《數(shù)字化測繪系統(tǒng)》課件

數(shù)字化測繪系統(tǒng)概述數(shù)字化測繪系統(tǒng)是利用先進的地理信息技術和計算機技術,對地表及其相關空間信息進行快速、準確采集、存儲、管理、分析和表達的綜合系統(tǒng)。它為各領域提供高質(zhì)量的空間數(shù)據(jù)支撐。課程導入測繪基礎知識了解測繪的定義、類型和發(fā)展歷程，為后續(xù)學習奠定基礎。數(shù)字化測繪流程掌握數(shù)字化測繪系統(tǒng)的各個組成部分及其工作原理。先進測繪技術學習GNSS、全站儀、遙感等最新的數(shù)據(jù)采集技術。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。測繪概述測繪儀器測繪工作需要使用各種高精度的測量儀器,如全站儀、GPS接收機等,可以快速高效地采集地理空間數(shù)據(jù)。專業(yè)測繪人員從事測繪工作需要掌握豐富的專業(yè)知識和技能,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)場作業(yè)能力。戶外作業(yè)環(huán)境測繪工作需要在戶外復雜的自然環(huán)境中進行,需要測繪人員具備良好的應變能力和安全意識。測繪的定義廣義概念測繪是利用各種儀器和方法,對地球及其附屬物體進行測量、繪圖和制圖的科學技術活動。狹義概念測繪是獲取地球空間信息,并將其轉(zhuǎn)化成地圖、數(shù)據(jù)等形式的過程?；咎攸c測繪需要系統(tǒng)性、科學性和專業(yè)性,體現(xiàn)了工程技術與自然科學的結(jié)合。測繪類型1地面測量利用儀器在地面進行測距、測角等操作,獲取地物信息的傳統(tǒng)測繪方式。2航空攝影測量通過航空飛行器拍攝地面影像,利用測圖學原理測繪地物空間信息的方法。3衛(wèi)星遙感測量利用人造衛(wèi)星在軌飛行獲取地表信息的高科技測繪手段。4室內(nèi)測量在室內(nèi)環(huán)境中利用專業(yè)測量儀器測量物體尺寸、體積等屬性信息的方法。測繪發(fā)展歷程120世紀初19世紀末20世紀初,測繪工作主要依靠人工測量和制圖技術,效率低下,誤差較大。220世紀中期1950年代到1970年代,測繪發(fā)展進入新時期,出現(xiàn)了航空攝影測量、電子測距等新技術。320世紀末1980年代以后,計算機技術和遙感技術的迅速發(fā)展推動了測繪工作向數(shù)字化和信息化方向發(fā)展。數(shù)字化測繪系統(tǒng)組成數(shù)字化測繪系統(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繪技術系統(tǒng)。它由多個緊密關聯(lián)的重要組成部分共同構(gòu)建而成。數(shù)據(jù)采集GNSS測量利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)獲取地物的空間坐標信息,是數(shù)字化測繪中的重要手段。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。全站儀測量全站儀是一種集電子測距、數(shù)字化角度測量和自動定位于一體的高精度測量儀器。它可以快速獲取地物的三維坐標信息,是測繪工作的基礎。遙感測量利用各種傳感器(如衛(wèi)星、航拍等)從遠距離采集地表物體的信息,是數(shù)字化測繪中的重要技術手段。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)字化測繪系統(tǒng)利用專業(yè)軟件對采集的數(shù)據(jù)進行掃描、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)進行各種分析,如地形分析、空間關系分析等,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數(shù)據(jù)進行嚴格的質(zhì)量檢查,確保數(shù)據(jù)的準確性、完整性和一致性,滿足測繪產(chǎn)品的需求。數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)庫管理采用專業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),可以高效存儲和管理大量的測繪數(shù)據(jù)。文件存儲除了數(shù)據(jù)庫,也可以使用分層的文件系統(tǒng)來存儲各種格式的測繪數(shù)據(jù)文件。云存儲利用云計算技術進行數(shù)據(jù)存儲,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全、可靠和高效存儲。數(shù)據(jù)輸出數(shù)字地圖通過數(shù)據(jù)處理生成的數(shù)字地圖可以直觀地展示測繪數(shù)據(jù),為用戶提供清晰的地理信息。數(shù)據(jù)可視化將測繪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表、模型等直觀形式,有助于用戶理解和分析地理信息。數(shù)據(jù)報告撰寫測繪報告,詳細記錄測繪過程和結(jié)果,為用戶提供全面的數(shù)據(jù)分析和結(jié)論。數(shù)據(jù)采集技術數(shù)據(jù)采集是測繪系統(tǒng)的基礎,涉及多種先進技術。通過GNSS測量、全站儀測量、遙感測量及傾斜攝影測量等方式,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)星信號測量地球上物體的位置和時間。它包括GPS、GLONASS、Galileo等多個衛(wèi)星導航系統(tǒng)。通過接收來自多顆衛(wèi)星的電波信號,可以通過三角測量原理計算出接收機的精確位置。測量方法GNSS測量分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種方式。靜態(tài)測量是固定接收機長時間接收衛(wèi)星信號,通過多顆衛(wèi)星的精準信號獲得定位結(jié)果。動態(tài)測量則是移動接收機實時獲取定位信息。精度與應用GNSS測量可以提供厘米級甚至毫米級的高精度定位,廣泛應用于地圖制作、施工測量、農(nóng)業(yè)管理等領域。隨著技術的不斷進步,GNSS測量精度和可靠性也在不斷提高。全站儀測量精度高全站儀可實現(xiàn)亞毫米級別的高精度測量,適用于工程測量、變形監(jiān)測等領域。自動化程度高全站儀集測量、數(shù)據(jù)采集、控制等功能于一體,操作簡單,提高了工作效率。適應性強全站儀可測量各種地形地貌,測量范圍廣,能夠滿足復雜環(huán)境下的測量需求。遙感測量衛(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?？蓮V泛應用于地形測繪、環(huán)境監(jiān)測等領域。無人機遙感使用無人飛行器搭載高清相機,可以快速捕捉大范圍的地表信息,是一種高效的遙感技術。航空攝影測量通過安裝在飛機上的攝像頭,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。傾斜攝影測量傾斜攝影采用傾斜的角度拍攝,可以獲取更全面的空間信息。航測技術通過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現(xiàn)高精度的三維城市模型構(gòu)建。數(shù)據(jù)處理技術數(shù)字化測繪系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術是確保測繪數(shù)據(jù)高質(zhì)量的關鍵。這些技術包括平差計算、數(shù)字高程模型構(gòu)建、正射影像圖生成和三維建模等。運用這些技術可以大幅提高測繪數(shù)據(jù)的精度和可視性。平差計算坐標轉(zhuǎn)換通過坐標轉(zhuǎn)換將原始測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)中,為后續(xù)數(shù)據(jù)處理奠定基礎。誤差修正對測量數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差和隨機誤差進行分析和修正,確保測量結(jié)果的準確性。最小二乘法采用最小二乘法進行數(shù)學調(diào)整,綜合平衡所有測量數(shù)據(jù),得到最優(yōu)的測量結(jié)果。精度評估評估測量結(jié)果的精度指標,如位置精度、高程精度等,為后續(xù)應用提供依據(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量手段采集地表高程數(shù)據(jù),通過數(shù)字化處理得到精確的三維地表模型。多種應用領域數(shù)字高程模型廣泛應用于地形分析、水文模擬、城市規(guī)劃、航空攝影測量等領域。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,為用戶提供直觀的地理信息。正射影像圖1幾何校正正射影像圖是通過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實景還原正射影像圖可以還原實際地物的尺度和位置關系,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。4廣泛應用正射影像圖廣泛應用于規(guī)劃、測繪、環(huán)境監(jiān)測等領域,是一種重要的數(shù)字化測繪成果。三維建模高精度還原三維建模能夠通過數(shù)據(jù)采集和處理,準確還原現(xiàn)實世界的三維幾何形狀和細節(jié)特征,實現(xiàn)高度逼真的數(shù)字復制品。可視化呈現(xiàn)三維模型能夠在屏幕上生動直觀地展現(xiàn)建筑物、場景等的三維形態(tài),為規(guī)劃設計、可視化分析提供強大支撐。深化分析基于三維模型,可進行碰撞檢測、可視化分析、數(shù)量測算等深入分析,為工程設計和決策提供重要依據(jù)。數(shù)據(jù)存儲與輸出數(shù)字化測繪系統(tǒng)不僅需要高效的數(shù)據(jù)采集和處理技術,還需要完善的數(shù)據(jù)存儲和輸出功能,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)以及拓撲關系,構(gòu)建完整的地理信息數(shù)據(jù)庫。強大的數(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。可視化展示地理信息系統(tǒng)能將復雜的地理數(shù)據(jù)以直觀的地圖、3D模型等形式展現(xiàn),增強用戶體驗和理解。數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)存儲通過專業(yè)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對采集和處理的大量地理信息數(shù)據(jù)進行高效、安全的存儲管理。數(shù)據(jù)分析利用數(shù)據(jù)庫查詢和分析功能,對海量數(shù)據(jù)進行深入挖掘,提取有價值的信息。數(shù)據(jù)共享借助數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡連接能力,實現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)在不同部門和系統(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)化為各類專題地圖,清晰直觀地呈現(xiàn)地理信息。23D可視化使用三維建模技術構(gòu)建數(shù)字城市模型,通過虛擬仿真實現(xiàn)對復雜環(huán)境的立體展示。3動態(tài)可視化