城市空间.pptx

4.4.1 城市基础地理信息获取城市基础地理信息获取 数字城市是以城市基础地理信息为基础，其数字城市是以城市基础地理信息为基础，其基础基础地理信息包括地理信息包括数字高程模型、全要素数字地形图及数数字高程模型、全要素数字地形图及数字正射影像图等。字正射影像图等。传统传统的模拟测图系统和解析测图系的模拟测图系统和解析测图系统已统已无法满足无法满足上述综合性的基础空间信息上述综合性的基础空间信息生产要求生产要求。充分利用现代充分利用现代测绘高新技术和先进装备，测绘高新技术和先进装备，实施实施城市大城市大比例尺地形图的比例尺地形图的测绘与更新测绘与更新，建设相应建设相应的基础地理信的基础地理信息数据库，从息数据库，从根本上解决根本上解决城市建设与管理对空间信息城市建设与管理对空间信息需求的需求的瓶颈问题瓶颈问题，是当前的，是当前的紧迫任务紧迫任务。因此，可通过。因此，可通过以下以下途径有效获取途径有效获取城市基础地理信息：城市基础地理信息：（1 1）野外测量）野外测量。野外测量是获取城市基础地理信息。野外测量是获取城市基础地理信息最最传统、最准确、最具体的方式传统、最准确、最具体的方式，但其比较，但其比较费时费力费时费力。如可。如可利用利用经纬仪或小平板经纬仪或小平板对城市基础空间信息进行采集，测得对城市基础空间信息进行采集，测得资料后将其制成通用地图，再输入到地理信息系统的数据资料后将其制成通用地图，再输入到地理信息系统的数据库中。对数据库的库中。对数据库的局部数据局部数据做修改时也可做修改时也可直接输入直接输入实测资实测资料。料。全站仪全站仪是一种集光、机、电、微处理器于一体的新型是一种集光、机、电、微处理器于一体的新型全能测绘仪器。除具备测角、测边等基本功能外，所有测全能测绘仪器。除具备测角、测边等基本功能外，所有测量数据均以特定的方式记录和存储，并可通过电子手簿直量数据均以特定的方式记录和存储，并可通过电子手簿直接将野外测量数据输入计算机。利用全站仪对城市基础空接将野外测量数据输入计算机。利用全站仪对城市基础空间信息进行间信息进行采集成果精度高采集成果精度高，同时还可，同时还可减少野外工作量减少野外工作量。通过通过GPSGPS接收机接收机在野外接收均匀分布于地球上空的已知方在野外接收均匀分布于地球上空的已知方位的卫星信号，经解码、计算和平差处理也可得到站点的位的卫星信号，经解码、计算和平差处理也可得到站点的坐标信息，为城市基础空间信息采集坐标信息，为城市基础空间信息采集提供了提供了便捷、准确、便捷、准确、高效的工作手段。高效的工作手段。（2 2）扫描数字化）扫描数字化。地图数字化地图数字化是利用数字化仪，是利用数字化仪，将地图上的模拟空间信息将地图上的模拟空间信息转换转换为数字信息，然后为数字信息，然后进入进入计算机。计算机。该方法是建立该方法是建立GISGIS空间数据库的通用地图输空间数据库的通用地图输入方法，操作简单、投入比较经济。地图及图像扫描入方法，操作简单、投入比较经济。地图及图像扫描是通过扫描仪将纸质地图或影像图片扫描为是通过扫描仪将纸质地图或影像图片扫描为点阵点阵数字数字信息，并进入计算机，然后用信息，并进入计算机，然后用矢量化软件矢量化软件对扫描图上对扫描图上的点阵信息进行的点阵信息进行自动跟踪自动跟踪，并将其，并将其转换为矢量线划转换为矢量线划信信息，或者将扫描图调入计算机屏幕，进行息，或者将扫描图调入计算机屏幕，进行跟踪跟踪数字化，数字化，以以获得获得城市基础空间信息。城市基础空间信息。（3 3）卫星遥感技术）卫星遥感技术。卫星遥感技术是。卫星遥感技术是快速获取快速获取大大范围数据的范围数据的重要方式之一重要方式之一。遥感卫星影像的空间分辨。遥感卫星影像的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率在过去率、光谱分辨率和时间分辨率在过去2020多年间已有了多年间已有了很大提高很大提高。空间分辨率空间分辨率是指影像上所能看到的地面最是指影像上所能看到的地面最小目标尺寸，从遥感形成之初的小目标尺寸，从遥感形成之初的80m80m，已提高到，已提高到10m10m、5m5m、乃至、乃至lmlm，军用的甚至可达到，军用的甚至可达到10cm10cm。光谱分辨率光谱分辨率指指成像的波段范围，分得越细，波段越多，光谱分辨率成像的波段范围，分得越细，波段越多，光谱分辨率就越高。现在的技术可达到就越高。现在的技术可达到5-6nm5-6nm量级，量级，400400多个波段。多个波段。细分光谱可以细分光谱可以提高识别目标提高识别目标性质和组成成分的能力。性质和组成成分的能力。时间分辨率时间分辨率指重访周期的长短。指重访周期的长短。目前一般对地观测卫星的目前一般对地观测卫星的重访周期为重访周期为15251525天天。通过发射。通过发射合理分布的卫星星座，高分辨率卫星遥感图像将达到合理分布的卫星星座，高分辨率卫星遥感图像将达到优优于于lmlm的空间分辨率的空间分辨率，每隔每隔3 35 5天天为人类提供反映城市动为人类提供反映城市动态变化的翔实数据。高分辨率卫星遥感和航空遥感因其态变化的翔实数据。高分辨率卫星遥感和航空遥感因其分辨率分辨率高的特性高的特性，在城市空间信息的，在城市空间信息的获取和更新获取和更新方面发方面发挥了挥了独特的作用独特的作用。高分辨率立体测绘卫星或具有立体测。高分辨率立体测绘卫星或具有立体测图能力的卫星已具备了同轨图能力的卫星已具备了同轨立体成像的能力立体成像的能力，可形成无，可形成无明显时间差的立体覆盖。从数据源的获取及航天摄影测明显时间差的立体覆盖。从数据源的获取及航天摄影测量理论发展来分析，量理论发展来分析，“卫星测图卫星测图”已成为一个显著的已成为一个显著的发发展趋势展趋势。这些都为利用卫星遥感技术获得城市基础空间。这些都为利用卫星遥感技术获得城市基础空间信息信息提供了便利提供了便利。（4 4）现有数据的转换输入）现有数据的转换输入。对于已输入计算机的。对于已输入计算机的其他格式其他格式的空间数据，可通过相应的的空间数据，可通过相应的软件将格式转换软件将格式转换为现有数据库所支持的格式，以为现有数据库所支持的格式，以减少减少重新输入的工作重新输入的工作量。在转换过程中，由于不同数据格式对数据的定义量。在转换过程中，由于不同数据格式对数据的定义不同，往往会不同，往往会丢失部分信息丢失部分信息，如图形拓扑关系、数据，如图形拓扑关系、数据类型、属性数据、颜色、符号及文字注记等，这样就类型、属性数据、颜色、符号及文字注记等，这样就需要对转换后的数据需要对转换后的数据做一定的编辑处理做一定的编辑处理，以在现有数，以在现有数据据基础上基础上快速、高效地快速、高效地得到得到城市基础空间信息。城市基础空间信息。如何如何低成本、高精度、高速度地低成本、高精度、高速度地采集采集城市基础地城市基础地理信息理信息是决定是决定城市空间信息基础设施城市空间信息基础设施快速快速建立、集建立、集成和实时更新的成和实时更新的一个关键因素一个关键因素。现有的城市基础地。现有的城市基础地理信息理信息获取手段各有千秋获取手段各有千秋，根据城市基础地理信息，根据城市基础地理信息特点和现有数据采集技术的发展情况特点和现有数据采集技术的发展情况不断更新信息不断更新信息获取手段获取手段是城市基础地理信息获取的是城市基础地理信息获取的必由之路必由之路。4.4.2 城市三维信息获取城市三维信息获取 数字城市在经历了文档式、二维数字城市后，正在数字城市在经历了文档式、二维数字城市后，正在向向三维数字城市方向快速发展三维数字城市方向快速发展。三维城市。三维城市模型的建立模型的建立是三维数字城市的是三维数字城市的基础基础。要建立三维城市模型，高精。要建立三维城市模型，高精度的三维度的三维数据必不可少数据必不可少。获取获取城市三维信息是建立三城市三维信息是建立三维数字城市的维数字城市的第一步第一步，也对城市三维模型的建立起着，也对城市三维模型的建立起着成败作用成败作用。近年来，由于微电子技术、光电技术、航。近年来，由于微电子技术、光电技术、航天技术、遥感技术和计算机技术等的天技术、遥感技术和计算机技术等的迅速发展迅速发展，大大，大大地地促进了促进了空间信息获取技术的发展，并使之与其他学空间信息获取技术的发展，并使之与其他学科科交叉、融合交叉、融合，形成许多全新形成许多全新的数据获取技术。现有的数据获取技术。现有的三维信息的三维信息获取方法可分为如下三种获取方法可分为如下三种：（1 1）基于地图的方法）基于地图的方法。基于地图的方法是。基于地图的方法是利用利用已有已有GISGIS数据、纸质地图和数据、纸质地图和CADCAD提供的二维平面数据提供的二维平面数据及其他高度辅助数据经济及其他高度辅助数据经济快速地建立快速地建立三维模型。这三维模型。这种三维建模方法如图种三维建模方法如图4.64.6所示。因此在现有地形图所示。因此在现有地形图和建筑物高度属性数据基础上和建筑物高度属性数据基础上建立微地貌建立微地貌DEMDEM和建和建筑物筑物DEMDEM，然后在，然后在GISGIS软件系统中软件系统中合成合成为三维城市模为三维城市模型即可。型即可。地形图微地貌DEM城市DEM三维城市建筑物高度属性建筑物DEM图图4.6 基于地图方法的三维城市模型建立流程基于地图方法的三维城市模型建立流程 我国进行我国进行过几次大范围过几次大范围地形图地形图测图和测图和土地利用详土地利用详查查，有精确有精确的地形图和土地利用图。的地形图和土地利用图。2020世纪世纪7070年代年代，随着遥感和地理信息系统随着遥感和地理信息系统技术的引进技术的引进，我国地理工作，我国地理工作者者利用这些利用这些地形数据和土地利用图，地形数据和土地利用图，结合结合遥感技术，遥感技术，建立并更新建立并更新了了GISGIS基础数据库。对于城市基础数据库。对于城市微地貌微地貌DEMDEM的的获取，信息工程大学测绘学院的获取，信息工程大学测绘学院的杨旭等研制出杨旭等研制出基于彩基于彩色地图的地形三维数据快速采集系统。它通过对彩色色地图的地形三维数据快速采集系统。它通过对彩色地图图像进行分色、定向、跟踪等处理，自动、快速地图图像进行分色、定向、跟踪等处理，自动、快速获取高精度的地形三维数据，以便建立地图数据库、获取高精度的地形三维数据，以便建立地图数据库、地形三维模型。地形三维模型。戴仕宝等（戴仕宝等（20042004年）提出年）提出共同使用共同使用MapInfoMapInfo和和SurferSurfer软软件的解决方案。对于件的解决方案。对于城市城市DEMDEM，首先首先从从CADCAD图形符号及注图形符号及注记中，记中，提取提取高程点、高程值及相关属性信息的面积匹配高程点、高程值及相关属性信息的面积匹配与类型转换；与类型转换；然后创建然后创建基于基于CAD CAD 线划建筑物的重现点线划建筑物的重现点-线拓扑关系，生成多边形；线拓扑关系，生成多边形；最后实现最后实现地形高程与建筑物地形高程与建筑物空间及其属性特征值的空间及其属性特征值的自动获取自动获取。在此基础上进一步构。在此基础上进一步构建城市建城市DEMDEM模型和实现三维影像显示，形成由模型和实现三维影像显示，形成由CADCAD数据数据GISGIS矢量数据矢量数据GISGIS栅格数据栅格数据三维影像的一种城市三三维影像的一种城市三维建模维建模集成处理方法集成处理方法。二维。二维GISGIS数据的简单数据的简单建模方法具建模方法具有有成本低、自动化程度高，在某些需要成本低、自动化程度高，在某些需要快速建立快速建立三维模三维模型的型的领域有着广泛应用领域有着广泛应用。（2 2）基于图像的方法）基于图像的方法。基于图像的方法。基于图像的方法主要是通主要是通过过图像获取、处理技术来图像获取、处理技术来获得获得城市三维信息。这里所城市三维信息。这里所说的说的图像包括图像包括一切航空、航天、地面等摄影技术获得一切航空、航天、地面等摄影技术获得的的能够表达能够表达城市三维信息的图像。城市三维信息的图像。航天航空航天航空图像是图像是最最常使用常使用的数据源，的数据源，立体图像立体图像对可以对可以取得三维信息取得三维信息。多。多年来，年来，立体摄影测量立体摄影测量仍然是仍然是获取地面获取地面三维数据三维数据最精确最精确和最可靠和最可靠的技术，是国家基本比例尺的技术，是国家基本比例尺地形图测绘地形图测绘的重的重要技术手段。出现的要技术手段。出现的新技术和新方法新技术和新方法如下：如下：城市大比例尺航空摄影技术城市大比例尺航空摄影技术。近年来，国际、国内。近年来，国际、国内在影像的数字获取和全数字处理技术方面在影像的数字获取和全数字处理技术方面取得了一些进展取得了一些进展。数字摄影测量也成为数字摄影测量也成为摄影测量界研究和应用的摄影测量界研究和应用的一大热点一大热点。数字航摄仪取代数字航摄仪取代胶片航空摄影仪，胶片航空摄影仪，实现了实现了摄影测量处理流摄影测量处理流程的全数字化。各种航空航天摄影测量与遥感程的全数字化。各种航空航天摄影测量与遥感软件系统也软件系统也正朝着新正朝着新的方向发展，航空航天的方向发展，航空航天数字摄影测量工作站数字摄影测量工作站（DPWDPW）和软件）和软件也有了新的也有了新的突破和发展突破和发展。如。如JX-4CJX-4C数字摄影数字摄影测量工作站、测量工作站、德国德国IGIIGI公司生产的公司生产的LiteMapper 5600LiteMapper 5600机载激机载激光雷达测量系统、光雷达测量系统、徕卡徕卡测量系统股份有限公司的测量系统股份有限公司的Leica Leica HDSHDS高清晰激光扫描系统都在全球范围内处于技术领先地高清晰激光扫描系统都在全球范围内处于技术领先地位。位。数码航空摄影技术数码航空摄影技术与与无人驾驶飞行器低空遥感无人驾驶飞行器低空遥感技术技术的发展的发展取代了取代了胶片介质；利用相机优势光学成胶片介质；利用相机优势光学成像，可像，可直接获取数字影像直接获取数字影像。由武汉大学研发的全数。由武汉大学研发的全数字摄影测量系统字摄影测量系统VirtuoZoVirtuoZo和北京四维远见信息技术和北京四维远见信息技术有限公司的有限公司的JX-4GJX-4G数字摄影测量系统，不仅能数字摄影测量系统，不仅能解决解决对对城市建筑物城市建筑物顶部纹理的获取顶部纹理的获取采集，还采集，还可完成可完成对城市对城市建筑物建筑物侧面纹理侧面纹理的采集，使小比例尺的采集，使小比例尺建模得到建模得到保障，保障，并并拓宽了应用领域拓宽了应用领域。微波遥感技术微波遥感技术。微波遥感是指通过微波传感器获取。微波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。微波遥感器别地物的技术。微波遥感器可分为可分为非成像遥感器（被动非成像遥感器（被动遥感器）和成像遥感器（主动遥感器）。遥感器）和成像遥感器（主动遥感器）。其特点其特点是能够是能够全天时、全天候进行全天时、全天候进行信息获取信息获取，而且，而且具有特殊具有特殊的识别能的识别能力，对水和冰等地物的力，对水和冰等地物的穿透能力极强穿透能力极强。多种频率、多种。多种频率、多种极化方式、多个视角工作的能力使其更极化方式、多个视角工作的能力使其更便于获取便于获取目标物目标物的多种信息，而且成像时的多种信息，而且成像时可以记录目标可以记录目标的距离信息和相的距离信息和相位信息。投影方式为位信息。投影方式为距离投影距离投影。因此，其已。因此，其已成为目前常成为目前常规规的遥感信息的遥感信息获取手段获取手段。遥感数据遥感数据获取获取、信息、信息提取提取和遥感和遥感应用应用是遥感技术的是遥感技术的三个三个基本环节基本环节。随着所解决问题的。随着所解决问题的性质和要求的不同性质和要求的不同，获取获取地球环境信息的地球环境信息的手段越来越多手段越来越多，信息量越来越丰富信息量越来越丰富。为。为了了充分利用充分利用这些信息，这些信息，建立全面建立全面收集、整理、检索及科收集、整理、检索及科学管理这些信息的空间数据库和管理系统，学管理这些信息的空间数据库和管理系统，加快进行加快进行遥遥感信息机理研究、定量分析、地学模型等的研究、进行感信息机理研究、定量分析、地学模型等的研究、进行多种信息源的信息复合及环境信息的综合分析都是多种信息源的信息复合及环境信息的综合分析都是当前当前遥感发展的前沿遥感发展的前沿，也是关系遥感技术从实验阶段向生产，也是关系遥感技术从实验阶段向生产商品的应用阶段商品的应用阶段转化的重要环节转化的重要环节。机载激光雷达技术机载激光雷达技术。机载激光雷达技术。机载激光雷达技术是由是由GPSGPS接收接收机、姿态测量装置（惯性导航系统机、姿态测量装置（惯性导航系统INSINS）、扫描激光测距）、扫描激光测距仪、扫描成像仪仪、扫描成像仪4 4个主要部分组成个主要部分组成。GPSGPS能得到能得到三维成像仪三维成像仪在空中的精确三维坐标，在空中的精确三维坐标，姿态测量装置能测出姿态测量装置能测出三维成像仪三维成像仪在空中的姿态参数，在空中的姿态参数，扫描激光测距仪可得到扫描激光测距仪可得到机载三维成像机载三维成像仪到地面点的距离（高程信息），仪到地面点的距离（高程信息），扫描成像仪扫描成像仪（线阵（线阵CCDCCD或面阵或面阵CCDCCD）获取地面的纹理数据（纹理信息）。）获取地面的纹理数据（纹理信息）。具有具有扫扫描速度和点分布均匀、返回地物信号全面、精度高、信息描速度和点分布均匀、返回地物信号全面、精度高、信息量丰富量丰富等特点等特点，应用潜力广阔应用潜力广阔。机载激光雷达系统。机载激光雷达系统除了能除了能实时获取实时获取地表三维空间信息外，地表三维空间信息外，还能提供还能提供一定的红外光谱一定的红外光谱信息，信息，是获取是获取地球空间信息的地球空间信息的又一新手段又一新手段。在遥感、摄影。在遥感、摄影测量、数字地球、数字城市、林业测量、数字地球、数字城市、林业等领域逐步变成日常作等领域逐步变成日常作业的工具。业的工具。车载激光雷达技术车载激光雷达技术。车载激光雷达系统。车载激光雷达系统是将是将雷达、雷达、数码相机装到车上，数码相机装到车上，行进中完成行进中完成对周边建筑物的扫描。对周边建筑物的扫描。车载三维数据车载三维数据获取获取与处理系统与处理系统使用使用GPSGPS、INSINS等组合导航等组合导航技术技术确定确定车载传感器的位置和姿态，车载传感器的位置和姿态，利用激光利用激光扫描仪获扫描仪获取目标几何信息，取目标几何信息，利用利用CCDCCD数码相机获取目标的数字图数码相机获取目标的数字图像信息，结合像信息，结合GPSGPS时间基准，时间基准，利用利用时间同步控制器实现时间同步控制器实现多传感器的时间同步利用，多传感器的时间同步利用，实现实现空间配准，空间配准，实现实现激光扫激光扫描仪点云数据与描仪点云数据与CCDCCD数码相机影像数据之间的融合，数码相机影像数据之间的融合，提提取取道路两侧街景等地物目标的特征信息的采集与获取。道路两侧街景等地物目标的特征信息的采集与获取。无人机、飞艇等技术无人机、飞艇等技术。2020世纪世纪9090年代后期年代后期，无人无人航空飞行器航空飞行器作为一种新型的飞机平台，其作为一种新型的飞机平台，其性能性能在不断提在不断提高。高。该系统是该系统是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速速获取系统获取系统。可满足可满足城市三维景观重建精度、分辨率等城市三维景观重建精度、分辨率等要求，要求，成为成为传统航空摄影的传统航空摄影的重要辅助手段和信息源重要辅助手段和信息源，并，并被被广泛应用于广泛应用于环境监测、测绘、减灾与救灾等领域。社环境监测、测绘、减灾与救灾等领域。社会的不断进步会的不断进步引发了广泛的需求引发了广泛的需求，不同特性的获取技术，不同特性的获取技术与方法能与方法能提供更周密和细致的纹理提供更周密和细致的纹理。无人驾驶飞行器和无人飞艇低空遥感系统无人驾驶飞行器和无人飞艇低空遥感系统成本最低、体成本最低、体积小、重量轻、可靠性最高、探测精度高，适应多变的积小、重量轻、可靠性最高、探测精度高，适应多变的天气、长时间飞行和大范围目标搜索，天气、长时间飞行和大范围目标搜索，尤其适用于尤其适用于城区城区和地形复杂地区的航空摄影测量与应用。和地形复杂地区的航空摄影测量与应用。利用利用无人机飞无人机飞艇低空航测系统可艇低空航测系统可获得获得多角度的遥感影像，多角度的遥感影像，解决了解决了普通普通航摄和地面摄影无法拍摄的航摄和地面摄影无法拍摄的“死角死角”。而无人航空飞行。而无人航空飞行器上的遥感传感器器上的遥感传感器具有具有倾斜摄影能力，利用航摄影像倾斜摄影能力，利用航摄影像可可生成生成DEMDEM和和DOMDOM，从影像中，从影像中提取提取建筑物纹理，从而建筑物纹理，从而进行进行建建模，是三维数字城市建设中信息模，是三维数字城市建设中信息获取的有效保证获取的有效保证。合成孔径雷达和小卫星技术合成孔径雷达和小卫星技术。合成孔径雷达（。合成孔径雷达（SARSAR）早先一直早先一直应用于军事领域应用于军事领域。随着遥感技术的。随着遥感技术的蓬勃发展蓬勃发展，它，它很快很快成为微波遥感成为微波遥感的重要工具，并的重要工具，并广泛应用于广泛应用于国民经济各国民经济各个领域，如地形测绘、地质研究、防灾减灾、农林及海洋个领域，如地形测绘、地质研究、防灾减灾、农林及海洋研究研究等诸多方面等诸多方面。2020世纪世纪6060年代末年代末，合成孔径雷达干涉测，合成孔径雷达干涉测量技术（量技术（InSARInSAR）发展起来发展起来，它是利用合成孔径雷达的，它是利用合成孔径雷达的相位相位信息提取地表信息提取地表的三维信息和高程变化信息的一项技术。合的三维信息和高程变化信息的一项技术。合成孔径雷达干涉测量技术的出现成孔径雷达干涉测量技术的出现大大扩展大大扩展了了SAR SAR 的的应用领应用领域域。它不仅能够获取它不仅能够获取高精度的地形信息，同时高精度的地形信息，同时还可监测还可监测地地球陆地表面和冰雪表面的球陆地表面和冰雪表面的微小变化微小变化，监测的时间，监测的时间间隔间隔从几从几天到几年，天到几年，可获得可获得全球高精度的（毫米级）、高可靠性的全球高精度的（毫米级）、高可靠性的（全天时、全天候）（全天时、全天候）地表变化信息地表变化信息。这种从这种从空中空中直接测量的技术是一种直接测量的技术是一种全新全新的研究地球表面的的研究地球表面的方法，在地球科学领域方法，在地球科学领域引起引起了极大的反响。更令人瞩目的了极大的反响。更令人瞩目的是，这项技术可用于是，这项技术可用于研究研究过去长时间过去长时间无法到达无法到达的冰川和冰的冰川和冰缘的变化情况，也缘的变化情况，也可用于可用于一些灾害性地表形变的一些灾害性地表形变的探测探测，如，如地震、火山爆发、滑坡和大洪水等，因而越来越地震、火山爆发、滑坡和大洪水等，因而越来越受到受到各国各国的的重视重视，成为遥感研究的，成为遥感研究的热点热点。小卫星技术小卫星技术是当前航天器是当前航天器发展的一个发展的一个前沿方向前沿方向。具有具有成本低、研制周期短、方式灵成本低、研制周期短、方式灵活、易于发射活、易于发射等特点等特点。该技术与微电子、微机械和新材料。该技术与微电子、微机械和新材料等高新技术等高新技术相结合相结合，实现了实现了遥感技术从承载平台角度的一遥感技术从承载平台角度的一次革命，次革命，能够以较高能够以较高的时间和空间分辨率对地球环境进行的时间和空间分辨率对地球环境进行观察和监测观察和监测，获取获取高质量的遥感影像。高质量的遥感影像。（3 3）基于点群的方法）基于点群的方法。基于点群的方法就是应用激光雷。基于点群的方法就是应用激光雷达和激光扫描仪达和激光扫描仪快速获得快速获得大量三维点群数据，这些点群数大量三维点群数据，这些点群数据就是相对系统坐标系的城市三维坐标。这是目前获取城据就是相对系统坐标系的城市三维坐标。这是目前获取城市三维信息最快也市三维信息最快也最精确最精确的方法。的方法。基于机载三维成像仪的数据获取技术基于机载三维成像仪的数据获取技术。机载三维成像。机载三维成像仪又称仪又称机载激光测距扫描成像制图系统机载激光测距扫描成像制图系统。它由它由GPSGPS接收机、接收机、姿态测量装置（惯性导航系统姿态测量装置（惯性导航系统INSINS）、扫描激光测距仪、扫）、扫描激光测距仪、扫描成像仪描成像仪4 4个主要部分组成个主要部分组成。GPSGPS能得到能得到三维成像仪在空中三维成像仪在空中的精确三维位置，的精确三维位置，姿态测量装置能测出姿态测量装置能测出三维成像仪在空中三维成像仪在空中的姿态参数，的姿态参数，扫描激光测距仪可得到扫描激光测距仪可得到机载三维成像仪到地机载三维成像仪到地面点的距离，面点的距离，扫描成像仪扫描成像仪（线阵（线阵CCDCCD或面阵或面阵CCDCCD）获取获取地面地面的纹理数据。的纹理数据。在图像处理中，以这些在图像处理中，以这些具有具有三维位置的激光三维位置的激光像元点像元点作为作为“控制点控制点”来来精确纠正精确纠正所获得的遥感图像，从所获得的遥感图像，从而而快速提供快速提供正射影像图。这些激光测距点也可用来正射影像图。这些激光测距点也可用来快速快速生成生成DTMDTM。机载三维成像仪可。机载三维成像仪可准实时地获取准实时地获取地面地面三维位置和光谱信息，三维位置和光谱信息，可保证可保证从信息获取到提供三从信息获取到提供三维建筑物信息在维建筑物信息在很短时间内完成很短时间内完成，从而，从而适应适应城市快城市快速发展的要求。速发展的要求。移动测绘系统数据获取技术移动测绘系统数据获取技术。移动式测图系统。移动式测图系统（Mobile Mapping SystemMobile Mapping System，MMSMMS）的）的主要组成部分有主要组成部分有用用于导航的于导航的GPSGPS接收机、确定传感器姿态的惯性导航系统接收机、确定传感器姿态的惯性导航系统INSINS、激光测距仪、激光测距仪、CCDCCD相机和运载平台汽车。目前，移相机和运载平台汽车。目前，移动测绘系统数据获取动测绘系统数据获取平台的研制平台的研制是城市空间三维信息获是城市空间三维信息获取的取的研究前沿研究前沿。移动测绘系统移动测绘系统是一种高度集成化、自动化的是一种高度集成化、自动化的数据获取数据获取方方式，式，快速进入快速进入复杂街区扫描，复杂街区扫描，避免避免人工长距离搬运精密人工长距离搬运精密复杂的测量仪器，并与定位导航系统复杂的测量仪器，并与定位导航系统配合成为配合成为最最具有发具有发展潜力展潜力的三维空间信息快速获取手段，是的三维空间信息快速获取手段，是建立建立城市三维城市三维模型最具潜力的一种模型最具潜力的一种数据获取手段数据获取手段。而且。而且可用于可用于自动车自动车辆导航、建筑物测绘、道路网测绘、交通信号管理、监辆导航、建筑物测绘、道路网测绘、交通信号管理、监测车辆行驶速度和停车场违规、高速公路路面测绘等。测车辆行驶速度和停车场违规、高速公路路面测绘等。此外，由于移动测绘系统能在此外，由于移动测绘系统能在较短时间内重复测绘较短时间内重复测绘各类各类对像，因而对像，因而可成为可成为城市空间信息获取和更新的城市空间信息获取和更新的重要手段。重要手段。三维激光测距技术三维激光测距技术。三维激光扫描仪是一部快速、。三维激光扫描仪是一部快速、准确激光测距仪加上一组可导引镭射光以等角速度扫描的准确激光测距仪加上一组可导引镭射光以等角速度扫描的反射棱镜，反射棱镜，同时接收同时接收自然物表面反射信号进行测距，针对自然物表面反射信号进行测距，针对每一扫描点可每一扫描点可测得测得测站至扫描点的测站至扫描点的斜距斜距，配合扫描的水平，配合扫描的水平与垂直方向角，可与垂直方向角，可推求推求每一扫描点与测站的三度空间的每一扫描点与测站的三度空间的相相对坐标差对坐标差。若。若测站测站的三维坐标已知，则可的三维坐标已知，则可求得求得每一扫描点每一扫描点的三维坐标。目前激光扫描的三维坐标。目前激光扫描速度可达到速度可达到每秒数万点。三维每秒数万点。三维激光影像扫描仪小型便捷、精确高效、安全、稳定、可操激光影像扫描仪小型便捷、精确高效、安全、稳定、可操作性强，能在作性强，能在几分钟内几分钟内对所感兴趣的区域对所感兴趣的区域建立建立详尽准确的详尽准确的三维立体影像。基于激光扫描的数据获取技术作为三维立体影像。基于激光扫描的数据获取技术作为最近迅最近迅速速发展的一种发展的一种新技术新技术，可用于大规模可用于大规模场景三维空间信息获场景三维空间信息获取。取。4.4.3 城市基础设施信息获取城市基础设施信息获取 城市基础设施主要是城市基础设施主要是指城市市政公共设施，如公路、指城市市政公共设施，如公路、铁路、管道、通信线路、旅游娱乐、文化教育、医疗卫铁路、管道、通信线路、旅游娱乐、文化教育、医疗卫生、商业网点等。生、商业网点等。城市基础设施信息包括城市基础设施信息包括与其位置信息与其位置信息相关联的相关联的各种属性信息各种属性信息，如交通通信信息、市政设施信，如交通通信信息、市政设施信息、地籍信息、行政单元信息、城市环境与市容信息等。息、地籍信息、行政单元信息、城市环境与市容信息等。城市基础设施信息城市基础设施信息获取技术要求获取技术要求城市基础设施数据的城市基础设施数据的获获取取与数据的与数据的更新具有更新具有快速、准确、安全的特征。城市基快速、准确、安全的特征。城市基础设施信息的础设施信息的获取获取可以可以采用多种技术手段采用多种技术手段，如公路、铁，如公路、铁路及公用事业设施信息可路及公用事业设施信息可采用快速测图方法采用快速测图方法。典型的应用包括典型的应用包括：道路和铁路的数字制图；供水和排：道路和铁路的数字制图；供水和排水及供热、供气系统的测量；变压器、能源线、电话水及供热、供气系统的测量；变压器、能源线、电话线、街道路灯线杆等的测量；地面及基础建筑结构的线、街道路灯线杆等的测量；地面及基础建筑结构的清查清查(如马路、人行道、桥梁、建筑物等如马路、人行道、桥梁、建筑物等)；交通信息；交通信息数据获取数据获取(如道路中心线、路标、交通编号标志、千如道路中心线、路标、交通编号标志、千米标、路面状况等米标、路面状况等)；利用新一代激光扫描仪的高扫；利用新一代激光扫描仪的高扫描分辨率、多次回波等技术，对道路、电力线、管道描分辨率、多次回波等技术，对道路、电力线、管道等细长地物进行测绘。等细长地物进行测绘。具体具体来说，城市基础设施信息来说，城市基础设施信息获取技术获取技术大致可分为以下大致可分为以下两类两类：（1 1）城市地理信息系统（）城市地理信息系统（UGISUGIS）。它是。它是反映反映城城市现状、规划、变迁的市现状、规划、变迁的各类各类空间数据（如地形、地空间数据（如地形、地貌、建筑、道路、综合管线等）及貌、建筑、道路、综合管线等）及描述描述这些空间特这些空间特征的属性数据通过计算机进行输入、存储、查询、征的属性数据通过计算机进行输入、存储、查询、统计、分析、输出等的统计、分析、输出等的综合性综合性空间信息系统。在城空间信息系统。在城市基础设施建设，如交通通信信息建设、市政设施市基础设施建设，如交通通信信息建设、市政设施信息建设、地籍信息建设、行政单元信息建设等方信息建设、地籍信息建设、行政单元信息建设等方面面扮演扮演着越来越重要的角色。着越来越重要的角色。（2 2）基于位置的服务（）基于位置的服务（LBSLBS）技术）技术。LBSLBS技术是一种技术是一种综合性的空间管理技术，它综合性的空间管理技术，它强调强调空间信息和城市各种活空间信息和城市各种活动信息的动信息的集成与融合集成与融合。LBSLBS技术的出现，技术的出现，极大地拓展极大地拓展了了传统空间数据的范畴，它将社会经济领域及商业领域的传统空间数据的范畴，它将社会经济领域及商业领域的各种数据与各种数据与GISGIS数据数据相结合相结合，为城市基础设施信息获取，为城市基础设施信息获取和数字城市建设和数字城市建设提供提供自动的数据采集与处理服务，为现自动的数据采集与处理服务，为现代化数字制图和基础设施数据代化数字制图和基础设施数据提供提供高效能采集手段。高效能采集手段。4.5城市空间信息数据库建设城市空间信息数据库建设4.5.1数据库建设步骤数据库建设步骤 城市空间信息数据库城市空间信息数据库主要由主要由数据、软数据、软/硬件、网络、硬件、网络、规范标准和组织管理等要素规范标准和组织管理等要素组成组成。其建立的。其建立的步骤步骤如下：如下：1 1确定数据库设计原则及总目标确定数据库设计原则及总目标 由于城市空间信息数据库由于城市空间信息数据库具有具有多要素、多层次和分多要素、多层次和分布式网络结构的布式网络结构的特点特点，结合结合我国城市化和城市管理的我国城市化和城市管理的具体情况具体情况，从长远、整体和综合的角度来进行，从长远、整体和综合的角度来进行考虑考虑，建立的城市空间信息数据库建立的城市空间信息数据库框架应该包括框架应该包括：（1 1）基础层）基础层：主要包括大比例尺地形图的：主要包括大比例尺地形图的地形要素地形要素，为所有专题子系统为所有专题子系统提供提供统一的空间定位统一的空间定位基础基础，这类数，这类数据库应据库应由市政府支撑建立由市政府支撑建立，以避免重复建设；，以避免重复建设；（2 2）专题层专题层：即公共基础加专业信息形成的：即公共基础加专业信息形成的专题信息专题信息子系子系统，一般应统，一般应首先发展首先发展城市土地、规划、交通、市政建城市土地、规划、交通、市政建设等设等基础设施基础设施信息子库；信息子库；（3 3）综合层）综合层：即最上层的：即最上层的城市综合城市综合地理信息系统，对城市的综合规划、管理和地理信息系统，对城市的综合规划、管理和决策决策具有重要意义具有重要意义。城市空间信息数据库城市空间信息数据库设计的原则设计的原则如下：如下：（1 1）标准化原则）标准化原则。地理数据的分类体系及编码体。地理数据的分类体系及编码体系、数据交换格式、数据内容与组织形式系、数据交换格式、数据内容与组织形式参照参照国家国家标准。标准。（2 2）先进性原则）先进性原则。目前，数据库技术和。目前，数据库技术和GISGIS技术技术发展迅速发展迅速，同时业务需求也在不断，同时业务需求也在不断扩大和调整扩大和调整，这，这就要求整个规划设计就要求整个规划设计充分考虑充分考虑这些方面的发展趋势，这些方面的发展趋势，应应参考当前成熟参考当前成熟而且先进的技术，而且先进的技术，保持保持硬件、软件、硬件、软件、技术方法和数据管理的技术方法和数据管理的先进性先进性，从而，从而保证保证高效率、高效率、高质量的应用，以高质量的应用，以确保确保系统能适应现代信息技术系统能适应现代信息技术高高速发展速发展。（3 3）实用性和数据共享原则）实用性和数据共享原则。在。在满足当前满足当前工作工作需要为前提，科学论证、有序推进、分步实施，以需要为前提，科学论证、有序推进、分步实施，以满足满足数字城市基础数据的数字城市基础数据的需求需求。另外，数据库的建。另外，数据库的建立立能够能够全方位、动态的、实时和准时地为各级领导全方位、动态的、实时和准时地为各级领导和政府宏观决策和政府宏观决策提供科学提供科学的基础数据，为各专业经的基础数据，为各专业经济部门济部门提供提供空间数据的基础支撑，为空间数据的基础支撑，为扩大扩大服务领域服务领域提供提供有效的有效的应用机制应用机制。（4 4）科学规范性原则）科学规范性原则。建立建立一个完善、高质量的一个完善、高质量的城市空间信息数据库，数据城市空间信息数据库，数据要得到要得到充分利用，充分利用，需要提需要提供供明确统一的数据采集规范和质量标准，要明确统一的数据采集规范和质量标准，要保证