10
2.5.2
城市三维空间信息获取
三. 三维对象几何要素数据获取
（5）采用近景摄影测量方法，获取建筑物 的几何形状数据。它不仅可以获取建筑物外 部的几何形状信息，也可以测量其内部几何 信息，适用于对单体建筑的量测。对于获取 结构复杂的建筑物，如古建筑的数据也是一 种比较理想的选择。 （6）使用高分辨率卫星影像进行建筑物的 自动提取。高分辨率卫星影像的出现，使得 人们很容易快速获取一个实时的、不低于 1m 分辨率的城区影像图。
虚拟城市建设所要解决的问题之一，是采集、存 储、管理及应用空间数据，而 GPS 正具有提供空 间数据的功能，可以实时、快速的提供地物目标 的空间位置。
17
7—3
GPS测量
野外数据采集
GPS 由 24 颗卫星构成，其 中有3颗备用卫星，这就是 21+3 模 式， 他们分布在 6 条轨道面上，在距离地面 大约 20183KM 轨道高度上 以每日绕地两周运行着。6 条轨道按轨道面夹角 60° 间距分开。每条轨道与赤 道面的交角为 55°，轨道 形状近似圆形，每条轨道 上有4颗卫星
数字高程模型：即三维地形数据，实际上是 地表物体的高程信息
属性特征：是在虚拟现实系统中构建城市三 维模型所必需的信息
5
2.5.1
城市三维空间信息的内容
信息类型 三维地形
信息形式 数字高程模型
需要比例尺 1：500～1000
三维建筑
地表纹理
地形图
数字正射影像图
1：500～1000
1：500～4000
8
2.5.2
城市三维空间信息获取
二. 建筑物高度数据获取
（1）在2D GIS数据库基础上按层数粗略求 算建筑物高度。 （2）用人工或半自动的方式借助软件基于 影像获取（以建筑物屋顶数据为主） （3）以研究算法为主，从影像中直接提取 建筑物高度以及其他信息。 （4）用机载激光扫描仪结合空中影像，经 过算法处理提取建筑物高程、纹理以及其它 数据。
GPS卫星轨道分布
18
2.5.3 GPS测量
野外数据采集
GPS控制系统包括监控站、上行注入和主控站，均设在 美国国内，主控站设在美国本土科罗拉多· 斯本士 GPS 地面监控站分布网络 CSOC ；三个注 （ Colorado Springs ）的联合执行中心 入站分别设在印度洋美军基地狄哥 · 伽西亚（ DIgeo Carcia）、大西洋美军基地阿松森（Asencion）和太平 洋美军基地卡瓦加兰（Kwajalein），此外还在夏威夷 19 设有监测站
全站仪是电子经纬仪和 激光测距仪的集成，它 可以同时测量空间目标 的距离和方位数据，并 且进一步得到它的大地 坐标数据
Win-全站仪NTS-202W/205W
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2.5.3 全站仪测量
全站仪
野外数据采集
电子手簿 坐标数据
பைடு நூலகம்
计算机
编辑处理 空间数据
野外
室内
空间数据编辑处理和成图的两种模式：一种是利 用 AutoCAD 图形软件进行图形的处理和制图，另 一种是自行编制数字制图软件进行空间数据处理 和制图。
15
2.5.3
全站仪测量
野外数据采集
电子平板：将便携机直 接与全站仪相连，测量 的结果直接显示在屏幕 上。在野外直接进行空 间目标的图形连接和编 电子平板仪的测量示意图 辑处理，然后进行符号 化、注记与制图。
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2.5.3 GPS测量
野外数据采集
GPS 由三大部分组成： GPS 卫星（空间部分）、 地面支撑系统（地面监控部分）和 GPS 接收机 （用户部分）
1
2
3
2.5.1
城市三维空间信息的内容
一．数字线划数据
二．影像数据
三．数字高程模型 四．地物的属性数据
4
2.5.1
城市三维空间信息的内容
数字线划数据：是将空间地物直接抽象为点、 线、面的实体，用坐标描述它的位置和形状。 影像数据：包括遥感影像和航空影像，它可 以是彩色影像，也可以是灰度影像
11
2.5.2
城市三维空间信息获取
四. 纹理数据获取
（1）由计算机作简单模拟绘制。 （2）地面摄影像片直接提取。 （3）根据航摄像片由计算机生成。 （4）由空中影像获取。这种方法主要用来 获取地面影像。
12
2.5.3
野外数据采集
全站仪测量
GPS测量
13
2.5.3 全站仪测量
野外数据采集
第三章
城市地理信息系统的技术与方法（第5讲） 城市三维空间信息的获取方法
2.5.1
城市三维空间信息的内 城市三维空间信息获取 野外数据采集 地图数字化 全数字摄影测量系统 激光扫描测量系统 合成孔径雷达 近景摄影测量方法 多数据源集成
容 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.8 2.5.9
2.5.3 GPS测量
野外数据采集
如果接收机能够同时接收 4 颗以上的卫星信号，如右图 所示。根据三维空间后方交 会原理，由卫星的位置和接 收机与卫星的距离，即可以 计算出 GPS 接收机天线所在 位置的三维地心坐标
Z Y
X
GPS测量的原理
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2.5.4
地图数字化
手扶跟踪数字化 地图扫描矢量化
6
2.5.2
城市三维空间信息获取
一．DEM数据获取
二．建筑物高度数据获取
三．三维对象几何要素数据获取
四．纹理数据获取
7
2.5.2
城市三维空间信息获取
一．DEM数据获取
（1）直接使用2D GIS中的DEM。 （2）通过数字摄影测量系统，处理航摄影 像（包括高分辨率遥感影像）生成。 （3）由机载激光扫描系统直接扫描并经后 续处理得到。 （4 ）用合成孔径雷达（SAR）获取数字高 程模型。
9
2.5.2
城市三维空间信息获取
三. 三维对象几何要素数据获取
（1）将2D GIS中的建筑物轮廓线与建筑物 高度结合，用简单几何体表达建筑物外形特 征。 （2）利用航空影像进行交互式获取。 （3）使用航空影像以及地面摄影对建筑物 特征线进行自动提取。 （ 4 ）在地面使用激光扫描仪与 GPS ，通过 测距求算获取。
21
2.5.4 扫描数字化
地图数字化
22
2.5.4 扫描数字化
地图数字化
地图扫描数字化可以有两种方式：自动（半自动） 矢量化和交互式矢量化。
自动（半自动）矢量化：一般先将灰度影像变换 成二值影像，二值影像自动（半自动）矢量化的方 法有多种，一般包括细化、断线连接、去毛刺、矢 量跟踪等。 交互式矢量化：采用人机交互的方式，对地图上 的每个图形实体逐条线划进行矢量跟踪。当线划的 状态较好时，计算机自动跟踪，到不能跟踪的位置 停止，然后人机交互，再继续往前跟踪。