城市地理信息系统中的全景地图技术初探

刘雯

摘要：我国现今的科技发展水平达到了一个新的高峰，传统的地图已经无法适应高速发展的信息时代，电子地图成为各个城市在城市地理信息系统建设的重点。随着GPS与GIS技术的同步协同发展，城市地理信息系统中的表现形式愈发丰富，除了传统的平面电子地图还增加了立体地图以及卫星地图。在科技飞速发展的今天，全景地图能够以更丰富的形式和更全面细致的内容展现在公众眼前。全息地图实现了将虚拟和现实的技术结合，有深远的前瞻性和可实施性。本文对城市地理信息系统中的全景地图技术进行了初探分析。

关键词：城市地理信息系统；开发；技术；全景地图

城市地理信息处理和空间分析的关键就是GIs，GIs基于计算机的辅助，对城市的地理和空间进行集成分析，是一种综合性学科，是对地图学、地理学、遥感学和计算机科学的完美结合。科技进一步发展深化到人类社会生活的方方面面，已深入到各项领域行业中。GIs被通俗地称为‘地理信息服务”，旨在更好地将地理信息转化成电子信息。在城市地理信息系统中，全景地图的应用涉及到多个方面。其中包括数字电路的研究、空间定位系统的研究、数字图像处理的研究、互联网信息发布技术以及最重要的地理信息系统技术。全景地图的研究是一项多学科的交叉研究，其本质是对三维技术的应用，并通过对二维地图和三维全景的完美结合来创建地图。全景地图可通过地图对使用者展现每个地区的3600真实场景，并且能够实现全景搜索功能、全景分享功能和全景漫游功能。全景地图技术可以通过自身的虚拟现实特点解决传统电子地图中缺乏直观性和完整性的缺点，并且将虚拟现实技术与电子技术完美结合，可以通过全景地图对地理位置进行查询和观测等等。全景地图一旦投入到城市地理信息系统当中将会为人们的生活带来极大的便利。城市地理信息系统中的全景地图技术可实现在城市基础设施管理、旅游景点在线游览、公安部门执行任务等方面的应用。本文从城市地理信息系统中全景地图技术的发展现状、城市地理信息系统中全景地图技术实现的关键以及城市地理信息系统中全景地图技术的发展趋势三个大方面进行阐述。

1 城市地理信息系统中全景地图技术的发展现状

全景地图系统的开发对全景技术和全景地图数据处理技术都有非常严苛的要求。全景技术俗称为虚拟实景技术或者全景摄影，总的来说全景技术基于对静态图像的虚拟现实处理，实现对360。全景照片的真实色彩体现。一般的图片质量和三维建模都无法满足对全景地图技术的实现。2007年谷歌已经开发出街景地图的服务，并且在多个国家投入使用。我国在全景技术的实现上也做出了巨大的贡献，推进了GIs的发展。2013年1月17日，腾讯发布Soso移动地图，在安卓和ios上投入使用，同年8月21日晚间，百度宣布推出无锡、沈阳以及凤凰古镇三座城市的全景地图。我国最早出现全景地图的网站是百度“城市吧”，腾讯Soso地图的街景图也是由“城市吧”提供。传统三维地图是对空间景象进行建模后实现三维效果，三维地图虽然比二维地图更形象，但是在人力物力的投入上过大，需要资金成本过高，建设周期长，工作量大，不适合广泛使用。而全景地图基于全景图像构建，在成本上需求更低，制作周期短，且使用者可以看到色彩完整的影像，可全方位无死角多角度进行使用。在使用全景地图的过程中使用者的试用体验更好，丰富的图像信息有效提高了使用者对地理区域的理解。将全景地图技术投入到城市地理信息系统中有百利而无一害，实用价值极高。

2 城市地理信息系统中全景地图技术实现的关键

2.1 全景地图图像的采集技术

全景地图系统在数据采集技术上通常选用全景采集器的方法，数码相机、时间同步器、GPs接收机以及保护罩四部分共同构成了全景采集器。车载全景采集器的设计十分重要，关乎全景地图的图像质量，是图像质量的重要保障。由于全息图像的采集区域多为旅游景点、街道、高速公路等，而全景采集器中的图像传感器成像距离很近，所以拍摄的摄影基线和采集物距较大。由此可见在进行图像的采集和全景采集器设计的过程中，应该将图像的质量和图像的拼接效果放在首位。由于全景采集器需要对图像和时间参数进行有序拼接，所以全景采集器的相机拍摄水平视域角度必须在360°之上，拍摄的垂直角度要能接近180°。除此之外全景采集器的相机还要有一定的防抖功能，防止拍摄过程中出现振动影响图像质量。

2.2 全景地图图像的拼接技术

图像序列获取、投影模型的选取联合图像配准与图像融合一同构成了图像拼接的全过程。投影模型的采用主要选取球形全景和立方体全景。球形全景的特点是视觉效果比较好，但在网格划分和后期渲染过程中较立方体全景复杂，制作周期长效率低。立方体全景较球形全景而言操作更加简单，但是视觉效果较差，数据处理相对复杂。投影模型的选取依据主要是全景的应用领域和网络环境。先在图像上选取特征点后对图像的对应点进行匹配，然后由匹配的信息特征点进行图像参数的转换，最后决定整个全景图像拼接的顺序。

2.3 全景地图图像的数据处理

全景地图对图像的数据处理主要是指制定全景图像、电子地图的接口规范以及空间定位数据三项工作的协同处理。其定义是制定适用于全景地图图像以及空间定位数据和电子地图数据等一系列数据的系统化规范化流程。在全景地图图像的数据处理过程中包括对算法的设计，其中主要是指对CPS点的抽稀和内插，对GPS点视线和角度的计算，以及对道路交叉口的全方位全景数据调整，以及根据空间选取全景数据匹配等等。全景地图系统的核心包括全景地图图像和GPS点的数据，采用的数据处理均是基于区域以及特征点的配准和匹配技术。

3 城市地理信息系统中全景地图技术的发展趋势

全景地图技术是城市地理信息系统后续发展的热点方向，全景地图技术基于现有的虚拟现实技术，能够给人身临其境的感觉。全景地图技术的发展速度也影响着数字城市的建成速度，全景地图技术可以应用在政府公共设施养护和城市管理的方方面面.对未来城市的发展具有重要作用。以时空数据为基础建立全景地图能够对不同时代的城市面貌进行详尽的保存和对比，对研究城市时代变化和发展趋势都具有显著影响。之后的全景地图技术还可扩展为全景时空模拟和全景视频技术。

4 总结

在計算机的飞速发展前提下，人类实现了改变世界的诸多发明发现，若全景地图技术真的体现在城市地理信息系统中，那将会使得现实中的城市风貌展现在虚拟世界中，让用户可以足不出户享受各个城市的风土人情。科学技术的进一步发展一定会将全景地图技术完美地实现。