景
（２）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.59 动画操作工具条
（３）捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创 建动画；
§1. ArcScene 三维场景
（４）改变一组图层的可视化形成动画效果 ；
（２）通过要素属性获取要素高程值
此方法将要素某一属性字段作为高程值，从 而实现将其转换为三维要素。
图9.66 通过要素属性获取要素高程值操作对
a)数据转换
（３）以某一常量作为要素高程属性
此方法将某一常量作为高程值赋予要素， 使其转换为三维要素。
图9.67常量作为要素高程属性操作对话
3DGIS基础概况精品PPT课件
3DGIS技术基础知识概述
SkylineGlobe Enterprise
SkylineGlobe Enterprise是一组包含用户进行 自定义的所有必要的软件，建立完全属于自己的 三维可视化解决方案，包括TerraExplorer Pro、 TerraDeveloper、TerraExplorer Plus和Viewer licenses、TerraBuilder和TerraGate。
GIS技术基本概念：
地理信息系统（Geographical Information System， Geo-Information System，简称GIS），是在计算机软 硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地 理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示 和描述的技术系统。
3DGIS技术基础知识概述
3DGIS基础知识 概述
编写者：瞿成俊 2010-03-10
3DGIS技术基础知识概述
一．3DGIS是什么？
首先需要知道什么是3D,即三维：
指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间 系 。三维既是坐标轴的三个轴，即x轴、y轴、z轴，其 中x表示左右空间，y表示上下空间，z表示前后空间， 这样就形成了人的视觉立体感 。
二．3DGIS软件介绍
国外的三维地球软件介绍：
① GoogleEarth （Goole） ② WorldWind （NASA ） ③ VirtualEarth （MicroSoft） ④ TerraExplorer （SkylineSoft） ⑤ ……
3DGIS技术基础知识概述
国内的三维地球软件介绍
• TerraBuilder：使用航空/卫星影像和高程数据创 建三维地形模型。TerraBuilder具有DEM编辑、直 方图调节和影像裁切等功能，能够创建通过局域 网、互联网或本地媒质进行传输的优化的地形模 型。用户可以通过TerraBuilder创建精准的吸引 人的影像和高程三维地形模型。
SkylineGlobe Enterprise
SkylineGlobe Enterprise是一组包含用户进行 自定义的所有必要的软件，建立完全属于自己的 三维可视化解决方案，包括TerraExplorer Pro、 TerraDeveloper、TerraExplorer Plus和Viewer licenses、TerraBuilder和TerraGate。
GIS技术基本概念：
地理信息系统（Geographical Information System， Geo-Information System，简称GIS），是在计算机软 硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地 理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示 和描述的技术系统。
3DGIS技术基础知识概述
3DGIS基础知识 概述
编写者：瞿成俊 2010-03-10
3DGIS技术基础知识概述
一．3DGIS是什么？
首先需要知道什么是3D,即三维：
指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间 系 。三维既是坐标轴的三个轴，即x轴、y轴、z轴，其 中x表示左右空间，y表示上下空间，z表示前后空间， 这样就形成了人的视觉立体感 。
二．3DGIS软件介绍
国外的三维地球软件介绍：
① GoogleEarth （Goole） ② WorldWind （NASA ） ③ VirtualEarth （MicroSoft） ④ TerraExplorer （SkylineSoft） ⑤ ……
3DGIS技术基础知识概述
国内的三维地球软件介绍
• TerraBuilder：使用航空/卫星影像和高程数据创 建三维地形模型。TerraBuilder具有DEM编辑、直 方图调节和影像裁切等功能，能够创建通过局域 网、互联网或本地媒质进行传输的优化的地形模 型。用户可以通过TerraBuilder创建精准的吸引 人的影像和高程三维地形模型。
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图属关系 连接
预处理
数字化
17
（2）扫描数字化
中国地质大学（武汉）信息工程学院
借助计算机和平板式或滚筒式扫描仪，从已有纸质地 图上进行重采样，并形成坐标点列数据的过程。包括：
栅格扫描 地图扫描：扫描仪按预先设定的空间分 数字化 辨率对地图进行扫描，形成二值图像；
矢量扫描数字化
18
大致流程为：
屏 幕 跟 踪 矢 量 化 矢 量 图 合 成 接 边 存 入 空 间 数 据 库
（2）2D地震勘探
44
3、三维地震技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
3D地震是高精度、高分辨率的勘探技术。按激发点 （炮点）、接收点（检波点）网格分布的规律性，3D 地震观测系统分为规则观测系统和不规则观测系统两 类； 3D地震野外数据被采集后，需要进行一系列处理， 才能形成供地质解释用并能完整反映地质体时空变化 的3D地震数据体，用不同方法显示成各种地质图件， 如剖面图、立体图。
1、钻孔勘探技术：通过向地下钻进一定直径、一定深度
的孔并提取其中的岩芯来探查和测量地下岩层组成、空间 关系。
42
中国地质大学（武汉）信息工程学院
• 按地质钻探目的，可将应用地质钻探分为矿产地 质钻探、水文地质钻探、工程地质钻探。
43
2、应用地球物理技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）应用地球物理方法及其分类 利用物理学原理，借助仪器技术测量获得地层的大量 数据，通过数学反演和计算机处理，探测地下地层的物 理力学性质，进而研究地下地层的结构和构造，进行矿 体或油藏的3D精细描述。 分为两类，一类以测定特定区域、特定对象的物理力 学性质为主；另一类以测定地质对象的空间分布与空间 位置为主。
37
中国地质大学（武汉）信息工程学院
38
中国地质大学（武汉）信息工程学院
InSAR的实质：是利用SAR复数据的相位差信息来提 取地表的3D信息和高程变化信息。通过两副天线同时 观测，或两次近平行的观测，获取地面同一景观的复 图像对。由于目标与两天线位置的几何关系，在复图 像上产生了相位差，形成干涉纹图。
激光扫描测量技术可应用于： ①地形测绘； ②建筑物立体模型重构； ③生成DEM、DTM； ④数字城市模型。
31
b）地面扫描系统
中国地质大学（武汉）信息工程学院
•地面三维激光扫描仪工作流程可分为外业测量与内 业处理两个部分 •（1）外业测量
360度全 景扫描， 精度不 高，目的 为获取目 标区域的 大致方位
2
2.1 数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
2.1.1
GIS空间数据获取方法分类
1、空间数据的野外获取方式
（1）点方式：天文测量、罗盘定位、惯性测量、大地 测量、工程测量、矿井测量、GPS技术、钻孔勘探、 物理勘探技术等；
3
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、集 成传感技术； （3）体方式：CT扫描、3D地震技术等
中国地质大学（武汉）信息工程学院
主要应用邻域： 宇宙太空观测； 宇宙奥秘探测；
2、大地测量与工程测量技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）该技术是空间定位的基本手段之一，利用大地测 量与工程测量技术，既可以获得地表点的2D坐标数据 （x,y），也可获得地表点的3D坐标数据（x,y,z）；
10
4
2、空间数据的室内获取方式
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）点方式：坐标量算、手扶数字化； （2）面方式：扫描数字化
5
中国地质大学（武汉）信息工程学院 中国地质大学（武汉）信息工程学院
根据GIS获取方式和应用需求的不同，GIS空间数据 可区分为地表2D(x,y)、地表3D(x,y,z)、地上3D(x， y，zi)。
36
中国地质大学（武汉）信息工程学院
频率偏移对于时间而言是线性的，所以反射脉冲可以解 释成是经过线性调频调制而得到的。因此，将在不同位 置接收到的目标信号通过具有频率逆偏移特性的匹配滤 波器进行滤波调制，就能得到目标的唯一像点。 •SAR特点：在距离方向上与真实孔径雷达相同，采用 脉冲压缩来提高距离分辨率，在方位方向上则通过合成 孔径原理来改善方位分辨率。
表2. 摄影测量3个发展阶段特点的对比
25
摄影负片
像片扫描 控制点数据
像对定向或方位元素安置 自动相关获取DEM
DEM编辑 多模型DEM镶嵌 存盘或建库 质量检查与元数据文件记录 全数字化摄影测量生产DEM的工作流程
摄影负片
像片扫描 控制点数据
像对定向或方位元素安置 DEM采集与编辑 数字微分纠正 数字正射影像镶嵌 存盘或建库
39
中国地质大学（武汉）信息工程学院
•干涉纹图中包含了斜距向上的点与两天线位置之差 的精确信息。因此，利用传感器高度、雷达波长、 波束视向及天线基线距之间几何关系，通过相位解 缠，可精确测出图像上每一点的3D位置及其微小变 化信息。
41
2.1.4 地下3D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
纸 质 地 图
扫 描 转 化
拼 接 子 图 块
几 何 校 正
矢 量 图 编 辑
2.1.3 地表3D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1、GPS测量技术 具有代表性的系统：欧洲的“伽利略系统”、俄罗斯 的“GLONASS卫星系统” 。
20
中国地质大学（武汉）信息工程学院
我国自行研制的导航卫星系统——北斗双星导航定 位系统，通过全天候跟踪GPS卫星，免费向用户提供 星历文件。该系统具有快速定位、短报文通信、精 密授时3大功能，并具有以下优势：
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）测量仪器的发展：经纬仪、水准仪全站仪测量 机器人； （3）测量技术的发展：三角测量边角网、测边网、全 站仪3D实时和自动导航技术。
11
3.遥感技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）遥感是一种远距离的、非接触的目标探测技术和 方法，通过对目标进行探测，获取目标信息，然后对 所获取的信息进行加工处理，从而实现对目标的定位、 定性或定量描述；
图 像 数 据
图像增强 计算机处 理
农林 地质 水文 海洋 气象
人工图像
判读
E
环境
地震
波长（λ ）
波段 14
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（4）遥感发展的特点： 新型传感器不断出现； 多级空间分辨率形成金字塔遥感影像结构； 光谱分辨率不断提高； 多时相性遥感成为可能； 全方位立体观测健步发展； 遥感应用由定性走向定量。
质量检查与元数据文件记录
全数字摄影测量方法生产数字正射影像
中国地质大学（武汉）信息工程学院
3、激光扫描测量技术 （1）原理：通过主动发射激光信号并测量从被测目 标反射回来的激光信号，高密度、高精度获取目标体 的数字距离信息，进而得到目标的几何信息；
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）激光扫描系统分为：机/空载激光扫描系统、 地面扫描系统。
21
中国地质大学（武汉）信息工程学院
同时具备定位与通信功能，无须其他通信系统文件； 融合北斗导航定位系统和卫星导航增强系统两大资源， 提供更丰富的增值服务； 覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无 通信盲区； 定位解算都集中在地面控制中心站，特别适合于大范 围移动目标监测与管理； 自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适 合关键部门应用。
29
中国地质大学（武汉）信息工程学院
a）机载激光扫描系统：应用激光扫描仪和实时动 态GPS对地面进行高精度、准实时测量的系统， 主要用于大面积的3D地形数据。其基本组成为： 激光扫描仪； 飞行惯性导航系统INS及其显式设备； 差分GPS与计算机； 数据采集与记录设备； 电源。
30
中国地质大学（武汉）信息工程学院
三维GIS
中国地质大学（武汉）信息工程学院
三维空间数据及其获取方法
主讲：郑坤 中国地质大学（武汉）信息工程学院 2011年5月
本章内容
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1、 GIS空间数据获取方法分类 2 、2D空间数据获取方法 3 、地表3D空间数据获取方法 4 、地下3D空间数据获取方法
15
4、地图数字化技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
广义数字化：泛指将信息转化为计算机能接收的 形式的过程； 狭义数字化：将地图/影像转变为符合要求的矢量 数据结构的过程。 手扶跟踪数字化 地图/影像数字化 扫描数字化
16
（1）手扶跟踪数字化
中国地质大学（武汉）信息工程学院
借助计算机和平板状数字化仪，从已有纸质地图 上进行重采样，并形成数字化的坐标点列数据的 过程。包括以下三步：
45
12
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）传感器：接收从目标反射和辐射过来的电磁波 信号的装置； （3）遥感平台：搭载传感器的载体。
13
图1. 遥感数据流程图
中国地质大学（武汉）信息工程学院
传感器数据采 集
物体的电磁波 特性
影响因子
数据处理
应用
电 磁 能 量 （ ）
太阳位置 大气状态 气象 季节 地表状态 传感器性能 传感器位置
是
高精度扫 描目标区 域 拍摄照片 是否扫描 完毕 否
外业测量结束
搬站，回到第 一步
点云数据
点云数据
颜色数据 32
• （2）内业处理
噪 声 去 除
采 样
生 成 网 格
生 成 轮 廓
构 造 格 栅
曲 面 拟 合
纹 理 映 射
建 模 完 成
点云数据
三角网格数据
光滑 曲面
带颜色信息的 光滑曲面
预处理
数字化
17
（2）扫描数字化
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借助计算机和平板式或滚筒式扫描仪，从已有纸质地 图上进行重采样，并形成坐标点列数据的过程。包括：
栅格扫描 地图扫描：扫描仪按预先设定的空间分 数字化 辨率对地图进行扫描，形成二值图像；
矢量扫描数字化
18
大致流程为：
屏 幕 跟 踪 矢 量 化 矢 量 图 合 成 接 边 存 入 空 间 数 据 库
（2）2D地震勘探
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3、三维地震技术
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3D地震是高精度、高分辨率的勘探技术。按激发点 （炮点）、接收点（检波点）网格分布的规律性，3D 地震观测系统分为规则观测系统和不规则观测系统两 类； 3D地震野外数据被采集后，需要进行一系列处理， 才能形成供地质解释用并能完整反映地质体时空变化 的3D地震数据体，用不同方法显示成各种地质图件， 如剖面图、立体图。
1、钻孔勘探技术：通过向地下钻进一定直径、一定深度
的孔并提取其中的岩芯来探查和测量地下岩层组成、空间 关系。
42
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• 按地质钻探目的，可将应用地质钻探分为矿产地 质钻探、水文地质钻探、工程地质钻探。
43
2、应用地球物理技术
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（1）应用地球物理方法及其分类 利用物理学原理，借助仪器技术测量获得地层的大量 数据，通过数学反演和计算机处理，探测地下地层的物 理力学性质，进而研究地下地层的结构和构造，进行矿 体或油藏的3D精细描述。 分为两类，一类以测定特定区域、特定对象的物理力 学性质为主；另一类以测定地质对象的空间分布与空间 位置为主。
37
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38
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InSAR的实质：是利用SAR复数据的相位差信息来提 取地表的3D信息和高程变化信息。通过两副天线同时 观测，或两次近平行的观测，获取地面同一景观的复 图像对。由于目标与两天线位置的几何关系，在复图 像上产生了相位差，形成干涉纹图。
激光扫描测量技术可应用于： ①地形测绘； ②建筑物立体模型重构； ③生成DEM、DTM； ④数字城市模型。
31
b）地面扫描系统
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•地面三维激光扫描仪工作流程可分为外业测量与内 业处理两个部分 •（1）外业测量
360度全 景扫描， 精度不 高，目的 为获取目 标区域的 大致方位
2
2.1 数据获取方法
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2.1.1
GIS空间数据获取方法分类
1、空间数据的野外获取方式
（1）点方式：天文测量、罗盘定位、惯性测量、大地 测量、工程测量、矿井测量、GPS技术、钻孔勘探、 物理勘探技术等；
3
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（2）面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、集 成传感技术； （3）体方式：CT扫描、3D地震技术等
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主要应用邻域： 宇宙太空观测； 宇宙奥秘探测；
2、大地测量与工程测量技术
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（1）该技术是空间定位的基本手段之一，利用大地测 量与工程测量技术，既可以获得地表点的2D坐标数据 （x,y），也可获得地表点的3D坐标数据（x,y,z）；
10
4
2、空间数据的室内获取方式
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（1）点方式：坐标量算、手扶数字化； （2）面方式：扫描数字化
5
中国地质大学（武汉）信息工程学院 中国地质大学（武汉）信息工程学院
根据GIS获取方式和应用需求的不同，GIS空间数据 可区分为地表2D(x,y)、地表3D(x,y,z)、地上3D(x， y，zi)。
36
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频率偏移对于时间而言是线性的，所以反射脉冲可以解 释成是经过线性调频调制而得到的。因此，将在不同位 置接收到的目标信号通过具有频率逆偏移特性的匹配滤 波器进行滤波调制，就能得到目标的唯一像点。 •SAR特点：在距离方向上与真实孔径雷达相同，采用 脉冲压缩来提高距离分辨率，在方位方向上则通过合成 孔径原理来改善方位分辨率。
表2. 摄影测量3个发展阶段特点的对比
25
摄影负片
像片扫描 控制点数据
像对定向或方位元素安置 自动相关获取DEM
DEM编辑 多模型DEM镶嵌 存盘或建库 质量检查与元数据文件记录 全数字化摄影测量生产DEM的工作流程
摄影负片
像片扫描 控制点数据
像对定向或方位元素安置 DEM采集与编辑 数字微分纠正 数字正射影像镶嵌 存盘或建库
39
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•干涉纹图中包含了斜距向上的点与两天线位置之差 的精确信息。因此，利用传感器高度、雷达波长、 波束视向及天线基线距之间几何关系，通过相位解 缠，可精确测出图像上每一点的3D位置及其微小变 化信息。
41
2.1.4 地下3D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
纸 质 地 图
扫 描 转 化
拼 接 子 图 块
几 何 校 正
矢 量 图 编 辑
2.1.3 地表3D空间数据获取方法
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1、GPS测量技术 具有代表性的系统：欧洲的“伽利略系统”、俄罗斯 的“GLONASS卫星系统” 。
20
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我国自行研制的导航卫星系统——北斗双星导航定 位系统，通过全天候跟踪GPS卫星，免费向用户提供 星历文件。该系统具有快速定位、短报文通信、精 密授时3大功能，并具有以下优势：
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）测量仪器的发展：经纬仪、水准仪全站仪测量 机器人； （3）测量技术的发展：三角测量边角网、测边网、全 站仪3D实时和自动导航技术。
11
3.遥感技术
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（1）遥感是一种远距离的、非接触的目标探测技术和 方法，通过对目标进行探测，获取目标信息，然后对 所获取的信息进行加工处理，从而实现对目标的定位、 定性或定量描述；
图 像 数 据
图像增强 计算机处 理
农林 地质 水文 海洋 气象
人工图像
判读
E
环境
地震
波长（λ ）
波段 14
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（4）遥感发展的特点： 新型传感器不断出现； 多级空间分辨率形成金字塔遥感影像结构； 光谱分辨率不断提高； 多时相性遥感成为可能； 全方位立体观测健步发展； 遥感应用由定性走向定量。
质量检查与元数据文件记录
全数字摄影测量方法生产数字正射影像
中国地质大学（武汉）信息工程学院
3、激光扫描测量技术 （1）原理：通过主动发射激光信号并测量从被测目 标反射回来的激光信号，高密度、高精度获取目标体 的数字距离信息，进而得到目标的几何信息；
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）激光扫描系统分为：机/空载激光扫描系统、 地面扫描系统。
21
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同时具备定位与通信功能，无须其他通信系统文件； 融合北斗导航定位系统和卫星导航增强系统两大资源， 提供更丰富的增值服务； 覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无 通信盲区； 定位解算都集中在地面控制中心站，特别适合于大范 围移动目标监测与管理； 自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适 合关键部门应用。
29
中国地质大学（武汉）信息工程学院
a）机载激光扫描系统：应用激光扫描仪和实时动 态GPS对地面进行高精度、准实时测量的系统， 主要用于大面积的3D地形数据。其基本组成为： 激光扫描仪； 飞行惯性导航系统INS及其显式设备； 差分GPS与计算机； 数据采集与记录设备； 电源。
30
中国地质大学（武汉）信息工程学院
三维GIS
中国地质大学（武汉）信息工程学院
三维空间数据及其获取方法
主讲：郑坤 中国地质大学（武汉）信息工程学院 2011年5月
本章内容
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1、 GIS空间数据获取方法分类 2 、2D空间数据获取方法 3 、地表3D空间数据获取方法 4 、地下3D空间数据获取方法
15
4、地图数字化技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
广义数字化：泛指将信息转化为计算机能接收的 形式的过程； 狭义数字化：将地图/影像转变为符合要求的矢量 数据结构的过程。 手扶跟踪数字化 地图/影像数字化 扫描数字化
16
（1）手扶跟踪数字化
中国地质大学（武汉）信息工程学院
借助计算机和平板状数字化仪，从已有纸质地图 上进行重采样，并形成数字化的坐标点列数据的 过程。包括以下三步：
45
12
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）传感器：接收从目标反射和辐射过来的电磁波 信号的装置； （3）遥感平台：搭载传感器的载体。
13
图1. 遥感数据流程图
中国地质大学（武汉）信息工程学院
传感器数据采 集
物体的电磁波 特性
影响因子
数据处理
应用
电 磁 能 量 （ ）
太阳位置 大气状态 气象 季节 地表状态 传感器性能 传感器位置
是
高精度扫 描目标区 域 拍摄照片 是否扫描 完毕 否
外业测量结束
搬站，回到第 一步
点云数据
点云数据
颜色数据 32
• （2）内业处理
噪 声 去 除
采 样
生 成 网 格
生 成 轮 廓
构 造 格 栅
曲 面 拟 合
纹 理 映 射
建 模 完 成
点云数据
三角网格数据
光滑 曲面
带颜色信息的 光滑曲面