1、一、背景1、倾斜摄影测量倾斜摄影测量和我们传统影像的区别:从数据采集的方式来看,传统影像是通过飞机上搭载的航摄仪对地面连续摄取相片,而后经过一系列的内业处理得到的影像数据,获取的成果只有地物俯视角度信息,也就是视角垂直于地面。而倾斜摄影测量测试通过飞机或无人机搭载 5 个相机从前、后、左、右、垂直五个方向对地物进行拍摄,再通过内业的几何校正、平差、多视影像匹配等一系列的处理得到的具有地物全方位信息的数据。传统影像上地物是在一个平面的,倾斜摄影测量地物是具有真实高度的。 2、三维模型目前国内外比较流行的倾斜摄影自动建模软件如下: 通过倾斜摄影数据加工的关键技术,比如多视影像联合平差、多视影像关键
2、匹配、数字表面模型生产和真正射影像纠正等,得到地表数据更多的侧面信息,加上内业数据处理,得到数据的三维模型。经过纹理映射构建真实三维模型,如下图: 3、数字表面模型(Digital Surface Model,缩写 DSM)是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。 和 DEM 相比,DEM 只包含了地形的高程信息,并未包含其它地表信息, DSM 是在 DEM的基础上,进一步涵盖了除地面以外的其它地物的高度信息。 倾斜摄影测量的数据本质上来看是 DSM 模型,什么是 DSM 模型呢?DSM 模型就是网格面模型,它是点云通过一些算法构成的。而点云是在同一空间参考系下用来表示目标空间分
3、布和目标表面特性的海量点集合。 4、完善与展望倾斜摄影的一些缺陷:比如倾斜摄影相机的盲点区域,比如立交桥下、房屋遮挡处;不规则模型的还原度不高,比如说树等等,因此还需要适当外业补充调绘。倾斜摄影测量数据的价值还需要挖掘,随之数据精度的不断提高,采集速度的加快,倾斜摄影测量的数据会成为未来测绘数据采集的重要手段,真正解放测绘外业劳动强度。 二、EPS 用倾斜摄影测量的数据进行 DLG 生产倾斜摄影测量的数据有许多的好处,比如浏览速度快、数据加载快、数据精度高、数据真实性高、人员成本低、和数据获取耗时短等等,但是单体化是倾斜摄影测量应用的一大问题,倾斜摄影数据是一个整体,不像简单模型那样是一个或者
4、同类对象组成的,所以咱们想要倾斜模型像简单模型那样能够进行查询、分析和编辑等功能,就需要单体化。而 EPS则是用矢量化的方式来进行,这主要是 EPS 得益于二三维一体化的技术,将二三维的矢量数据与倾斜摄影测量数据相结合,实现了数据的单体化,打通了基于三维的倾斜摄影与基于二维的矢量数据采集的通道,实现三维和二维 GIS 的完美一体化。1)三维展示真实的表现地表信息,比地形图更直观 可叠加三维模型与地形符号 与管线等带高程的数据叠加,查看空间关系 2)倾斜摄影测量的数据格式很多,EPS 目前支持的是 OSGB 文件格式的倾斜模型。 支持各种格式的数据导入,如:txt,pts,xyz ,las,ds
5、m 等,支持经纬度和平面坐标; 导入过程自动构建八叉树,转换为 PCD 格式存储,支持超过 4G 的海量数据,下次快速加载无需转换; 对于影像和 DEM 数据,生成分页数据库,支持动态数据载入(PagedLOD)。 3)DLG 测绘数据采集,二三维一体化实现测量外业工作的内业化 二三维符号一致、二三维编辑联动 更快速简易的采集方法,媲美航测三维与二维可灵活切换,符号编码在二三维状态下都是一致的; 支持大数据量矢量的三维显示; 二维图形里的所有符号,包括凹多边形,自相交多边形(如五角形),中间带孔的多边形(岛面)等都能在三维里正确显示,且符号尺寸大小以及比例都与二维图形一致。下图矢量化房屋:下图
6、矢量化斜坡:二维与三维切换下图是切换后的矢量图:三、建库与动态更新1、概述多年以来,为了适应 GIS 环境,又要符合测绘制图要求,我们不得不在 GIS 中设计大量的“辅助点”、“辅助线”、“辅助层”等仅仅为了制图表现,而毫无信息价值的要素;或者由于测绘采集数据与信息管理的相异,导致大量数据“只能看,不能管”。ArcSymI 的出现,使以测绘为采集手段的 GIS,有机会逐步“扔掉垃圾,留下精华 ”,真正走向信息化。例如,棚房作为地理信息,我们需要的信息是一个闭合多边形骨架线。作为地形图表达,多边形的内角处,需要用一个短线以表现出区别于普通房屋。大量的 GIS 设计者,设计出两个要素:棚房边线,棚
7、房辅助线。如果我们移动一下棚房的角点,由于棚房辅助线没有可能随着移动,图形立即变得不可思议。而 ArcSymI 安装以后,不需要设计棚房辅助线,只保留棚房边线(闭合多边形,即骨架线),而显示出来的图,自动带着短线,任何分析计算都轻松起来。再例如,电力线作为地理信息,在应用中经常使用。其本质是一条“线”,中间的转折点有“杆”的特性或“入地”的特性。由于一般 GIS 中无法通过线形象表达“杆”、“方向箭头”,大量 GIS 中通过定义“电力线箭头 ”、“电力线杆”使得图形美观,但信息已经失去。即使查询电力线长度也无可能。或者有人专门定义一层“骨架线”,但经常也会导致图形与骨架线数据的不一致,同时使生
8、产更新人员增加编辑工作,降低编辑效率。有了 ArcSymI,GIS 在制图和信息方面不需要“二张皮”这么麻烦:完全面向对象,只要一套数据,信息符号一体化。2、数据库EPS 地理信息工作站( 以下简称 EPS 平台)就是基于信息化测绘的思想,一个平台,一套数据,测绘建库一体化;通过与 ArcSDE 的无缝对接,EPS 数据可以直接进入 ArcSDE 数据库,同时也可以直接将 ArcSDE 数据库下载到 EPS 平台,进行编辑更新后再增量式更新ArcSDE 数据库;生产库再同步更新应用库,数据库在后台自动同步,由此应用库数据也得到更新,完整实现了“测绘建库更新一体化”,成为数字城市、天地图、国情监
9、测、城市规划、灾害评估等各种数据库的最佳的“后端快捷更新支撑体系”。测绘人员无需过多的要求,不增加任何额外环节,就能够承担起地理信息的更新保障作用信息化成果,根据应用的需要,对管理系统,数据结构有明确的要求,同时,还要满足显示打印出图的需要。测绘建库一体化可包括两个层面,一是测绘的成果就是建库用的成果,信息与图形完全统一,无需任何加工就能直接入库;二是测绘人员在权限控制下直接操纵空间数据库,包括出库,入库与更新。后一个层面更为理想,就是“谁生产,谁建库,谁维护”的思想,一步到位。利用 EPS 平台建立好动态数据库更新机制,包括数据库中的符号化控件(ArcSymI )安装,库与生产一致的模板建立。3、ArcSymI 符号化控件ArcSymI 是清华山维公司专门针对 ArcGIS 软件,在 ArcObject 组件和 EPS 平台基础上开发的符号化控件。其包含有获得国家自然科学基金的技术“信息映射机制”。其原理是不用改变原 GIS 的任何数据结构,显示过程自动融合 ArcSymI,使得系统不再需要为了图形表达而制造“信息垃圾”,符号随信息自动显示。显示示例:原图形符号显示图 1:原图显示符号化后图形显示图 2:符号化后显示