《數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)》課件

數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)概述數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)是利用先進(jìn)的地理信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)地表及其相關(guān)空間信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確采集、存儲(chǔ)、管理、分析和表達(dá)的綜合系統(tǒng)。它為各領(lǐng)域提供高質(zhì)量的空間數(shù)據(jù)支撐。課程導(dǎo)入測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)了解測(cè)繪的定義、類(lèi)型和發(fā)展歷程，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。數(shù)字化測(cè)繪流程掌握數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)的各個(gè)組成部分及其工作原理。先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)學(xué)習(xí)GNSS、全站儀、遙感等最新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。數(shù)據(jù)處理分析熟悉數(shù)字高程模型、正射影像圖等數(shù)據(jù)處理技術(shù)。測(cè)繪概述測(cè)繪儀器測(cè)繪工作需要使用各種高精度的測(cè)量?jī)x器,如全站儀、GPS接收機(jī)等,可以快速高效地采集地理空間數(shù)據(jù)。專(zhuān)業(yè)測(cè)繪人員從事測(cè)繪工作需要掌握豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能,包括地理信息采集、空間數(shù)據(jù)處理、地圖制作等,并具備現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)能力。戶(hù)外作業(yè)環(huán)境測(cè)繪工作需要在戶(hù)外復(fù)雜的自然環(huán)境中進(jìn)行,需要測(cè)繪人員具備良好的應(yīng)變能力和安全意識(shí)。測(cè)繪的定義廣義概念測(cè)繪是利用各種儀器和方法,對(duì)地球及其附屬物體進(jìn)行測(cè)量、繪圖和制圖的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)。狹義概念測(cè)繪是獲取地球空間信息,并將其轉(zhuǎn)化成地圖、數(shù)據(jù)等形式的過(guò)程?；咎攸c(diǎn)測(cè)繪需要系統(tǒng)性、科學(xué)性和專(zhuān)業(yè)性,體現(xiàn)了工程技術(shù)與自然科學(xué)的結(jié)合。測(cè)繪類(lèi)型1地面測(cè)量利用儀器在地面進(jìn)行測(cè)距、測(cè)角等操作,獲取地物信息的傳統(tǒng)測(cè)繪方式。2航空攝影測(cè)量通過(guò)航空飛行器拍攝地面影像,利用測(cè)圖學(xué)原理測(cè)繪地物空間信息的方法。3衛(wèi)星遙感測(cè)量利用人造衛(wèi)星在軌飛行獲取地表信息的高科技測(cè)繪手段。4室內(nèi)測(cè)量在室內(nèi)環(huán)境中利用專(zhuān)業(yè)測(cè)量?jī)x器測(cè)量物體尺寸、體積等屬性信息的方法。測(cè)繪發(fā)展歷程120世紀(jì)初19世紀(jì)末20世紀(jì)初,測(cè)繪工作主要依靠人工測(cè)量和制圖技術(shù),效率低下,誤差較大。220世紀(jì)中期1950年代到1970年代,測(cè)繪發(fā)展進(jìn)入新時(shí)期,出現(xiàn)了航空攝影測(cè)量、電子測(cè)距等新技術(shù)。320世紀(jì)末1980年代以后,計(jì)算機(jī)技術(shù)和遙感技術(shù)的迅速發(fā)展推動(dòng)了測(cè)繪工作向數(shù)字化和信息化方向發(fā)展。數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)組成數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)是一種集成了數(shù)據(jù)采集、處理、管理和輸出的綜合性測(cè)繪技術(shù)系統(tǒng)。它由多個(gè)緊密關(guān)聯(lián)的重要組成部分共同構(gòu)建而成。數(shù)據(jù)采集GNSS測(cè)量利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)獲取地物的空間坐標(biāo)信息,是數(shù)字化測(cè)繪中的重要手段。這種方法精度高、覆蓋范圍廣,適用于大范圍的地理空間數(shù)據(jù)采集。全站儀測(cè)量全站儀是一種集電子測(cè)距、數(shù)字化角度測(cè)量和自動(dòng)定位于一體的高精度測(cè)量?jī)x器。它可以快速獲取地物的三維坐標(biāo)信息,是測(cè)繪工作的基礎(chǔ)。遙感測(cè)量利用各種傳感器(如衛(wèi)星、航拍等)從遠(yuǎn)距離采集地表物體的信息,是數(shù)字化測(cè)繪中的重要技術(shù)手段。它可以獲取大范圍、高精度的地理空間數(shù)據(jù)。傾斜攝影測(cè)量基于多角度拍攝的傾斜影像,可以獲取三維建筑物、城市模型等高精度的空間數(shù)據(jù)。這種方法能高效地進(jìn)行大規(guī)模的三維地理信息采集。數(shù)據(jù)處理1數(shù)字化圖形處理數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)利用專(zhuān)業(yè)軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描、矢量化和編輯處理,以生成高質(zhì)量的數(shù)字化地圖和模型。2空間分析與建模系統(tǒng)可以基于地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析,如地形分析、空間關(guān)系分析等,并構(gòu)建數(shù)字高程模型、正射影像圖等。3質(zhì)量檢查與控制需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性,滿(mǎn)足測(cè)繪產(chǎn)品的需求。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)管理采用專(zhuān)業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),可以高效存儲(chǔ)和管理大量的測(cè)繪數(shù)據(jù)。文件存儲(chǔ)除了數(shù)據(jù)庫(kù),也可以使用分層的文件系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)各種格式的測(cè)繪數(shù)據(jù)文件。云存儲(chǔ)利用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全、可靠和高效存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)輸出數(shù)字地圖通過(guò)數(shù)據(jù)處理生成的數(shù)字地圖可以直觀(guān)地展示測(cè)繪數(shù)據(jù),為用戶(hù)提供清晰的地理信息。數(shù)據(jù)可視化將測(cè)繪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表、模型等直觀(guān)形式,有助于用戶(hù)理解和分析地理信息。數(shù)據(jù)報(bào)告撰寫(xiě)測(cè)繪報(bào)告,詳細(xì)記錄測(cè)繪過(guò)程和結(jié)果,為用戶(hù)提供全面的數(shù)據(jù)分析和結(jié)論。數(shù)據(jù)采集技術(shù)數(shù)據(jù)采集是測(cè)繪系統(tǒng)的基礎(chǔ),涉及多種先進(jìn)技術(shù)。通過(guò)GNSS測(cè)量、全站儀測(cè)量、遙感測(cè)量及傾斜攝影測(cè)量等方式,可以獲取高精度的空間地理數(shù)據(jù),為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和輸出提供可靠的信息源。GNSS測(cè)量系統(tǒng)原理GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))利用衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量地球上物體的位置和時(shí)間。它包括GPS、GLONASS、Galileo等多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。通過(guò)接收來(lái)自多顆衛(wèi)星的電波信號(hào),可以通過(guò)三角測(cè)量原理計(jì)算出接收機(jī)的精確位置。測(cè)量方法GNSS測(cè)量分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N方式。靜態(tài)測(cè)量是固定接收機(jī)長(zhǎng)時(shí)間接收衛(wèi)星信號(hào),通過(guò)多顆衛(wèi)星的精準(zhǔn)信號(hào)獲得定位結(jié)果。動(dòng)態(tài)測(cè)量則是移動(dòng)接收機(jī)實(shí)時(shí)獲取定位信息。精度與應(yīng)用GNSS測(cè)量可以提供厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的高精度定位,廣泛應(yīng)用于地圖制作、施工測(cè)量、農(nóng)業(yè)管理等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,GNSS測(cè)量精度和可靠性也在不斷提高。全站儀測(cè)量精度高全站儀可實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)別的高精度測(cè)量,適用于工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。自動(dòng)化程度高全站儀集測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、控制等功能于一體,操作簡(jiǎn)單,提高了工作效率。適應(yīng)性強(qiáng)全站儀可測(cè)量各種地形地貌,測(cè)量范圍廣,能夠滿(mǎn)足復(fù)雜環(huán)境下的測(cè)量需求。遙感測(cè)量衛(wèi)星遙感利用搭載在人造衛(wèi)星上的傳感器,獲取地球表面信息的技術(shù)?？蓮V泛應(yīng)用于地形測(cè)繪、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)遙感使用無(wú)人飛行器搭載高清相機(jī),可以快速捕捉大范圍的地表信息,是一種高效的遙感技術(shù)。航空攝影測(cè)量通過(guò)安裝在飛機(jī)上的攝像頭,獲取高角度的地表三維信息,可用于制作地形圖和正射影像圖。傾斜攝影測(cè)量?jī)A斜攝影采用傾斜的角度拍攝,可以獲取更全面的空間信息。航測(cè)技術(shù)通過(guò)航空器搭載的攝像頭采集傾斜影像數(shù)據(jù)。三維重建利用傾斜影像可以實(shí)現(xiàn)高精度的三維城市模型構(gòu)建。數(shù)據(jù)處理技術(shù)數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)是確保測(cè)繪數(shù)據(jù)高質(zhì)量的關(guān)鍵。這些技術(shù)包括平差計(jì)算、數(shù)字高程模型構(gòu)建、正射影像圖生成和三維建模等。運(yùn)用這些技術(shù)可以大幅提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的精度和可視性。平差計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將原始測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)中,為后續(xù)數(shù)據(jù)處理奠定基礎(chǔ)。誤差修正對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差進(jìn)行分析和修正,確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。最小二乘法采用最小二乘法進(jìn)行數(shù)學(xué)調(diào)整,綜合平衡所有測(cè)量數(shù)據(jù),得到最優(yōu)的測(cè)量結(jié)果。精度評(píng)估評(píng)估測(cè)量結(jié)果的精度指標(biāo),如位置精度、高程精度等,為后續(xù)應(yīng)用提供依據(jù)。數(shù)字高程模型精確反映地表數(shù)字高程模型利用各種測(cè)量手段采集地表高程數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)字化處理得到精確的三維地表模型。多種應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字高程模型廣泛應(yīng)用于地形分析、水文模擬、城市規(guī)劃、航空攝影測(cè)量等領(lǐng)域。地形可視化基于數(shù)字高程模型可生成逼真的三維地形圖像,為用戶(hù)提供直觀(guān)的地理信息。正射影像圖1幾何校正正射影像圖是通過(guò)幾何校正處理后的數(shù)字影像圖,可以消除影像的幾何畸變。2實(shí)景還原正射影像圖可以還原實(shí)際地物的尺度和位置關(guān)系,為制圖和分析提供精確的空間參考。3融合數(shù)據(jù)正射影像圖可以與數(shù)字高程模型、地理信息系統(tǒng)等數(shù)據(jù)融合,為綜合分析提供基礎(chǔ)。4廣泛應(yīng)用正射影像圖廣泛應(yīng)用于規(guī)劃、測(cè)繪、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,是一種重要的數(shù)字化測(cè)繪成果。三維建模高精度還原三維建模能夠通過(guò)數(shù)據(jù)采集和處理,準(zhǔn)確還原現(xiàn)實(shí)世界的三維幾何形狀和細(xì)節(jié)特征,實(shí)現(xiàn)高度逼真的數(shù)字復(fù)制品?？梢暬尸F(xiàn)三維模型能夠在屏幕上生動(dòng)直觀(guān)地展現(xiàn)建筑物、場(chǎng)景等的三維形態(tài),為規(guī)劃設(shè)計(jì)、可視化分析提供強(qiáng)大支撐。深化分析基于三維模型,可進(jìn)行碰撞檢測(cè)、可視化分析、數(shù)量測(cè)算等深入分析,為工程設(shè)計(jì)和決策提供重要依據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與輸出數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)不僅需要高效的數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù),還需要完善的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和輸出功能,以確保數(shù)據(jù)的安全性、可靠性和可視化呈現(xiàn)。這一部分將探討地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及各種可視化輸出方式。地理信息系統(tǒng)多層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理信息系統(tǒng)采用多層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及拓?fù)潢P(guān)系,構(gòu)建完整的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析地理信息系統(tǒng)提供豐富的數(shù)據(jù)分析工具,可進(jìn)行空間分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析等,為決策提供數(shù)據(jù)支持?？梢暬故镜乩硇畔⑾到y(tǒng)能將復(fù)雜的地理數(shù)據(jù)以直觀(guān)的地圖、3D模型等形式展現(xiàn),增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)和理解。數(shù)據(jù)庫(kù)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通過(guò)專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)采集和處理的大量地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、安全的存儲(chǔ)管理。數(shù)據(jù)分析利用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)和分析功能,對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘,提取有價(jià)值的信息。數(shù)據(jù)共享借助數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)連接能力,實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)在不同部門(mén)和系統(tǒng)間的高效共享?？梢暬敵?地圖可視化利用GIS軟件將地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為各類(lèi)專(zhuān)題地圖,清晰直觀(guān)地呈現(xiàn)地理信息。23D可視化使用三維建模技術(shù)構(gòu)建數(shù)字城市模型,通過(guò)虛擬仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的立體展示。3動(dòng)態(tài)可視化