第十四章 测量高新技术

第十四章当代测量新技术长安大学公路学院测量学（第五版）§14-1GIS原理与应用1.GIS定义望远镜光轴（视准轴地理信息系统——是以地理空间数据库为基础，在计算机硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型等分析方法，实时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。§14-1GIS原理与应用2.GIS功能和数据处理流程望远镜光轴（视准轴§14-1GIS原理与应用3.“3S”

技术集成

“一个大脑，两只眼睛”。RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS提供相应的信息查询和智能化空间分析等重要功能。RS是信息采集的主力，GPS是货物定位坐标，并且能使遥感影像与电子地图套合，GIS是信息数据的“大管家”。远镜光轴（视准轴§14-1GIS原理与应用3.“3S”

技术集成望远镜光轴（视准轴

遥感技术地理信息系统卫星导航定位系统概念利用一定的技术装备在航空器或航天器上对地物进行遥远的感知专门处理地理空间数据的计算机系统利用卫星在全球范围内适时进行导航、定位的系统代号RSGISGNSS别名人的视力的延伸地图的延伸

技术装备遥感平台、传感器、遥感信息的传输与处理计算机硬件、软件GNSS卫星星座、地面监控系统、GNSS信号接收机技术电磁波—收集—传输—处理—分析—成果信息源数据处理数据库空间分析表达

特征范围大、速度快、周期短、限制少、应用广①采集、管理、分析、输出地理空间信息②空间分析多要素、综合动态预测③计算机系统支持全能性、全球性、全天候、连续性、实时性作用短时间内获得全面资料以便即时安排防灾、救灾能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间应用农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、水利、通讯、交通、公安、教育、能源等各行业§14-1GIS原理与应用4.GIS的应用望远镜光轴（视准轴资源配置城市规划和管理土地信息系统和地籍管理生态、环境管理与模拟应急响应地学研究与应用商业与市场基础设施建设与管理选址分析网络分析可视化应用分布式地理信息应用§14-2摄影测量与遥感技术1.定义望远镜光轴（视准轴摄影测量——是基于像片的量测和解译，利用光学或数码摄影机获得的影像，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学与技术。遥感——泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性的技术，摄影测量时遥感的前身，遥感技术主要由遥感图像获取技术和遥感信息处理技术两大部分组成。§14-2摄影测量与遥感技术2.作业模式望远镜光轴（视准轴9

数字影

像数字摄影测量系统自动建立立体模型自动量测和解译自动记录数字线划地图数字高程模型数字影像地图数据库VR技术数字图像处理影像匹配模式识别云计算§14-2摄影测量与遥感技术3.数据处理原理望远镜像片的内方位元素：摄影物镜后节与像片之间相互位置的参数2像片外方位元素：确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量内方位元素外方位元素线元素：角元素：内方位元素3个，外方位元素6个。SoxyxyxyzaSaA共线A§14-2摄影测量与遥感技术（1）求像点坐标求：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：共线方程…§14-2摄影测量与遥感技术AASoxyyxyz4个方程，解算3个未知数DZTYTXT●立体像对定位求地面点坐标：共线方程计算点位§14-2摄影测量与遥感技术§14-3三维激光扫描技术1、三维激光扫描技术原理与构成采用望远镜光轴（视准轴

三维激光扫描仪的主要构造是由一台高速精确的激光测距仪,配上一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜。激光测距仪主动发射激光,同时接受由自然物表面反射的信号从而进行测距,针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距,再配合扫描的水平和垂直方向角,可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标。§14-3三维激光扫描技术1、三维激光扫描技术原理与构成采用望远镜光轴（视准轴

§14-3三维激光扫描技术1、三维激光扫描技术原理与构成采用望远镜光轴（视准轴

1）.原始数据格式不同

扫描所得到的数据是由带有三维坐标的点所组成的点云,而摄影测量所得到的数据是影像照片。由于点云中的点已经包含有坐标,所以,可以直接在点云中进行空间量测;而单独的一幅影像照片则无法进行空间量测。2）.拼合各测站间数据的方式不同

扫描系统采用坐标配准方式,而摄影测量则采用相对定向和绝对定向方式。3）.测量精度不同

采用激光扫描直接测量得到的测点精度高于摄影测量中的解析点,且精度分布均匀。§14-3三维激光扫描技术2、三维激光扫描技术与近景摄影测量的比较望远镜光轴（视准轴§14-4基于倾斜摄影的实景建模1、倾斜摄影技术望远镜光轴（视准轴

倾斜摄影§14-4基于倾斜摄影的实景建模2、倾斜摄影技术与常规摄影测量的比较望远镜光轴（视准轴

常规摄影倾斜摄影§14-4基于倾斜摄影的实景建模3、倾斜摄影技术数据处理光轴（视准轴

原始数据主要包括多视影像、POS数据和外控成果。为了控制和消除由于数字积累误差造成的远距离几何失真，需加入POS数据和外控点成果。倾斜摄影技术路线及实施方案倾斜预处理建金字塔输入相机参数、pos自动空三加密影像自动匹配自动平差密集点云匹配DSM自动生产自动构网实景三维模型DSM+TIN纹理自动映射§14-4基于倾斜摄影的实景建模4、

实景建模光轴（视准轴

(1)匹配生成密集点云

1)、多视影像密集匹配能得到高密度数字点云，通过优化构网算法构建数字表而模型(DSM)可用于后期模型构建及正射影像生成。

2)、滤波处理，即将不同匹配单元进行融合，形成统一的DSM。由于部分影像存在遮挡或者缺少足够的同名点信息，因此会造成匹配精度不高，生成的模型不够精确，也会影响后期真正射影像的自动生成，这些问题需要人工编辑修改进行解决。§14-4基于倾斜摄影的实景建模4、

实景建模光轴（视准轴

(2)构建TIN模型

经过密集匹配获得的高密度点云数据量很大，需要进行切割分块。可根据计算机性能以及设置的优先级别对切块的点云数据进行不规则三角网构建。1、利用同一地物不同角度的影像信息，采用参考影像不固定的匹配策略逐像素匹配；2、基于多视匹配的冗余信息，避免遮挡对匹配产生的影响，再引入并行算法提高计算效率以快速准确地获取多视影像上同名点坐标，进而获取地物的高密度三维点云数据；3、基于点云构建不同层次细节度下的三角网(TIN)模型。通过对三角网优化，将内部三角的尺寸调整至与原始影像分辨相匹配的比例，同时通过对连续曲而变化的分析对相对平坦地区的三角网络进行简化，降低数据冗余，获得TIN模型矢量架构。§14-4基于倾斜摄影的实景建模4、

实景建模光轴（视准轴

（4）自动纹理关联

自动纹理映射主要基于瓦片技术，即将整个建模区域分割成若干个一定大小的子区域(瓦片)，基于集群处理系统的并行