数字城市的信息获取.ppt

第二讲 数字空间信息获取技术,2.1 数字城市的数据内容2.2 数字城市数据获取技术2.3 不同数据的获取方法,2.1 数字城市的数据内容,4D地理数据,DLG Digital Line Graphic DEM Digital Elevation Mode DOM Digital Orthophoto Map DRG Digital Raster Graphic,3D地图数据,DOM是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片遥感相片（单色彩色），经逐象元进行纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓内外整饰和注记的平面图。,一、数字正射影像图（DOM）,正射投影,同时具有地图几何精度和影像特征的图像,地图分幅、投影、精度、坐标系统、与同比例尺地形图一致,数字正射影像图示例,二、数字高程模型（DEM）,DEM 以数字形式表示实际地形特征空间分布的一种实体地面模型，是地形形状、大小和起伏的数字描述。,三维数字黄河流域概貌局部,三、数字栅格地图（DRG）DRG-纸质地形图的数字化产品。每幅图经扫描、纠正、图幅处理及数据压缩处理后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。,数字栅格地图示例,数字线划地图(DLG)是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集，且保存要素间空间关系和相关的属性信息。,四、数字线划地图（DLG）,数字线划地图示例,坐标参考系统数字线划地图的内容,四、数字线划地图（DLG）,地形图行政界线及权属图土地利用现状图,1、坐标参考系统,1）大地水准面2）参考椭球体3）高程系统4）我国的大地坐标系,地球形体 梨形的旋转体,1）大地水准面与大地体,假定海洋的水体，只受重力作用，无潮汐、风浪影响（即处于完全静止和平衡状态），将海洋的表面延伸到大陆的下面并处处保持着与垂线方向正交这一特点，称这一特定的水准面为大地水准面。所包围的形体称大地体。,大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面；大地水准面是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）；大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面；大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的；,大地水准面的特点,大地水准面,具有确定参数(长半径a和扁率),经过局部定位和定向,同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球,叫做参考椭球。对椭球的中心位置无特殊要求。,2）参考椭球与总地球椭球,参考椭球,在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地水准面最佳符合的地球椭球,叫做总地球椭球。椭球中心与地球质心一致。,总地球椭球,2）参考椭球与总地球椭球,以参考椭球为基准的坐标系,叫做参心坐标系。,（x0,y0,z0),2）参考椭球与总地球椭球,以总地球椭球为基准的坐标系叫做地心坐标系。,2）参考椭球与总地球椭球,2）参考椭球与总地球椭球,1总质量等于地球的总质量，中心与地球的质心重合，赤道平面与地球赤道面一致。2旋转角速度与地球的旋转角速度相等。3体积与大地体的体积相等。它的表面与大地水难面之间的差距的平方和为最小。,总地球椭球应满足的三个条件：,总地球精球面是个理想的测量计算的基准面。,各国或地区为各自的大地测量工作需要，采用了参考椭球体，用参考椭球面作为测量计算的基准面。参考椭球只与某一个国家或某一地区的大地水准面符合较好的地球椭球体。,2）参考椭球与总地球椭球,不同的参考椭球体模型,我国1952年前采用的海福特椭球体，1953年起改用克拉索夫斯基椭球体，1978年后开始采用1975年国际椭球体,不同的参考椭球体,1952年前采用,1953年后采用（西安）,1978年后开始采用（北京）,最新采用（大地坐标）,地球椭球基本参数,（摘自中华人民共和国行业标准JTJ/T066-98）,大地高系统以参考椭球面为基准面的高程系统。,3）高程系统,一、大地高系统,大地高系统的特点：,3）高程系统,大地高是一个纯几何量，不具有物理意义;同一个点，在不同的参考基准下，具有不同的大地高。,GPS所测量的高程为WGS-84参考椭球下的大地高。,正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。,3）高程系统,二、正高系统,某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离；正高实质上是绝对高程,即海拔高；在陆地由于大地水准面在地下而无法确定。,3）高程系统,二、正高系统特点,正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。,3）高程系统,三、正常高,似大地水准面:由各地面点沿正常重力线向下截取各点的正常高，所得到的点构成的曲面。,3）高程系统,三、正常高,3）高程系统,三、正常高,似大地水准面很接近于大地水准面，在海洋上两者重合，在平原地区相差不过几厘米，在高山地区两者最多相差4米（所以常用“海拔”表示）。似大地水准面不是等位面，它是由各地面点按公式计算的正常高来定义，没有明确的物理意义。似大地水准面可以精确计算,不必引入人为的假定。我国高程系统采用正常高系统。,高程系统间的相互关系,Hg-正高，hg-大地水准面差距，Hr-正常高，-高程异常，H-大地高,H=Hg+hgH=Hr+,hg,Hg,Hr,H,地球表面,大地水准面,似大地水准面,参考椭球面,通过GPS求实际高程,1954北京坐标系，建立于20世纪50年代；1980西安坐标系，建立于20世纪80年代。,4）我国的大地坐标系,1954年北京坐标系是通过我国东北呼玛、吉拉林、东宁三个基线网与前苏联远东大地 网相连，将前苏联 1942年普尔科沃坐标系延伸至我国的一个坐标系。,1954北京坐标系,采用的克拉索夫斯基椭球同现代椭球相比，长半轴大了108米，扁率倒数大了0.04。参考椭球与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜，最大差距达300米；坐标原点不在北京，在前苏联的普尔科沃，叫北京坐标系有些名不符实。几何大地测量与物理大地测量采用的椭球不统一，给实际使用带来诸多不便。,1954北京坐标系存在的问题,1980西安坐标系,采用 IAG75椭球与现在国际上公认的精确椭球相比，长半轴大了3 m，这可能引起约5 x 10-7量级的长度误差；椭球短轴指向JYD1 968极原点，与国际上通用的椭球短轴指向不相一致：椭球定位没有顾及占中国全部国土面积近三分之一的海域范围。,局部坐标系与地心坐标系,1950年欧洲大地基准（ED50）1927年北美大地基准（NAD27）1961年南美大地基准相（SAD69）1942年普尔科沃大地基准（PGD42）1966年澳大利亚大地基准（A GD66）1918年东京大地基准（TGD18）,世界上最著名的几个局部坐标系,WGS72、NWL9D、NSWC9Z-2、WGS84、ITRS、PZ-90应用最广和精度最高的地心坐标系是ITRS和WGS84,目前已有的大地坐标系,美国、加拿大（NAD83、WGS84）墨西哥（ITRF92）澳大利亚（GDA94）新西兰（NZGD2000）日本（JGD2000）韩国（KGD2000）、印尼（DGN95）菲律宾（PRS92）南非（Hartebeesthoek94）欧洲（ETRS89）南美（SIRGAS）,目前采用地心坐标系的国家或地区,为什么要使用地心坐标系（1）？,1954年北京坐标系和 1980西安坐标系与现代地心坐标系相比，不仅失去了先进性，而且由于测量手段的变化而失去实用性。空间技术无一例外地使用地心坐标系。卫星定位、卫星摄影、卫星导航等空间技术广泛应用到测量工具中，使用地心系是最直接、不失效率和精度的唯一方式，是减少混乱和不协调的唯一办法。,远程武器的发射、制导、外弹道测量需要在地心坐标系内进行。发射点和目标点的坐标必须是地心坐标，使用局部坐标，对射程115万km的洲际弹道导弹，将产生23km的命中误差；各种航天器的发射、轨道计算、轨道控制都要求在地心坐标系内进行。为准确描述卫星运动，必须采用地心坐标系；地心坐标系是构建国家空间数据基础设施、监测地壳运动和海面变化的最佳参考框架；,为什么要使用地心坐标系（2）？,地心坐标系是卫星导航的基本坐标系；采用地心坐标系，有利于统一世界各局部大地坐标系；对地球进行整体研究需要一个全球的、地心的、无缝的大地坐标系；使用地心坐标系，有利于我国大地坐标系与国际接轨。,为什么要使用地心坐标系（3）,地球椭球基本参数,（摘自中华人民共和国行业标准JTJ/T066-98）,2000国家大地坐标系（CGCS2000（China Geodetic Coordinate System 2000）采用的地球椭球参数的数值为：长半轴 a6378137m扁率 f=1/298.257222101 地心引力常数 GM3.9860044181014m3s-2 自转角速度 7.292l1510-5rad s-1,CGCS2000坐标,2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8至10年。现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。,国家测绘局通知：,现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南,参考文献：,数字线划地图的内容,地形图行政界线及权属图土地利用现状图,地形图的基本知识地貌和等高线,（1）不同比例尺的地形图,大比例尺地图：大于1：100000的地图中比例尺地图：1：100000至1：1000000的地图小比例尺地图：小于1：1000000的地图,地形图的基本知识,各级地理信息数据库比例尺,（2）不同比例尺地形图的选用,1：1万：农田基本建设，国家重点项目基本图件，部队基本战术及军事工程施工；1：2.5万：农林水利规划，军事基本战术图，团级单位布署兵力基本用图；1：5万：铁路、公路选线，地质、地理、植被调查和填图的底图，县级规划生产用图。,地形图的基本知识,1：10万：地区总体规划用图，师、军级指挥机关作战用图；1：25万：各种专业 调查总结成果的工作底图，军以上领导机关用图；1：50万：省级领导机关总体规划用图，高级司令部作占用图；1：100万：国家或各部门总体规划，国家基本自然条件、土地资源的工作底图，最高领导机关军事用图。,地形图的基本知识,（2）不同比例尺地形图的选用,梯形分幅 按经纬线划分，用于基本比例尺地图；矩形分幅 按平面直角坐标划分，主要用于大比例尺地形图、平面图。,地形图的基本知识,(3）地形图的分幅和编号,建立制图网方便；图幅间结合紧密，图廓线即为坐标格网线，便于拼接，使用；各幅图印刷面积相对均衡，又利于使用纸张和版面；可使分幅线有意识避开重要地物，保持图形完整；图的幅面大小相同，便于保管和使用。,矩形分幅的优点：,缺点：,整个制图区域只能一次投影制成,矩形分幅一般只用于大比例尺(1:5000),系统性强，各种比例尺图幅之间所含经纬差成倍数关系；地理位置概念性强；各幅图可同时测，不会出现重漏。,目前世界上许多国家地形图和大区域小比例尺分幅地图所采用的主要分幅形式。,梯形分幅优点：,经纬线是曲线，不便于图幅拼接；图幅面积大小不一。,缺点：,1:100万地图以国际编号方法为基础统一编号；以1：100万地形图为基础，延伸出1：50万、1：25万，1：20万，1：10万四种比例尺；以1：10万为基础，延伸出1：5万、1：1万二种比例尺。以1：5万为基础，延伸出1:2.5万比例尺。,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1991年以前,从地图分幅中判断地图的比例尺？,从经度180起按经差6自西向东用1-60表示；从赤道起向南、向北分别按纬差4分成22列，由低纬向高纬用A,B,CV表示；每幅图的编号由所在横列字母与纵行数字组成。,采用梯形分幅方法1：100万比例尺地形图以国际1:100万地图为基础统一编号,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：100万比例尺的分幅与编号,北京某地：经度：1162406，纬度395415求其在1：100万上的图号：L1162406/631193150H395415/419110,图号为J50,例：,国际1:100万地图编号方法,1800,1-60,A-V,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,我国1:100万地形图编号方法,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：50万比例尺的分幅与编号,1：100万地形图一分为四，即经差3，纬差2；用A、B、C、D表示。,J-50-A,3,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：25万比例尺的分幅与编号,在1：100万图上 按经差130纬差1分成16幅；编为1、.16。,J-50-1,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：20万比例尺的分幅与编号,J-50-（1）,在1：100万图上按经差1纬差40分成36幅；编为（1）、.（36）。,（1）,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：10万比例尺的分幅与编号,在1：100万地形图上按经差30，纬差20分为144幅；用1，2，144表示。,J-50-5,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：5万比例尺的分幅与编号,在1：10万地形图上按经差15，纬差10分为4幅；用A，B，C，D表示。,B,J-50-5-B,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：2.5万比例尺的分幅与编号,在1：5万地形图上按分为经差730，纬差5 分为4幅；用1，2，3，4表示，在1：5万编号后加上自己的序号。,B,4,J-50-5-B-4,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：5万比例尺的分幅与编号,在1：10万地形图分为经差15，纬差10分为4幅；用A，B，C，D表示。,B,J-50-5-B,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：1万比例尺的分幅与编号,在1：10万地形图按经差345，纬差230分为8行、8列共64幅图；用（1），（64）表示，在1：10万编号后加上各自的代号J-50-5-（24）。,24,J-50-5-（24）,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1：5000比例尺的分幅与编号,在1：1万地形图上经差152.5，纬差115分为4幅；用a,b,c,d 表示，在1：1万编号后加上各自的代号。,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1991年以前,我国地形图分幅与编号方法小结：,北京某地区1：5万地图,投影方式？,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1991年以后：国家标准国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T 13989-92。由10位代码构成。,1:100万地形图编号,比例尺代码,图幅行号数字码,图幅列号数字码,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,1:100万,1:50万,1:25万,1:10万,1：5万,1:2.5万,1:1万,纬度：AV经度：160,1:5千,(4行4列共16幅）,(2行2列共4幅）,(12行12列共144幅）,(24行24列共576幅）,(48行48列共2304幅）,(96行96列共9216幅）,(192行192列共32864幅）,B,C,D,E,F,G,H,J-50,J50B001001,J50C002001,J50D006002,J50E011004,J50F021008,J50G042015,J50H084030,Examples,1991年以后,(纬差2、经差3),(纬差1、经差130),(纬差20、经差30),(纬差10、经差15),(纬差5、经差730),(纬差230、经差345),(纬差115、经差152.5),我国的地形图,1：100万地形图77幅1：25万地形图819幅1：10万地形图共有7176幅1：5万地形图形控制24000多幅，已测制了18000多幅，覆盖面积720多万平方公里,（4）我国地形图分幅与编号,地形图的基本知识,地貌与地形图,典型地貌,地貌与地形图,典型地貌的等高线,地貌与地形图,第二讲 数字空间信息获取技术,2.1 数字城市的数据内容2.1 数字城市数据获取技术2.3 不同数据的获取方法,第二讲 数字空间信息获取技术,2.1 数字城市的数据内容2.1 数字城市数据获取技术2.3 不同数据的获取方法,2.2 数字城市数据获取技术,全站仪测量GPS地图数字化数字摄影测量激光扫描测量干涉雷达近景摄影测量,2.2 数字城市数据获取技术,全站仪测量,高程测量水平角测量距离测量,测量的三个基本工作：,2.2数字城市数据获取技术,全站仪测量,全站型电子速测仪的简称；同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理；由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器；只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作。,2.2 数字城市数据获取技术,全站仪测量,全站仪的测距原理：,缺点：采用地面测站方式，不能适应实施城市较大区域的大比例尺测图任务。,GPS,卫星定位技术概况GPS原理GPS组成GPS信号GPS测量方式GPS误差来源GPS常用的坐标系统GPS特点GPS应用,2004年全球GPS的总产值达到了200亿美元，预计到2005年底，全球GPS总产值将会增长到440亿美元;我国卫星导航应用产业的总产值在2002年约为20亿元，而2004年已突破65亿元，今年将有望突破100亿元。,两组数据:,The Global End-User GPS Market,through 2006($Billions),2002-2007年中国车载GPS设备销量及增长率,卫星定位系统,美国的GPS全球定位系统（Global Positioning System）俄罗斯的GLONASS“全球导航卫星系统”（Global Navigation Satellite System)欧洲的伽利略导航卫星系统 中国北斗导航系统,始于1973年，在1994年全面建成，耗资200亿美元；GPS由绕地球运行的24颗卫星组成，卫星距地面约1.7万公里；在军事上，这套系统可以为战机、军舰和导弹等导航，并锁定攻击目标；在民用方面，它可以为飞机、船舶和汽车等导航；目前处于垄断地位。,美国的GPS全球定位系统,GLONASS定位系统与美国GPS系统相类似，其空间部分也由24颗卫星组成。GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m。其应用普及情况远不及GPS。目前在轨道上只有6颗星可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用。,俄罗斯的GLONASS卫星定位系统,计划始于1999年。确定30颗卫星，总投资为35亿欧元。预计系统于2008年投入运行;“伽利略”系统可与美国的和俄罗斯的“全球导航卫星系统”兼容，但比后两者更安全、更准确、更商业化;我国也是该系统的合作伙伴。,欧洲的“伽利略”Galileo定位系统概况:,“伽利略”定位系统可为地面用户提供3种信号，且定位精度都优于。1）免费使用的信号；2）加密且需交费使用的信号；3）加密且需满足更高要求的信号。,“伽利略”定位系统为用户提供的服务:,自成独立体系；能与其它的相关系统兼容；具备先进性和竞争能力；公开进行国际合作,它完全从民用出发，由非军方控制和管理。,“伽利略”定位系统的特点:,双星定位原理由美国的和C.Trophy及F.Rose三位科学家于1982年提出，并完成了总体设计,定名为GEOSTAR。北斗导航系统方案于1983年由陈芳允院士等人提出，1994年正式立项。2000年10月31日、2000年12月21日、2003年5月25日分别成功地将三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空。三颗“北斗一号”工作星组成了完整的卫星导航定位系统，确保全天候、全天时提供卫星导航信息,中国的“北斗一号”双星定位系统,采用3球交会测星原理进行定位，2颗卫星为球心，2球心至用户的距离为半径可作2球面；另一个球面是以地心为球心，以用户所在点至地心的距离为半径的球面；3个球面的会交点即为用户的位置。,双星导航原理,双星定位导航系统的定位过程,“北斗一号”卫星导航系统与GPS系统比较,“北斗一号”的优缺点,优点：,卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。,缺点：,缺点是不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保密的军事用户要求，用户数量受一定限制。,1。北斗系统定位是要依靠地球椭球面，所以，对于实际应用来说，因为存在高度误差，必须依靠数字地图矫正。2。北斗系统的卫星是同步卫星，落地信号功率很小，需要有碟型天线，地面的接收系统可能无法微型化，无法用于导弹或单兵。3。由于是同步卫星，下行波束的角度很窄，运动的地面终端必须不断调整天线的指向，对于高速运动的设备，几乎不可能。,目前北斗系统在军事的应用无法和GPS相提并论,北斗定位系统存在的几个问题：,2、GPS定位原理,R2,R3,R4,R1,Basic idea of GPS positioning,Pseudorange measurements,至少需要4颗卫星才能得到某一位置的3维坐标值,总结:GPS定位的基本原理,根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据;根据时间计算卫星与接收点的距离;通过四颗卫星,采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。,控制部分,3、GPS的组成,卫星空间部分,用户GPS接收机,GPS的空间部分,GPS卫星,用户GPS接收机,手持GPS机,车载型GPS机,用户GPS接收机,测量型GPS接收机,地面控制部分,主控站,监测站,地面天线,空间部分：提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息,地面控制部分：中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨,用户部分：接收并测卫星信号记录处理数据提供导航定位信息,4、GPS的信号,测距码：包括C/A码（粗码）和P码（精码），用于测量星站间的距离；数据码：也称导航电文。包含卫星星历、工作状态、系统时间、电离层参数等与GPS实现定位所必需的信息；载波信号：对测距码和数据码调制后进行发送。,5、GPS的测量方式,动态测量与静态测量绝对定位测量(单点定位)与相对定位测量(差分定位),Principle of GPS point positioning,Principle of GPS relative positioning,5、GPS的测量方式,Static GPS surveying,5、GPS的测量方式,Stop-and-go GPS surveying,5、GPS的测量方式,Fast(rapid)static GPS surveying,5、GPS的测量方式,Real-time differential GPS operation,5、GPS的测量方式,GPS errors and biases,6、GPS的测量误差来源,6、GPS的测量误差来源,（1）与GPS 卫星有关的因素,SA(Selective availability)政策：在GPS 基准信号中加入高频抖动（技术）等方法，人为降低普通用户利用GPS 进行导航定位时的精度；卫星星历误差：计算在某时刻GPS 卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，由星历所计算出的卫星位置与真实位置有差异；卫星钟差：GPS 卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS 标准时间之间的误差；卫星信号发射天线相位中心偏差。,电离层,6、GPS的测量误差来源,（2）与传播途径有关的因素,电离层延迟 对流层延迟多路径效应,6、GPS的测量误差来源,（3）与接收机有关的因素,接收机钟差：接收机钟差是GPS 接收机所使用的钟的钟面时与GPS 标准时之间的差异。接收机天线相位中心偏差：接收机天线相位中心偏差是GPS 接收 机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异。接收机软件和硬件造成的误差：在进行GPS 定位时，定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。,6、GPS的测量误差来源,（4）其它因素,GPS 控制部分人为或计算机造成的影响：由于GPS 控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等。数据处理软件的影响：数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。,7、GPS 测量中常用的坐标系统,WGS-84 坐标系是目前GPS 所采用的坐标系统，GPS 所发布的星历参数基于此坐标系统。WGS-84 坐标系的坐标原点位于地球的质心。如果要与已有的地形图配合，要进行坐标变换。,WGS-84坐标系与我国现有坐标系的转换,7、GPS 测量中常用的坐标系统,8、GPS 特点,定位精度高：GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7，1000KM可达10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面 位置误差小于1mm。观测时间短测站间无须通视可提供三维坐标 操作简便全天候作业功能多、应用广：可用于测量、导航、测速、测时。测速的精度可达0.1M/S，测时 的精度可达几十毫微秒。,8、GPS 应用,只有我们想不到的，没有GPS做不到的。,GPS的应用领域,戴GPS的小狗,车辆导航,交通调度,GPS制导,GPS制图,GPS在中国应用目前存在的问题:,地图滞后,需求不足,终端贫乏,2.2 数字城市数据获取技术,一、全站仪测量,二、GPS,三、地图数字化,四、数字摄影测量,五、激光扫描测量,六、干涉雷达,七、近景摄影测量,三、地图数字化,数字化仪扫描地图数字化,TITAN ScanInR2VGEOWAY Vpstudio CASSCAN GeoScanMapScan,常用的扫描地图数字化软件,2.2 数字城市数据获取技术,一、全站仪测量,二、GPS,三、地图数字化,四、数字摄影测量,五、激光扫描测量,六、干涉雷达,七、近景摄影测量,四、数字摄影测量,遥感影像,地形图,摄影测量：利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互。主要用于测绘1:10001:100000各类比例尺的地形图。,各种类型传感器,被摄物体影像,通过量测和解译过程,自然物体及其环境的可靠信息,DEM,DLG,DRG,DOM,四、数字摄影测量,航空光学影像,四、数字摄影测量,ADS40数字航空影像,四、数字摄影测量,四、数字摄影测量,三峡景观图：三条航带、175张航空影像,四、数字摄影测量,北京城市景观（亚运村）,四、数字摄影测量,平台,无需接触物体本身获得被摄物体信息由二维影象重建三维目标面采集数据方式同时提取物体的几何与物理特性,四、数字摄影测量,摄影测量的特点,地形测量领域,各种比例尺的地形图、专题图、特种地图 正射影像地图、景观图,建立各种数据库,提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据,四、数字摄影测量,摄影测量的任务,不同比例尺地形图对遥感图像地面分辨率性能的需求,四、数字摄影测量,生成的产品,纠正的影像DEM，DOM，DRG，DLG,2.2 数字城市数据获取技术,一、全站仪测量,二、GPS,三、地图数字化,四、数字摄影测量,五、激光扫描测量,六、干涉雷达,七、近景摄影测量,五、激光扫描测量,五、激光扫描测量,大范围数字地表模型的高精度实时获取；无需地面控制点；可部分穿越树林遮挡直接获取地表的高精度三维信息；对天气要求不高，可夜间作业。,特点,2.2 数字城市数据获取技术,一、全站仪测量,二、GPS,三、地图数字化,四、数字摄影测量,五、激光扫描测量,六、干涉雷达,七、近景摄影测量,六、干涉雷达,发展快（1974年，首次提出用合成孔径雷达干涉测量进行地形测绘；1986年，美国喷气推进实验室发表了用机载双天线SAR进行地形测绘的结果，20世纪90年代中后期以后，技术逐渐成熟，成为SAR应用研究的热点之一）；全天候、全天时的特点；可以获取地表高精度的三维信息；应用领域不断扩展（地形测量、地壳形变、海洋现象和舰船的监测、军事应用、森林调查、火山监测、地面沉降和土地利用等）。,从单幅雷达影像提取的地面高程信息,2.2 数字城市数据获取技术,一、全站仪测量,二、GPS,三、地图数字化,四、数字摄影测量,五、激光扫描测量,六、干涉雷达,七、近景摄影测量,七、近景摄影测量,近距离（一般指100米以内）拍摄目标图像，经过加工处理，确定其大小、形状和几何位置的技术；解决3D模型数据量大的问题；可以获取三维物体精确的坐标分布；既适用于建筑物外部数据的几何和纹理数据的获取，又适用于建筑物内部数据的获取。,七、近景摄影测量,第二讲 数字空间信息获取技术,2.1 数字城市的数据内容2.1 数字城市数据获取技术2.3 不同数据的获取方法,第二讲 数字空间信息获取技术,2.1 数字城市的数据内容2.1 数字城市数据获取技术2.3 不同数据的获取方法,2.3 不同数据的获取方法,DLG数据的获取方法DOM数据的获取方法DRG数据的获取方法DEM数据的获取方法3D数据的获取方法,2.3 不同数据的获取方法,DLG数据的获取方法,地图数字化野外测量（全站仪测量，数字摄影测量）,2.3 不同数据的获取方法,一、DLG数据的获取方法,三、DOM数据的获取方法,四、DRG数据的获取方法,二、DEM数据的获取方法,五、3D数据的获取方法,2.3 不同数据的获取方法,二、DEM数据的获取方法,地图数字化数字摄影测量全站仪测量机戴激光扫描合成孔径雷达,更新速度慢,数据获取速度快，精度与分辨率有关,精度高，数据获取速度慢，更新速度慢,数据获取速度最快，精度低,全天候，分辨率高，数据获取成本高,2.3 不同数据的获取方法,一、DLG数据的获取方法,三、DOM数据的获取方法,四、DRG数据的获取方法,二、DEM数据的获取方法,五、3D数据的获取方法,2.3 不同数据的获取方法,三、DOM数据的获取方法,利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片或遥感影像，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集（RS+DEM）。同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。,2.3 不同数据的获取方法,一、DLG数据的获取方法,三、DOM数据的获取方法,四、DRG数据的获取方法,二、DEM数据的获取方法,五、3D数据的获取方法,2.3 不同数据的获取方法,四、DRG数据的获取方法,地图数字化,2.3 不同数据的获取方法,一、DLG数据的获取方法,三、DOM数据的获取方法,四、DRG数据的获取方法,二、DEM数据的获取方法,五、3D数据的获取方法,2.3 不同数据的获取方法,五、3D数据的获取方法,DEM数据建筑物高度数据获取三维对象几何要素获取纹理数据的获取,五、3D数据的获取方法,建筑物高度数据获取,在2D GIS数据库上按层数粗略估计（精度底）基于影像的自动或半自动方式提取（工作量大）激光扫描+空中摄影（速度快，后续工作量大，费用高）,2.3 不同数据的获取方法,五、3D数据的获取方法,DEM数据建筑物高度数据获取三维对象几何要素获取纹理数据的获取,五、3D数据的获取方法,三维对象几何要素获取,把2D GIS中建筑物轮廓与建筑物高度结合，用简单几何体表达建筑物外形。,特点：简单，三维数据量少与真实模型相差大,五、3D数据的获取方法,三维对象几何要素获取,航空影像交互式获取,特点：较真实需人工干预，工作量大,五、3D数据的获取方法,三维对象几何要素获取,LIDAR+GPS,通过测距方法获取,特点：速度快，几何信息准确工作量大,五、3D数据的获取方法,三维对象几何要素获取,近景摄影测量,特点：精度高可以获得建筑物内外几何信息适用于单个建筑的量测对于较大建筑，数据获取较困难难以快速获取大范围建筑群几何信息,北京天安门广场(62cm),五、3D数据的获取方法,三维对象几何要素获取,高分辨率卫星影像进行建筑物的自动提取,特点：快速精度高算法有待于进一步优化,五、3D数据的获取方法,三维对象几何要素获取,把2D GIS中建筑物轮廓与建筑物高度结合，通过简单几何休表达建筑物外形；,航空影像交互式获取；,LIDAR+GPS,通过测距方法获取；,近景摄影测量；,高分辨率卫星影像进行建筑物的自动提取。,2.3 不同数据的获取方法,五、3D数据的获取方法,DEM数据建筑物高度数据获取三维对象几何要素获取纹理数据的获取,五、3D数据的获取方法,4、纹理数据的获取,计算机简单模拟绘制地面摄影相片航空相片卫星影像,五、3D数据的获取方法,4、纹理数据的获取,计算机简单模拟绘制,五、3D数据的获取方法,4、纹理数据的获取,地面摄影相片,北京城市景观（亚运村）,五、3D数据的获取方法,4、纹理数据的获取,航空相片,五、3D数据的获取方法,4、纹理数据的获取,卫星影像,练习：根据给定的图件制作以下数字产品：,昌平区DRG军都山DEM军都山三维景观图（借助相关软件）,