《摄影测量学》（含当代）讲课提纲.doc

摄影测量学讲课提纲配套教材：摄影测量与遥感概论主要参考书：1李德仁、郑肇葆. 解析摄影测量. 测绘出版社.2张祖勋、张剑清. 数字摄影测量. 武测科大出版社.3孙家柄、舒 宁等. 遥感原理、方法和应用. 测绘出版社.4测绘学报、测绘通报、遥感学报、武大学报（信息科学版）、有关会议论文、互联网资料等摄影测量原理部分第一章 绪 论摄影测量学的定义、任务、分类和发展 摄影测量（Photogrammetry，由希腊文的三个词根组成：light-writing-measurement）：传统上：先摄影、后测量。内容涉及信息获取、记录（存储）、量测和解译、产品表达、信息传输和产品应用等。 定义：目前仍延用1988年ISPRS国际会议所作的定义。随着学科的发展、应用的扩展和人们认识水平的提高，其内涵和外延也在不断发生变化。任务：任务也是发展变化的，笼统而言包括：定量的（Quantitative） 几何处理（metric）（解决是多少的问题：Where、how much、when） 定性的（Qualitative）解译处理（interpretation）（解决是什么的问题：What）现状：定量问题相对解决的较好，自动化程度较高，如：空三测量、DEM、DOM的生产等， 定性问题还需付出很大努力。问题解决涉及多学科交叉、认知科学以及对人类自身的了解和研究。 分类：从传感器平台（或摄影距离）来考虑： 航空摄影测量、航天/卫星摄影测量、地面摄影测量（近景摄影测量）、显微摄影测量从用途（或应用范围）来考虑： 工业摄影测量、建筑摄影测量、生物医学摄影测量、水下/双介质摄影测量、城市摄影测量、铁路摄影测量、森林摄影测量 摄影测量学三个发展阶段的特点（表1-1）。 根据美国Franz W. Leberl教授： Evolutionary Revolutionary 模拟阶段 = 解析摄影测量阶段= 数字（Digital/Softcopy）阶段（1900-1970） （1970-1990） （1990-？）70 years 20 years ? years 摄影测量学与遥感的结合：摄影测量学的发展历史就是遥感的发展历史，它们目的相同，只是各自所处的科技发展历史时期不同，可以说摄影测量学发展到数字摄影测量阶段就是遥感（王之卓）。 特点：从细分走向综合（集成、一体化）。 影像信息科学的形成与内涵 影像信息科学是信息科学的一个分支；21世纪信息的主要载体是影像。 摄影测量、遥感与地理信息系统的结合： RS是GIS数据采集和数据更新的重要手段； GIS信息对RS数字图像处理和自动分类起重要作用。 对影像信息科学（Iconic Informatics / Geomatics / Geoinfomatics）的形成有以下共识： 影像信息科学涵盖了现代测绘科学的全部内容； 强调了对地球空间数据和信息的计算机处理技术； 强调了相关学科的结合，强调对地球空间数据(Geo-spatial data)的集成处理，强调从数据采集、处理、量测、分析、管理、存储、显示到发布的信息流全过程。关于Geomatics的中文译法。（地球空间信息学） 国际标准组织（ISO）的简明定义（1996）：“Geomatics is the modern scientific term referring to the integrated approach of measurement, analysis, management, and display of spatial data” 影像信息科学的崛起。影像信息科学是由摄影测量学、遥感、地理信息系统、计算机图形学、数字图像处理、计算机视觉、模式识别、人工智能、专家系统、航天科学与技术、传感器技术和认知科学等相结合的一个边缘学科。（边缘效应：边缘学科最有发展潜力。）* 关于学习的革命（The Learning Revolution）：学会怎样学习比学习什么更重要（学会、会学）。 第二章 单张航摄像片解析航空摄影的基本知识 航空摄影机：胶片摄影机（Film Camera）数字摄影机 (Digital Camrera)需要胶片、需要显影、定影等，需要扫描数字化、成像光谱窄无需胶片及扫描数字化、便于自动数据处理，成像光谱宽、对摄影天气要求降低、效率高，应用范围广，发展潜力更大分辨率高、价格低，相当长时期内仍是主流（已趋于成熟）价格偏高、制作大幅面数字相机还有困难（技术尚未成熟） 胶片分辨率通常用：线对（lp）/mm表示；数字影像分辨率则用像元(Pixel)大小表示。 标准的航空像片其分辨率通常为40 lp/mm，相当于80 Pixel/mm，或像元大小为12um。 数字传感器的两种主要形式：（利用CCDCharge Coupled Device，CMOS将取代CCD）线阵列扫描（line scanner / pushbroom）面阵列扫描（matrix camera） 摄影比例尺： 数字影像实际上是一个数据文件，我们更关心它的像元尺寸(Image Pixel Size)和地面采样间隔(Ground Sampling Distance)。地面采样间隔（GSD）= 像元尺寸 * (H / f)显示（打印）比例尺 = 显示（打印）像元尺寸 / GSDRobert P. Comer在“Talking Digital”一文中说道：“It should be clear that scale does not tell the whole story for digital imagery” 空中摄影基本知识：（基本概念：B、H、B/H、f），GPS辅助的航空摄影是发展方向。现代成像系统涵盖了： 摄影成像、数码成像、电视成像、红外成像、医学成像、微波成像等，这些成像系统都是摄影测量（遥感）的研究范畴。航摄像片上的特殊点、线 倾斜像片、水平像片、正片位置、负片位置、摄影中心、主距、像片倾角、像主点 像（地）底点、等角点、主纵线、灭点（vanishing point）共线方程（略） 摄影测量常用的坐标系： 像方坐标系： 内定向 像平面坐标系（o-xy） 扫描坐标系（i, j） 像空间坐标系 (S-xyz) 像空间辅助坐标系 (S-XYZ) 物方坐标系： 摄影测量坐标系 (P-XpYpZp) 地面摄影测量坐标系 (A-XtpYtpZtp) 大地坐标系 (T-XtYtZt) （左手系） 航空摄影测量研究： 不能直接转换 o-xy = = = = = = = = = = = = = = = = T-XtYtZt S-xyz S-XYZ P-XpYpZp A-XtpYtpZtp （其中：t代表terrain 地面； p代表photogrammetry摄影测量） （除像平面坐标系和大地坐标系外，其他坐标系都可认为是过渡坐标系） 航摄像片的内、外方位元素： 内方位元素：（xo0, yo0 , f）即描述摄影中心与像片之间相互位置关系的参数。 确定方式：摄影机检校（Camera Calibration），主要方法包括：实验室检校；控制场检校；光束法自检校 外方位元素： 即描述摄影瞬间摄影光束在空间的位置和姿态的参数，共有6个。外方位线元素 （Xs, Ys, Zs）外方位角元素 ， - 以Y为主轴（双像测图即立体测图） ， - 以X为主轴（双像测图即立体测图） A , , kV - 以Z为主轴（单像测图即单片纠正）确定方式：利用控制点空间后交（地空型）；利用GPS/IMU（POS）（空地型）；利用星相机空间后交。空间直角坐标变换： S-xyz 与 S-XYZ之间的变换： X, Y, ZT = Rx, y, -fT 反算式： x, y, -fT = R T X, Y, ZT ，（其中R为正交矩阵： R T = R 1） 方向余弦的确定 R = f (，) = f() = f(A , , kV ) 注意：； ； 但由三种角元素计算所确定的方向余弦ai, bi, ci 对应相等； 计算过程中有时只需要求方向余弦即可（作为附加产品），没必要求出角元素。中心投影的构像方程与投影变换： 中心投影的构像方程：它是摄影测量与遥感学科中最为重要的公式之一。 共线方程（Collinearity Condition Equation）的含义：即摄影中心、像点及对应地面点三点共线（2-11式）。要求掌握式中每个符号的意义。 共线方程的主要应用 中心投影变换 注意中心投影（如航空像片）和正射投影（如正射影像、地形图）的区别。 当像片严格水平、地面绝对平坦时中心投影和正射投影之间没有区别。航摄像片的像点位移理想情况：像片水平、地面绝对平坦，则无像点位移，此时中心投影等效于正射投影。 因像片倾斜引起的像点位移（）（简单认识：地面上的一组平行线在像片上不平行。） 在像水平线上无因像片倾斜引起的像点位移； 因像片倾斜引起的像点位移可通过像片纠正的方法一次改正。 因地形起伏引起的像点位移（投影差 = rh/H） 像底点上无投影差； 因地形起伏引起的像点位移在以像底点为中心的辐射线上； 通过像片纠正可以限制投影差的大小，使其满足测图精度要求（要完全消除只有逐点纠正）。 因地形起伏引起的像点位移是立体观测的基础。 因物理因素引起的像点位移（它们是系统误差的主要误差源）（参考P31） 物理因素包括：物镜畸变、大气折光、地球曲率、底片变形等； 位移结果：像点、摄影中心和物点偏离了三点共线。 改正方法：模拟法、解析/数字法有别。单幅影像解析基础 影像内定向：仪器坐标（或扫描坐标）与像片坐标之间的转换 内定向步骤： 利用框标的像片坐标和扫描坐标求转换公式中的系数； 将所求得的系数回代转换公式求任意一点扫描坐标所对应的像片坐标。 空间后方交会的含义： 已知：像片覆盖范围内地面上三个以上控制点的坐标Xc,Yc,Zc 控制点所对应的像点坐标xc, yc 和 内方位元素：xo, yo ,f （一般认为已知） 求：像片摄影瞬间的外方位元素。 空间后方交会的基本公式：共线方程。 注意： 共线方程中观测值和未知数之间是非线性的，平差解算之前需对其线性化； 线性化按泰勒阶数展开，未知数取一次小项； 线性化过程要引入未知数的初值； 平差计算过程是迭代进行的； 至少需要已知三个地面平高控制点的坐标。 空间后方交会的解算过程：（P36） 空间后方交会的精度评定：（P37） 出现空间后方交会不定解的情况： 地面平坦，误差方程式系数之间相关； 地面控制点和摄影中心位于危险圆上。 立体像对相对定向与核线几何（略）第三章 双像解析摄影测量立体视觉原理与立体观察人眼相当于一架照相机；（认知科学认为这种比喻过于简单）人眼的立体视觉是计算机立体视觉的基础。对纵深/距离/高度的判断，立体观测优于单目观测；基/高比大，有利于提高立体观测的精度，基/高1为好。（可借助仪器扩大眼基线）人造立体视觉的概念与应用。（虚拟现实）双像解析摄影测量的任务与方法： 把问题归结为：已知： 一个立体像对 + 若干地面控制点的坐标量测： 像点坐标（包括地面控制点的和待求点的） 求： 待求点的地面坐标 三种解析处理方法： 单像空间后方交会 双像空间前方交会 相对定向 绝对定向 光束法整体解求（一步法）解析法相对定向：目的：恢复摄影时左、右片之间的相互（位置和姿态）关系，建立与地面相似的几何模型。 相对定向元素 连续法相对定向元素：by, bz , ， 单独法相对定向元素：1，1, 2，2，2 解析法相对定向原理从共面条件出发，解析计算出5个相对定向元素，以恢复左、右片的相互关系。共面条件方程：（确定摄影基线与左、右片同名光线三矢量共面的方程） B (S1a1 S2a2) = 0 解析法相对定向过程 注意： 共面条件需线性化，未知数需引入初值，计算是迭代进行的； 相对定向无需地面控制点的信息； 立体像对空间前方交会目的：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的坐标。 利用点投影系数的空间前方交会方法；步骤：1）根据单片后交结果求：R1、R2、Bx、By、Bz2）计算X1, Y1, Z1T 和 X2, Y2, Z2T3）求N1、N24）计算物方空间坐标（或模型坐标）。 利用共线方程的严格解法。解析法绝对定向目的：把相对定向后前方交会求得的模型点坐标纳入到大地坐标系中。 绝对定向元素 （12 - 5 = 7个：，X, Y, Z） 绝对定向基本公式：三维空间相似变换。 解析法绝对定向过程注意： 三维空间相似变换式需线性化，未知数需引入初值，计算是迭代进行的； 绝对定向至少需要已知2个平高控制点、1个高程控制点的地面坐标。 坐标重心化的概念及意义 立体影像对光束法严密解（一步法）一 一步法指同时解求两张像片的外方位元素和待定点的地面坐标。 解算基本公式：共线条件方程。解析空中三角测量 解析空中三角测量的目的和意义 解析空中三角测量的分类：空中三角测量即俗称的加密，传统上有三种方法：航带法、独立模型法、光束法：比较 方法航带法独立模型法光束法平差单元以航带为单元以独立模型为单元以单张像片为单元平差观测值Xp,Yp,ZpXm,Ym,Zmx,y整体平差公式多项式空间相似变换共线方程系统误差改正通过非线性改正没考虑通过共线条件原 理： 近似 - 严密精 度： 低 - 高速 度： 快 - 慢应 用： 低精度测图加密 - 测图目的加密 - 高精度点位测定和提供平差初值 摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差 摄影测量观测值：指用摄影测量方法得到的观测值，如像点坐标、模型坐标等； 非摄影测量观测值：指不是用摄影测量方法得到的观测值，如水平距离、方位角等。 联合平差定义：在摄影测量平差计算中利用各种非摄影测量的原始观测值或相对控制条件，在一个统一的三维坐标系中进行整体平差的理论、方法和技术。 为什么要进行联合平差？ 摄影测量加密的精度已提高到可以与大地测量观测值相当； 加密的目的不仅仅是为了测图，而且还应用于加密三、四等大地网、变形测量及地籍测量； 在困难地区要减少甚至不做地面控制，就要利用非摄影测量信息。 GPS辅助空中三角测量原理： 关于全球定位系统（GPS）（P62） GPS辅助空中三角测量的含义。 空中三角测量的现状和发展趋势： 地面控制点 + 空中三角测量 少量地面控制点 + GPS辅助空中三角测量 完全不要地面控制点 + POS辅助空中三角测量； 或只要GPS + INS，而不要空三。关于全自动空中三角测量 定义：从数字影像或数字化影像出发，利用影像匹配技术代替人眼的立体观测来实现自动转点和影像坐标自动量测，最终实现地面三维坐标的自动测定，全过程很少或几乎不要人工干预。 自动空中三角测量的主要内容： 自动内定向 自动选点和自动相对定向 多片匹配自动转点 控制点半自动量测 自动空中三角测量的优越性体现在： 匹配量测像点坐标可以达到很高的精度；（精度高） 每片的连接点个数可以多达几百个甚至更多，提供了极强的区域连接几何条件；（可靠性好） 速度快、自动化程度高、无需专门的摄影测量仪器设备。（经济、快速） 关于在线（On line）空中三角测量 将像点量测与平差计算放在同一环节中进行，边量测、边计算，量测结束，计算也结束，可以对像点坐标量测中的粗差进行实时监控。第四章 立体测图的原理与方法（略）第五章 数字摄影测量概述 定义：由数字影像或数字化影像出发，通过计算机对这种数字影像信息进行处理和加工，以获取所需要的图形和数字信息称之为数字摄影测量。 组成： 计算机辅助测图 混合数字摄影测量 影像数字化测图 全数字摄影测量 通用全数字摄影测量 实时全数字摄影测量（工业） 特点： 从处理对象、仪器设备、产品形式考虑。 Key：计算机代替人眼的立体观测。 全数字摄影测量 ( Full Digital Photogrammetric System / DPS/DPW；Softcopy ) 若干典型问题： 辐射信息量； 数据量； 速度与精度； 影像匹配； 影像解译。 发展与挑战： RS(DPS) + GIS + GPS + ES + 影像信息学（影像信息工程系统）影像数字化和影像重采样 影像数字化过程：采样和量化 数字影像的构成：二维灰度矩阵 数字影像的内定向：扫描坐标与像片坐标之间的转换 同名核线的确定与核线的重采样： 核线的概念：左右同名光线与摄影基线所构成的核面与两像片面的交线叫同名核线。 核线几何关系解析： 倾斜像片上的所有核线（延长）交于一点； 水平像片上的所有核线俩俩相互平行。 确定同名核线的意义： 左片某核线上的任意一点一定在右片的同名核线上。确定同名核线的目的是为了变二维相关为一维相关，减少搜索范围。 沿核线重采样： 重采样即灰度的重新分配，通过对灰度的内插和赋值实现，主要有二种方法： 邻近点法； 双线性内插法； 核线相关（一维）关于特征提取与定位算子 点特征提取算法 线特征提取算法影像匹配基础理论与算法基于灰度的影像相关 (Gray-based image matching) 相关又叫匹配，主要指寻找左右像片上的同名点，数字影像相关是全数字摄影测量的核心问题。 基于灰度的影像相关是指仅利用待相关点所在的一个小区域的影像灰度信息来寻找左右像片同名点。 相关系数法影像相关： 注意： = 0，则表示完全不相关； = 1，则表示完全相关； 一般的值在 0 Min 特点：在相关计算中引入一些变换参数作为待定值，直接纳入到最小二乘法解算之中，以抵偿两个相关窗口之间的辐射及几何差异，所以相关精度很高（子像素）精度。 不足： 最小二乘相关需要比较准确的初值，即拉入范围小，否则会失去相关； 计算较复杂。 主要应用：生产DEM、DOM；选取连接点、控制点的加密、工业上高精度点位测定，等 关于“多点”和“多片”最小二乘匹配的概念 基于特征的影像匹配 (Feature-based image matching) 分析：基于灰度匹配有以下不足； 需要比较准确的初始匹配位置值； 信息贫乏地区相关易失败； 匹配窗口大小的选择也很困难。 但匹配精度很高。 人眼立体观测的过程是，由粗到细：基于解译 基于特征 基于灰度 故数字影像匹配也应分层次进行。 基于特征的影像匹配：是指首先利用影像分析的方法在像片上提取点、线、面等特征，然后再找出两像片间相匹配的（即同名的）特征。 此方法优缺点： 不需要很准确的初始匹配位置值； 可以用一些快速的算法加以实现，而且出错和失去相关的可能性较小。 影像匹配的精度较低（约一个像素精度），通常作为一种初相关为精相关提供初值。 特征提取步骤： 基于特征的影像匹配 利用一组参数对特征做出描述 利用参数进行匹配数字摄影测量系统 “4D”产品的术语源自美国联邦地质调查局（USGS），指的是：DEM（Digital Elevation Model）：数字高程模型 DOM（Digital Orthophoto Map）：数字正射影像 DLG（Digital Line Graphic）： 数字线划地图 DRG（Digital Raster Graphic）： 数字栅格地图 “4D”技术的特点： 栅格数据的基本形式，兼容矢量数据。与传统的以矢量数据为主体的GIS技术相比，具有生产成本低，生产效率高的特点； 容易实现多种信息的高精度配准，可以准确地叠加显示出相同空间基准的影像、栅格图形和矢量图形，以便高效率地比较和综合利用多种信息。第六章 数字高程模型的建立与应用概述 几个概念之间的区别： DTM (Digital Terrain Model) ： 数字地面模型 DEM (Digital Elevation Model)： 数字高程模型 DSM (Digital Surface Model) ： 数字表面模型 DOM (Digital Object Model) ： 数字目标模型 DEM的形式： 矩形格网DEM三角形DEM（或称TIN）优 点存储量小，便于使用和管理能较好地顾及地貌的特征点、线缺 点不能准确地表示地形的结构和细部数据量大；数据结构复杂，因而使用和管理也较复杂还有：混合形式的DEM （Grid + TIN）、带状（线状）DEM数字高程模型数据点的获取 数据点指DEM格网点的三维坐标，即（Xi, Yi, Zi） 数据获取的主要方法有： 地面测量方法；如：GPS、全站仪 等 从现有地图数字化； 利用空间传感器，如：干射雷达（InSAR）、激光测距（LIDAR）、断面扫描仪等； 摄影测量方法；基于解析测图仪和机助测图装置的摄影测量采集方法；基于摄影测量工作站的自动化DEM数据采集（影像匹配 + 立体前方交会）； 采样方式主要有： 沿等高线采样； 按规则格网采样； 沿断面扫描； 渐近采样 选择采样 （构成TIN时用） 混合采样 （构成Grid +TIN时用） 关于渐近采样（DEM数据采集质量控制） 各种DEM生成方法之精度和价格比较：方 法精 度成本（每平方公里）大比例尺航空像片0.2 m1000 DM激光测距0.2 m500 DM小比例尺航空像片1.0 m500 DM机载干射雷达1.0 m100 DMSPOT卫星影像10 m10 DM卫星雷达干射测量20 m5 DM数字高程模型的内插方法 DEM的内插实际上就是曲面的内插，因为DEM表面是一个曲面。 DEM的内插分为： 由离散点 内插 规则格网点； 由规则格网点 内插 离散点（等高线上点、特征点等） 双线性多项式内插：（由格网点 内插 离散点的方法） 特点： 先利用4个已知数据点求出双线性多项式的系数，然后再求任一点的Z值。 相邻区域连续，但不能保证光滑； 移动拟合法DEM内插：（由离散点 内插 格网点的方法） 特点： 以格网点为中心，先利用6个离散数据点求出多项式的系数，然后再求该格网点的Z值； 不能保证相邻区域连续； 有限元DEM内插：（由离散点 内插 格网点的方法） 特点： 它属于分块多项式内插，但直接将规则格网点的待求高程作为未知数求解； 使用公式为双线性多项式或双三次多项式；三角网数字高程模型（略）数字高程模型主要应用算法 在测绘方面的主要应用： 绘制等高线； DEM + 像片内、外方位元素 生成正射影像 立体透视图、三维景观图； 等 在工程方面的主要应用： 地形剖面的面积计算和体积计算；数字坡度模型及地面坡度分类；由DEM求真实的地表面积；挖方、填方计算； 等 在其它方面的应用： 军事方面的应用； 通讯方面的应用； 等第七章 像片纠正与正射影像制作概述 纠正的目的：变倾斜像片为水平像片，并归化比例尺。 纠正技术的发展过程： 光学纠正仪（一次）纠正；（适用于平坦地区） 光学分带纠正；（适用于丘陵地区） 光学微分纠正；（可用于山区）数字微分纠正 （适用于任何地区）数字微分纠正 定义：根据DEM和像片的有关参数，利用相应的构像方程，或按一定的数学模型，从原始的数字影像出发，通过解析计算和灰度赋值得到相应正射影像的过程。 主要方法：直接法和间接法。 利用共线方程间接法数字微分纠正过程（步骤）：假设：DEM和像片的内、外方位元素已知。计算地面点坐标；（由DEM格网点内插出格网内部点）计算像点坐标（利用共线方程）；灰度内插；灰度赋值；依次对每个纠正像元素完成上述运算，即可获得纠正的数字图像（数字正射影像）。数字正射影像的主要应用：可制作影像地图；与等高线套合可制作影像地形图；可用于与线划图套合进行地形图修测；数字正射影像 DEM 生成景观图；与立体匹配片一起可用于检查DEM的质量。等等数字正射影像的快速更新方法当代摄影测量的发展概述 摄影测量作为一门独立的学科是否存在？ 从摄影测量学科的名称和定义说起： Photogrammetry / Imagegrammetry / Sensorgrammetry / Pictogrammetry 摄影测量学的主干课程是什么？ 初步结论： 摄影测量学具有强大的生命力；（象猫一样） 摄影测量工作者还需付出艰苦的努力，在许多方面需有赖于其它学科的发展和贡献，但摄影测量工作者在其中的地位不可取代； 摄影测量工作者是自己成功的受害者。 摄影测量与遥感学科领域研究的总体发展趋势表现为： 强调对认知机理的研究。如地表遥感信息传输及其成像机理、遥感信息反演机理、地球空间信息认知机理、空间三维可视化认知机理、地图（影像）认知机理、计算机视觉认知机理、计算机可视化编程认知机理等等。 强调对智能信息技术和系统的研究。在地球空间信息获取和处理手段的很多方面已实现自动化或半自动化的同时，目前正在向更高水平的智能化方向发展，包括智能信息获取、处理、应用，智能控制技术和智能通讯技术等。如智能化遥感图像处理、GIS智能化网络管理与控制、网络智能信息检索、智能交通、智能机器人传感器和智能摄影测量等。 强调与人类自身的研究、特别是对人类大脑和视知觉系统研究成果的结合。因为对人类自身了解的多与少，将决定科学进步和社会发展的进程。计算机视觉、人工神经网络、人工智能、专家系统、遗传（进化）算法、信息融合、数据挖掘、知识发现等领域的研究进展都在不同程度上受制于对人类自身的认识水平。 已进一步认识到哲学、思维科学、认知科学、心理学乃至美学与艺术等学科对地球空间信息科学研究、特别是在空间信息的可视化表达以及虚拟现实等方面所能发挥的指导作用或影响。空间信息系统集成空间信息系统集成的技术核心是“3S”技术及其集成。集成：是指一种有机的结合、在线的连接、实时的处理和系统的整体性。 GPS + GIS + RS “3S” 两种技术水平的集成 空基3S集成； 地基3S集成； 3S集成需要解决的理论问题和关键技术 3S技术中实用的集成模式 GIS + GPS 各种电子导航系统 GIS + RS GPS/INS + RS “多S”的整体集成 （如：GPS + INS/IMU + GIS + CCD + 激光雷达 + ） 3S集成的例子： 机（星）载激光扫描测距成像遥感制图系统 主要组成部分包括:动态差分GPS接收机,用于确定扫描装置投影中心的空间位置。 姿态测量装置(一般采用惯性导航系统或多天线GPS)用于测定扫描装置的主光轴的姿态参数。激光测距仪/扫描仪用于测定传感器到地面点的距离。（用于内插生成DEM）一套成像装置，用于记录地面实况。 目的：实现空地型直接对地定位，直接生成带地学编码的正射影像。 车载制图系统(Mobile Mapping System)主要组成部分包括: 用于导航定位的差分GPS接收机。确定传感器姿态的惯性导航系统(Inertial Navigation System,简称INS)。测图传感器，如: CCD相机、激光测距仪和雷达等。运载平台为汽车。 关于POS (Position and Orientation System) GPS + IMU 在自动空中三角测量（AAT）中使用POS数据的主要作用： 提供高精度的外方位元素，简化AAT中的点位测定过程； 有助于进行在航摄影机检校（对f和像主点位移的检校）； 减少对地面控制点和连接点的要求； 航空摄影时不再需要作交叉飞行。 关于数字相机（Digital Mapping Camera DMC） 促使DMC发展的主要因素： 取代胶片摄影技术；节省成本；多光谱成像的遥感应用；与GIS市场的结合（未来航空影像的制图应用将萎缩，而其他潜在应用将得到发展）当代摄影相机的主要优点： 具有像移运动补偿功能；具有航摄飞行管理功能；具有GPS辅助导航功能；利用GPS/INS测定外方位元素数字相机举例：CCD面阵列相机、三行CCD线阵列相机 关于LIDAR (Light Detection and Ranging) DEM 主要工作原理： 测定激光束脉冲从发射到接收的时间； 计算从激光扫描仪到地面的斜距； 扫描仪的位置和姿态由GPS/INS测定； 由GPS/IMU数据、扫描仪的扫描仪角和斜距等计算地面断面的高程（DSM / DEM） 扫描仪中集成了一个Video Camera以记录地面断面的影像。数字地球与数字（虚拟）城市 “数字地球是以地球坐标为依据的、具有多分辨率的、由海量数据组成的、能立体表达的虚拟地球”（AI Gore）。 “实际上数字地球就是地球上的信息全部要求数字化”（陈述彭） 数字地球的基础科学 认知科学、地球科学、信息科学 数字地球的关键技术 卫星遥感、海量数据存储及处理、高速宽带网络、互操作、仿真和虚拟、元数据（Metadata） 数字地球的实现层 数字城市（区域）国家 地区层 全球 数字地球的应用层 专业应用、城市与区域、科研与教育、政治、外交、军事数字城市是数字地球的重要组成部分，它将城市信息管理与服务融合到基于Internet网络的数字化系统中，具有三维、多重分辨率的空间信息特点。 赛博空间（CyberSpace） 关于数码城市（CyberCity）、数字城市（Digital City）和3D城市建模 数码城市的三种形式： 以文本形式提供信息流； 二维站点； 三维数码城市空间； 建立数码城市的关键技术 3D城市建模中还存在的问题：认识问题、平台问题、建模问题、数据量大、必须与地理位置信息保持一致、标准问题 数码城市的应用：城市规划，工程、建筑设计，交通、通讯，城市导游 CCGIS的数据流（包括纹理建模和几何建模两方面） 基于DPW的三维 二维GIS矢量数据 精细的CAD数据 观测数据 + 真实 + 高程（度）属性 贴面纹理影像 + 模拟纹理影像 三维建模与编辑工具Vrmodel DEM、DOM和三维模型数据库管理系统 三维可视化与交互平台CCGIS 计算机辅助的设施管理（CAFM）：CAFM是摄影测量的逻辑延续遥感对地观测系统的发展 对地观测系统分类 气象卫星