基于摄影测量与遥感技术的三维GIS的可视化技术研究

■王楚维

（青海省地矿测绘院 青海 西宁810001）

基于摄影测量与遥感技术的三维GIS的可视化技术研究

■王楚维

（青海省地矿测绘院 青海 西宁810001）

随着社会的不断发展和进步，三维可视化立体视觉影像技术也随着时代飞速发展，现如今三维可视化立体视觉影像技术在三维信息表达上面的优势日益被认可，基于三维可视化的地理信息系统更是成为了数字地球信息时代发展的必然产物。本文主要对基于摄影测量与遥感技术的三维GIS的可视化技术的应用现状进行介绍，同时也对基于数字摄影测量与遥感的方法进行介绍，并建立三维地形。

摄影测量遥感技术三维可视化GIS技术研究地理信息系统

0 前言

地形三维影像的可视化是测量学、地理学、遥感学、制图学以及图形影像学等学科融合发展而最终形成的一门较为边缘的学科，随着现代社会的发展合计进步，现在这门学科已经逐步走向成熟并向社会法迈进[1]。在进入了90年代以后，虚拟现实技术以及三维可视化得到了迅猛的发展，在这种发展趋势下，使得建立三维地理信息系统这个宏观目标终于成为可能。现在，数字地球这个概念的提出更是将建立三维地球系统脚步加快[2]。所谓的数字地球计划是指信息社会的一部分，数字地球计划是全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、遥测、仿与虚拟现实技术（VR）和网络（Internet—Web）的高度升华和综合，更是当前科技发展的制高点和必然趋势[3]。

1 三维GIS技术简介

三维GIS技术是指把三维的空间坐标（x，y，z）作为一个独立的参数，在数学上面表示为F=f（x，y，z）。而这里所说的三维GIS技术和目前比较热门的虚拟现实技术具有本质上面的区别。虚拟现实技术主要重视现实世界的一种较为实感的表达，以及与人得交互和沉浸。与此不同的是三维GIS技术更为注重三维空间的形象表达、空间的查询、空间的分析。在三维GIS具体的表达过程中，有些地物可以不进行表达，而是采用一些三维的符号来进行表示，虽然一些地物可以不进行表达，但是其必须在屏幕中显示出来，其还需具有一定的属性，同时还可以被用户查询到[4]。三维空间分析和空间数据结果的图形表达与科学计算可视化之间有着不可分开的联系，通过可视化技术对三维体以及数据场的研究可以帮助弥补GIS在三维图形表达上面的缺陷，进而推动三维GIS技术的发展。现如今三维GIS技术、视景仿技术、虚拟现实技术、三维可视化技术的研究之间相互促进、相互交叉，共同构成了地形三维景观的实现技术[5]。三维GIS技术总体上面也由三个部分构成：数据结构部分、空间分析部分、数据显示部分。在这三部分之中数据结构部分是三维GIS技术的技术，三维GIS技术的核心和关键部分是空间分析部分，而三维GIS技术的数据显示部分则是三维GIS技术提供给用户的结果。

2 DEM的概念及其获取方式

2.1 DEM的概念

DEM其实是DTM的一个分量，DEM的全称为Digital Elevation Mode，其主要表示在区域D上面的地形三维向量的有限序列{Vi= Xi，Yi，Zi），i=l，2，…，n}，在这之中Zi表示的是（Xi，Yi）所对应的高程，而（Xi，YiεD）则是表示平面坐标。而在上述序列中的各个向量的平面点呈现规格网格排列时，可将其中的平面坐标（Xi，Yi）省略掉，在这个时候，DEM就会得到简化，简化为一维向量序列{Zi，i=1， 2，…，n}。其实EDM有很多种的表现形式，其中主要有不规则三角网和规则矩形网格。不规则三角网就是当所有高程点成离散的形状进行分布时，将相邻的三点连接到一起就形成了三角网。矩形网格就是在所有高程点在二维平面上根据平行于（x，y）坐标轴方向等间距排列时，将垂直和水平方面连接这些高程点，即形成矩形网格[6]。

2.2 基于摄影测量和遥感技术的三维DEM建立

数字地面模型主要包括高程数据和平面位置两种信息，其数据可以直接在野外通过GPS或者是全站仪以及激光测距仪来进行测量，或是是通过遥感影像、航空影像、既有地图、干涉雷达等间接方式获得。而基于摄影测量与遥感技术建立DEM的重要部分就是通过航空摄影测量和遥感来进行数据的采集，而后在摄影测量方法的使用中选择经数字化改造的精密立体测图仪或者是解析测图，同时在数据库的更新上面选择交互式数字测量，因为这种方式的自动化程度比较高同时还可以估计地形特征以及生成的DEM的精度较高。

3 三维可视化地形景观模型的构造

把DEM和卫星影像或者航空影像直接导入到ERDAS这个软件之中，ERDAS软件中可以将DEM和DOM叠加起来，然后经过特殊的角度和光照处理最终生成三维地形景观。

4 讨论

现在三维GIS技术已经被应用到了地学可视化、城市规划、环境影响评估、地学教育等多个方面，同时三维GIS技术的发展和信息科学、计算机科学、地理科学等等相关学科的研究和发展有着不可分割得了联系，尤其是可视化技术、虚拟现实技术、多维地理信息系统的研究工作，将直接影响着GIS技术的发展和进步，现在利用现代化的技术手段实现三维地形景观快速生成并形成交互，将对于目前现有的多维地理信息的可视化具有非常重要的意义。

[1]尹鹏飞,王双亭,王友,孟丽艳,陈萍.浅论摄影测量的发展现状与趋势 [J].影像技术. 2014(05)

[2]张伟,冯秀江.浅谈摄影测量及其发展历史 [J].山东煤炭科技.2013(02)

[3]刘志锋,魏振华,黄笑鹃,李金萍.三维地质模型动态更新方法研究——以水利水电工程为例 [J].中国农村水利水电.2012(11)

[4]何磊,苗放,唐姝娅,李玉霞.无人机遥感图像及其三维可视化在汶川地震救灾中的应用[J].物探化探计算技术.2010(02)

[5]潘磊.黄河滩区交互式三维GIS系统开发应用研究 [J].治黄科技信息.2011(05)

[6]严伟,金芳芳,詹斌.摄影测量与遥感技术发展现状分析 [J].中国高新技术企业.2015 (26)

P2[文献码]B

1000-405X（2016）-12-174-1